(57)【要約】  本発明は、特にプリント基板として使用するための、埋め込まれた導電性の金属構造体若しくは金属化部を備えた基板を製造する方法に関する。二次元のフラットで平面的な、即ち板状の基板の他に、三次元の、即ち湾曲された、又は角張った基板も、底部を深くして金属化することができるようにするために、本発明では、基板に、レーザ技術によって溝及び／又は切欠きを刻み込み、次いでこれらの溝及び／又は切欠き内に金属構造体を形成することを提案する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にプリント基板として使用するための、埋め込まれた導電性の金属構造体若しくは金属化部を備えた基板を製造する方法において、基板に、レーザ技術によって溝及び／又は切欠きを刻み込み、次いでこれらの溝及び／又は切欠き内に金属構造体を形成することを特徴とする、埋め込まれた導電性の金属構造体若しくは金属化部を備えた基板を製造する方法。
【請求項２】
前記基板は、平面的な板とは異なる、即ち三次元の湾曲された、又は角張った幾何学形状を有している、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記基板は、セラミック基板又はプラスチック基板である、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記セラミック基板は、ＡｌＮセラミックから成っており、レーザにより前記溝及び／又は切欠きを刻み込んだ後に、分解によりＡｌを形成し、次いでこのＡｌを、ニッケル、金又は銅、及びこれらの合金又はこれらの混合物の、無電解めっきのような公知の方法により、更に補強する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記溝及び／又は切欠きを形成した後に、前記セラミック基板を例えば酢酸銀又は酢酸銅のような有機金属塩溶液に浸漬させ、次いで、前記溝及び／又は切欠き内の金属塩を、適当なレーザによって露光させて、前記金属塩を、セラミックにしっかりと付着して結合する元素に変換させる、請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記金属塩に酸化物、又は酢酸亜鉛等のガラスを形成する添加物、又はシリコーンを添加する、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記溝及び／又は切欠きを形成した後で、これらの溝及び／又は切欠きに金属から成る厚膜ペーストを充填し、次いで適当なレーザを用いて直接にレーザトラック内、即ち前記溝及び／又は切欠き内を焼結させる、請求項３記載の方法。
【請求項８】
前記溝及び／又は切欠き以外の露光されていない箇所、又は前記溝及び／又は切欠きの部分領域において露光されていない箇所は、洗浄除去するか、又は研削除去する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記溝及び／又は切欠き内の金属化部を、無電流式又は陰極式に補強し且つ／又は被覆金属によって被覆する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記溝及び／又は切欠き内に形成された金属化部は、前記基板の表面と、１平面上で合致していて、前記基板から突出していないので、積み重ねられるようになっている、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法によって製造された、埋め込まれた導電性の金属構造体若しくは金属化部を備えた基板において、
前記金属構造体若しくは金属化部は、前記基板の表面から測定して、３０μｍ以上の垂直方向厚さを有していることを特徴とする、埋め込まれた導電性の金属構造体若しくは金属化部を備えた基板。
【請求項１２】
４０μｍ以上の垂直方向厚さを有している、請求項１１記載の基板。
【請求項１３】
４５μｍ以上の垂直方向厚さ、好適には５０μｍの垂直方向厚さを有している、請求項１１又は１２記載の基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にプリント基板として使用するための、埋め込まれた導電性の金属構造体若しくは金属化部（メタライジング部）を備えた基板を製造する方法、及び該方法によって製造された基板に関する。
【０００２】
埋め込まれた配線構造は、マルチチップモジュール技術から公知である。このマルチチップモジュール技術では、厚膜技術で印刷された複数の金属構造体（導体路、電気的な接点）が、セラミックシート等の、未だ硬化されていない導体板内に、所定の圧力及び温度で積層される。しかしながら、これは平面的な、即ち二次元の板の場合にのみ、可能である。更に、導体路は過度に高く（若しくは厚く）形成されてはならない（最高１０〜２０μｍ）。さもないと、導体路を完全に押し込むことが最早できなくなるからである。
【０００３】
本発明の根底を成す課題は、請求項１の上位概念に記載の方法を改良して、二次元のフラットで平面的な、即ち板状の基板の他に、三次元の、即ち湾曲された、又は角張った基板も、好適には複数の側において、底部を深くして金属化することができるようにすることである。
【０００４】
この課題は本発明に基づき、基板にレーザ技術によって溝及び／又は切欠きを刻み込み、次いでこれらの溝及び／又は切欠き内に金属構造体を形成することによって解決される。
