(57)【要約】【課題】ヒートシンクと絶縁基板との間の接着力を強くし、かつヒートシンクの酸化膜形成を防止することができる、電子部品搭載用基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】導体回路５を設けた合成樹脂製の絶縁基板３１に、銅製のヒートシンク１０を接着するに当たり、上記ヒートシンクの表面にニッケル被膜１を形成し、次いで、これらをＨ2、ＣＯ、又はＮ2のいずれかあるいはそれらの混合物を主としてなる還元雰囲気において３００〜１０００℃の範囲で加熱することにより、上記ニッケル被膜１の表面を還元処理する。次いで、上記ニッケル被膜１と上記絶縁基板３１との間をエポキシ、ビスマレイミドトリアジン又はポリイミドを主とする樹脂あるいはそれらの混合物のいずれかである接着剤により接着する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体回路を設けた合成樹脂製の絶縁基板に、銅製のヒートシンクを接着するに当たり、上記ヒートシンクの表面にニッケル被膜を形成し、
次いで、これらをＨ2、ＣＯ、又はＮ2のいずれかあるいはそれらの混合物を主としてなる還元雰囲気において３００〜１０００℃の範囲で加熱することにより、上記ニッケル被膜の表面を還元処理し、
次いで、上記ニッケル被膜と上記絶縁基板との間をエポキシ、ビスマレイミドトリアジン又はポリイミドを主とする樹脂あるいはそれらの混合物のいずれかである接着剤により接着することを特徴とする電子部品搭載用基板の製造方法。
【請求項２】
上記接着剤は、Ｈ2、ＣＯ、又はＮ2のいずれかあるいはそれらの混合物を主とした雰囲気において硬化させることを特徴とする請求項１に記載の電子部品搭載用基板の製造方法。
【請求項３】
導体回路を設けた合成樹脂製の絶縁基板に、銅製のヒートシンクを接着してなる電子部品搭載用基板であって、
上記ヒートシンクの表面に形成され、Ｈ2、ＣＯ、又はＮ2のいずれかあるいはそれらの混合物を主としてなる還元雰囲気において３００〜１０００℃の範囲で加熱し還元処理されたニッケル皮膜と、
上記ニッケル皮膜と上記絶縁基板との間に位置し、エポキシ、ビスマレイミドトリアジン又はポリイミドを主とする樹脂あるいはそれらの混合物のいずれかである接着剤と、
を備えることを特徴とする電子部品搭載用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品搭載用基板及びその製造方法に関し、特に、ヒートシンクを絶縁基板に接着する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品搭載用基板としては、図４に示すごとく、絶縁基板９３１の表面に設けた導体回路９５と、電子部品を搭載するための搭載部９７を設けたものがある。搭載部９７は、絶縁基板９３１に設けた搭載穴９３０と、該搭載穴の下方開口部を被覆するヒートシンク９０とにより形成されている。ヒートシンク９０は、樹脂接着剤９２により、絶縁基板９３１の下面に接着されている。ヒートシンク９０の表面は、ヒートシンクの酸化防止のため、金被膜９１により被覆されている。
しかしながら、上記従来の電子部品搭載用基板９９においては、ヒートシンク９０を被覆する金被膜９１と絶縁基板９３１との間の接着力が弱いという問題がある。
そこで、金被膜９１の代わりにニッケル被膜によりヒートシンク９０の表面を被覆することが考えられている（特許文献１）。これにより、ヒートシンクと絶縁基板との間の接着強度が高くなる。しかし、その一方で、ヒートシンクとニッケル被膜との間に酸化膜（ＮｉＯなど）が形成されてしまい、耐腐食性に劣るという問題がある。
【０００３】
【特許文献１】特公平６─５６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み、ヒートシンクと絶縁基板との間の接着力を強くし、かつヒートシンクの酸化膜形成を防止することができる、電子部品搭載用基板及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、導体回路を設けた合成樹脂製の絶縁基板に、銅製のヒートシンクを接着するに当たり、上記ヒートシンクの表面にニッケル被膜を形成し、
次いで、これらをＨ2、ＣＯ、又はＮ2のいずれかあるいはそれらの混合物を主としてなる還元雰囲気において３００〜１０００℃の範囲で加熱することにより、上記ニッケル被膜の表面を還元処理し、