【０００５】
これにより、二次元のフラットで平面的なボデーと、特に三次元の、即ち湾曲されたボデー又は角張ったボデーをも、複数の側において、底部を深くして金属化することができる。前記ボデーは、例えばセラミック基板であり、このセラミック基板上に、プリント基板として用いられる金属化領域が形成される。このことはとりわけ、チップ又は全体が例えばポリイミドから成る二次回路を配置しようとする場合に重要である。
【０００６】
よって基板は好適には、平面的な板とは異なる、即ち三次元的に湾曲された、又は角張った幾何学形状を有している。このことは、レーザの使用により可能である。これにより、三次元の複雑な幾何学形状が可能である。
【０００７】
好適な構成において、基板はセラミック基板又はプラスチック基板である。
【０００８】
セラミック基板の場合、このセラミック基板は好適にはＡｌＮセラミックから成っており、この場合、レーザにより溝及び／又は切欠きが刻み込まれると、分解によりＡｌが生成され、このＡｌは次いで、ニッケル、金又は銅、及びこれらの合金又はこれらの混合物の、無電解めっきのような公知の方法により、更に補強される。
【０００９】
択一的に、セラミック基板を溝及び／又は切欠きの形成後に、例えば酢酸銀又は酢酸銅のような有機金属塩溶液に浸漬させ、次いで、溝及び／又は切欠き内の金属塩を、適当なレーザによって露光させて、金属塩を、セラミックにしっかりと付着して結合する元素に変換させる。
【００１０】
好適には、金属塩に酸化物、又は酢酸亜鉛等のガラスを形成する添加物、又はシリコーンが添加される。
【００１１】
１つの態様において、溝及び／又は切欠きを形成した後に、これらの溝及び／又は切欠きに金属から成る厚膜ペーストを充填し、次いで適当なレーザを用いて直接にレーザトラック内、即ち溝及び／又は切欠き内を焼結させる。
【００１２】
本発明の１つの態様において、溝及び／又は切欠き以外の露光されていない箇所、又は溝及び／又は切欠きの部分領域において露光されていない箇所は、洗浄除去されるか、又は研削除去される。
【００１３】
本発明の１つの態様において、溝及び／又は切欠き内の金属化部は、（電気を使わない）無電流式又は（陰極を使った）陰極式に補強され且つ／又は被覆金属によって被覆される。
【００１４】
好適には、溝及び／又は切欠き内に形成された金属化部は、基板の表面と、１平面上で合致していて、基板から突出していないので、積み重ねることができる。
【００１５】
上述した方法で製造された、導電性の金属構造体若しくは金属化部が埋め込まれた、本発明による基板の優れた点は、金属構造体若しくは金属化部が、基板の表面から測定して、３０μｍ以上、特に好適には４０μｍ以上、極めて特に好適には４５μｍ以上、重要な用途では５０μｍの垂直方向厚さを有している点にある。
【００１６】
以下で説明する発明によって、二次元のフラットで平面的なボデーと、特に三次元の、即ち湾曲されたボデー又は角張ったボデーをも、複数の側において、底部を深くして金属化することができる。前記ボデーは、例えばセラミック基板であり、このセラミック基板上に、プリント基板として用いられる金属化領域が形成される。
【００１７】
このことはとりわけ、チップ又は全体がポリイミドから成る二次回路を配置しようとする場合に重要である。
【００１８】
本発明で説明するのは、導電性の金属構造体若しくは金属化部が埋め込まれた、（好適には三次元の）セラミック基板又はプラスチック基板であって、該セラミック基板又はプラスチック基板は、セラミックの基体又は有機化学的な基体から製造し、該基体に、レーザ技術によって、金属構造体用の溝及び／又は切欠きを刻み込む。次いでこれらの溝及び／又は切欠き内に、金属化部を形成する。「三次元のセラミック基板」とは、平面的な板とは異なる幾何学形状を意味するものである。
【００１９】
金属化するために、例えばＡｌＮセラミックから成るセラミック基板の場合は、レーザによって溝及び／切欠き内に、分解によりＡｌを生成することができ、次いでこのＡｌは、ニッケル、金又は銅、及びこれらの合金又はこれらの混合物の無電解めっきのような、公知の方法により、更に補強される。
【００２０】
択一的に、溝及び／又は切欠きを備えたセラミック基板若しくはセラミックボデーを、例えば酢酸銀又は酢酸銅のような、有機金属塩溶液に浸漬させることができ、次いで、溝及び／又は切欠き内の金属塩を、適当なレーザによって露光させて、金属塩を、セラミックにしっかりと付着して結合する元素に変換させる。より良好な付着のためには、金属塩に酸化物、又は酢酸亜鉛のようなガラスを形成する添加物、又はシリコーンを添加してよい。択一的に、市販の厚膜ペーストを用いた金属化も可能であり、この厚膜ペーストで溝及び／又は切欠き、若しくはレイアウトを充填する。次いで、適当なレーザを用いて直接にレーザトラック内、即ち溝及び／又は切欠き内を焼結させる。場合によっては余分な未焼結部分は、超音波支援を伴う水洗浄によって除去することができる。
【００２１】
溝及び／又は切欠き以外の露光されていない箇所、又は溝及び／又は切欠きの部分領域において露光されていない箇所は、簡単に洗浄除去されるか、又は研削除去することもできる。溝及び／又は切欠き内の金属化部は、次いで無電流式又は陰極式で、更に補強されるか、若しくは被覆金属によって被覆され得る。
【００２２】
これにより、セラミックと１平面上で合致しており、故に（例えばポリイミド上／内の）回路チップ又はフレキシブル回路との組み合わせに良好に適した金属化部が得られる。