次いで、上記ニッケル被膜と上記絶縁基板との間をエポキシ、ビスマレイミドトリアジン又はポリイミドを主とする樹脂あるいはそれらの混合物のいずれかである接着剤により接着することを特徴とする電子部品搭載用基板の製造方法である。
【０００６】
本発明において最も注目すべきことは、ヒートシンクにニッケル被膜を形成した後に、上記特定の還元処理をすることである。
【０００７】
上記還元処理を行うことにより、ニッケル被膜の表面に形成された酸化膜を還元し、表面をニッケル金属膜とすることができる。
また、このように表面が金属ニッケル膜となっているので、上記ニッケル被膜は、接着剤を用いて絶縁基板に接着されたとき、優れた接着強度を発揮することができる。
次に、上記還元雰囲気は、Ｈ2、ＣＯ、Ｎ2又はそれらの混合物を主としてなる雰囲気である。これにより、ヒートシンク表面に酸化膜が形成されるおそれがない。
【０００８】
次に、上記還元処理の加熱温度は、３００〜１０００℃である。３００℃未満の場合には、ヒートシンク表面に酸化膜が形成されるおそれがある。一方、１０００℃を越える場合には、ヒートシンクの材料である銅が溶融し、ヒートシンクの変形やニッケル被膜の剥がれを生じるおそれがある。また、酸化膜が完全に除去されないおそれがある。
次に、上記接着剤は、エポキシ、ビスマレイミドトリアジン、ポリイミドを主とする樹脂あるいはそれらの混合物のいずれかである。これにより、ヒートシンクを絶縁基板に対してより一層強固に接着することができる。
【０００９】
また、上記製造方法により得られる電子部品搭載用基板としては、導体回路を設けた合成樹脂製の絶縁基板に、銅製のヒートシンクを接着してなる電子部品搭載用基板であって、
上記ヒートシンクの表面に形成され、Ｈ2、ＣＯ、又はＮ2のいずれかあるいはそれらの混合物を主としてなる還元雰囲気において３００〜１０００℃の範囲で加熱し還元処理されたニッケル皮膜と、
上記ニッケル皮膜と上記絶縁基板との間に位置し、エポキシ、ビスマレイミドトリアジン又はポリイミドを主とする樹脂あるいはそれらの混合物のいずれかである接着剤と、
を備えることを特徴とする電子部品搭載用基板がある。
この場合には、上記還元処理を行うことにより、ニッケル被膜の表面に形成された酸化膜を還元し、表面をニッケル金属膜としている。また、このように表面が金属ニッケル膜となっているので、上記ニッケル被膜は、接着剤を用いて絶縁基板に接着されたとき、優れた接着強度を発揮する。
そのため、ヒートシンクと絶縁基板との間の接着強度が高い、電子部品搭載用基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、上記ニッケル被膜の厚みは、１〜５０μｍであることが好ましい。１μｍ未満の場合には、ニッケル被膜を形成する際に、ニッケル被膜とヒートシンクとの境界又はニッケル被膜の内部に気孔が形成され易く、ヒートシンクの耐腐食性が低下するおそれがある。一方、５０μｍを越える場合には、熱抵抗が増加して本来の目的であるヒートシンクの放熱性を妨げることになるおそれがある。
【００１１】
次に、上記還元処理は、Ｈ2の還元雰囲気において、５００〜９００℃の条件で行うことが好ましい。これにより、ヒートシンク表面への酸化膜の形成を更に防止することができる。５００℃未満の場合には、ヒートシンク表面に酸化膜が形成されるおそれがある。一方、９００℃を越える場合には、酸化膜が完全に除去されないおそれがある。
【００１２】
上記合成樹脂製の絶縁基板としては、例えば、ガラスエポキシ系基板、ガラスポリイミド基板、又はガラスビスマレイミドトリアジン基板を用いる。
上記の製造方法は、電子部品搭載用基板がボールグリッドアレイ、ピングリッドアレイ、リードレスチップキャリア、ＱＦＰ（クオードフラットパッケージ）等で、ヒートシンクが形成されたプラスチックパッケージのいずれの場合にも適用可能である。
【００１３】
また、上記接着剤は、Ｈ2、ＣＯ、又はＮ2のいずれかあるいはそれらの混合物を主とした雰囲気において硬化させることが好ましい。
【実施例】
【００１４】
（実施例１）
本発明の実施形態例にかかる電子部品搭載用基板の製造方法について、図１、図２を用いて説明する。
本例により製造される電子部品搭載用基板は、図１、図２に示すごとく、導体回路５を設けた合成樹脂製の絶縁基板３１、３２、３３からなる多層基板３と、電子部品８を搭載するための搭載部７とを有している。
【００１５】