【００２３】
前記のような、レーザによって侵食され且つ溝及び／又は切欠き内を導電性にされたセラミックは、金属化された回路の原型を、特に迅速にセラミック内／上に形成するためにも使用可能である。その場合、レイアウト図はコピー機でスキャンしてからすぐに、レーザを制御するレーザコマンドに変換することができる。
【００２４】
本発明は、薄膜金属化部と厚膜金属化部との間のギャップを埋めるものである。粗い構造と微細な構造とを備える１つの構成部品上で、複数の厚い金属化部が隣り合うこと、又は厚さの異なる複数の金属化部が隣り合うことも可能である。
【００２５】
例１：
大きさが１１４×１１４×２ｍｍの、ＡｌＮから成る焼結されたセラミックの基板（セラミック基板）に、５０μｍの深さの複数の溝及び／又は切欠きをレーザ加工する。レーザ加工に際して、レーザ光によるＡｌＮ→Ａｌ＋０．５Ｎ２の分解に基づき、薄いアルミニウム層が生じる。このアルミニウム層は、レーザ加工されたセラミック基板を３０分間、化学ニッケルめっき浴に浸漬させることによって補強される（大抵はスルファミン酸塩として浴内に溶解しているＮｉ２＋は、次亜リン酸ナトリウム等の還元剤によって、Ｐｄから成る「種まき」表面において還元され、後にこの種まきされたＰｄが既に析出されたニッケル自体によって被覆されると、元素Ｎｉに還元される。タングステンに対する種まきは、例えばＰｄ２＋の溶液、大抵は著しく希釈された塩化パラジウム（ＩＩ）溶液又はテトラクロロパラジウム（ＩＩ）酸アンモニウム溶液内への浸漬により生ぜしめられる）。その後、０．１μｍの薄い金層が無電流式で被着される。その結果、例えば電気的／電子的なエレメントのための支持体として用いられるような、導電性の構造体が埋め込まれたセラミックが得られる。導電性の構造体は、好適には完全にセラミック内に位置している、即ちセラミックの表面からは突出していない。
【００２６】
例２：
大きさが１１４×１１４×２ｍｍの、ＡｌＮから成る焼結されたセラミックの基板（セラミック基板）に、所定のレイアウトで、深さ５０μｍの構造体（溝及び／又は切欠き）を、エキシマレーザによって形成する。セラミックは、１０％の酢酸銀と５％のポリビニルアルコール（増粘用）とから成る溶液に浸漬される。次いでこの部分を７０℃で乾燥させる。ファインラインレーザにより熱がもたらされて酢酸塩が分解されることにより、先に形成した凹部内で、金属塩層が、金属の銀に変換される。分解されなかった領域は、８０℃の高温の脱イオン水（脱塩水）内で、酢酸銀−ポリビニルアルコールにより再度分解される。銀層は、溝とセラミックとが平らに合致するまで、陰極式に金で補強することができる。
【００２７】
本発明による基板を製造する方法は、順に実施される以下の方法ステップにより特徴付けられている：即ち、
１）セラミックの、又は有機化学的な基体（セラミック基板又はプラスチック基板）に、レーザ技術で溝及び／又は切欠きを形成する。
２）次いで切欠き内に金属化部を形成又は生成する。
３）溝及び／又は切欠き内の金属化部は、好適には基板の表面と平らに合致している、即ち、金属化部は基板内に埋め込まれている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】セラミック基板上の金属化部を示す図である。
【図２】図１に示した金属化部とは異なる、セラミック基板上の金属化部を示す図である。
【図３】図１及び図２に示した金属化部とは異なる、セラミック基板上の金属化部を示す図である。
【図４】図１〜図３に示した金属化部とは異なる、セラミック基板上の金属化部を示す図である。
【図５】金属化部を備えた三次元のセラミック基板を示す図である。
【図６】２つのセラミック基板から形成された１つのユニットを示す図である。
【図７】埋め込まれた金属化部を備える、２つの三次元のセラミック基板を示す図である。
【００２９】
以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。
【００３０】
図１〜図４には、セラミック基板４に設けられた種々様々な金属化部（メタライジング部）１が示されている。導体路として形成された金属化部には符号２が付されており、電気的な接点には符号３が付されている。図５には、金属化部１を備えた三次元のセラミック基板４が示されており、前記金属化部１は、セラミック基板４内に埋め込まれていて、表面からは突出していない。
【００３１】
金属化部が埋め込まれていることにより、それぞれ埋め込まれた金属構造体を有する複数の基板を互いに上下に積み重ねることができるようになっており、金属化部が、その上に位置する基板により損傷されることはない。このことは、図６に示されている。ここでは２つのセラミック基板４ａ，４ｂがプリント基板として形成されていて、１つのユニットに組み立てられている。金属化部１は各セラミック基板４ａ，４ｂに埋め込まれていて、表面からは突出していない。個々の金属化部１は、導体路及び電気的な接点を形成している。図７には、埋め込まれた金属化部１を備えた、２つの三次元のセラミック基板４ａ，４ｂが示されている。
【００３２】
当然のことながら、金属化部は基板の両方の側に形成することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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