搭載部７は、図２に示すごとく、絶縁基板３１〜３３に設けた搭載穴３０と、その下方開口部を被覆するように接着剤２を介して接着したヒートシンク１０とにより形成されている。搭載部７に搭載した電子部品８は、ボンディングワイヤー８１を介して導体回路５と接続され、封止用樹脂により封止される。
電子部品搭載用基板９は、各絶縁基板に設けた導体回路５の間の導通を図るためのスルーホール（図示略）を設けている。
【００１６】
また、最上層である絶縁基板３３の表面には、半田ボール６が接合されている。上記電子部品搭載用基板９は、半田ボール６により他部材に接合、固定されるボールグリッドアレイである。
【００１７】
次に、上記電子部品搭載用基板を製造する方法について説明する。
まず、各絶縁基板３１、３２、３３に導体回路５を形成すると共に搭載穴３０を穿設する。上記絶縁基板としてはガラスエポキシ基板を用いる。次いで、これらを積層して、多層基板３を得る。次に、多層基板３にスルーホール（図示略）を形成する。
【００１８】
次に、図１に示すごとく、銅製のヒートシンク１０の表面にニッケル被膜１を電解めっき方法により形成する。ニッケル被膜１の厚みは、３μｍである。
次いで、これらを還元雰囲気において加熱して、上記ニッケル被膜の表面を還元処理する。還元処理条件は、１００％Ｈ2の還元雰囲気において、７００℃、５〜１０分間である。
次に、ニッケル被膜１と多層基板３との間を、エポキシ樹脂製の接着剤２により接着する。
【００１９】
次に、多層基板３の上面における導体回路５に半田ボール６を配置し、これらを加熱炉において２００〜２３０℃で加熱することにより、半田ボール６をリフローさせて導体回路５に接合する。
これにより、図２に示す電子部品搭載用基板９が得られる。
【００２０】
次に、本例の作用効果について説明する。
本例の製造方法においては、ヒートシンク１０を多層基板３に接着剤２を介して接着するに当たり、ヒートシンク１０の表面を被覆するニッケル被膜１に対して上記の還元処理を行っている。
【００２１】
そのため、ニッケル被膜１の表面に形成された酸化膜を還元して、表面をニッケル金属膜とすることができる。
また、還元処理後にも、ニッケル被膜の表面は、酸化膜が形成されにくい。そのため、ヒートシンクの耐腐食性を向上させることができる。
また、このように表面が金属ニッケル被膜となっているので、上記ニッケル被膜１は、接着剤２を用いて、合成樹脂製の多層基板３に接着されたとき、優れた接着強度を発揮することができる。
【００２２】
（実験例１）
本例においては、ヒートシンクの絶縁基板に対する接着強度を測定した。
測定に当たり、実施形態例で製造した電子部品搭載用基板を試料１として用いた。
また、比較のために、銅製のヒートシンクをそのまま接着剤を用いて絶縁基板に接着した場合を試料Ｃ１とした。また、銅製のヒートシンクに黒化処理を施した後に絶縁基板に接着した場合を試料Ｃ２とした。また、銅製のヒートシンクの表面に厚み３μｍのニッケル被膜を形成して、還元処理を行うことなく絶縁基板に接着した場合を試料Ｃ３とした。ここで説明した点を除いては、上記試料Ｃ１〜Ｃ３の製造方法は、実施形態例と同様である。
【００２３】
測定方法は、上記試料１、Ｃ１〜Ｃ３について、常温（２５℃）、及びプレッシャークッカーテスト（以下、ＰＣＴという。）における接着強度とを測定した。測定結果を図３に示した。
同図より知られるように、常温及びＰＣＴの双方において、試料１の接着強度は２８ｋｇｆであり、試料Ｃ１〜Ｃ３の接着強度１５ｋｇｆ以下に対して高い値を示した。
このことから、ヒートシンクの表面を被覆するニッケル被膜に還元処理を行うことにより、ヒートシンクと絶縁基板の間の優れた接着強度が得られることがわかる。
【００２４】
（実験例２）
本例においては、半田ボールのリフロー時におけるヒートシンクの接着強度について評価した。この評価により、半田ボールのリフロー工程がヒートシンクの接着強度に与える影響を知ることができる。
【００２５】
この評価にあたり、実験例１において用いた試料１、Ｃ１〜Ｃ３のヒートシンクを用いた。これらのヒートシンクをエポキシ樹脂製の接着剤により多層基板に接着した。この多層基板について、８５℃／８５％ＲＨの環境下で５時間放置した。その後、多層基板表面の導体回路上に半田ボールを配置し、２１５℃で加熱することにより半田ボールのリフローを行った。このリフローは３回繰り返した。その後、ヒートシンクの接着強度を測定した。
【００２６】
その結果、試料１の接着強度は、２８ｋｇｆで強度の変化がなかった。
また、比較例としての試料Ｃ１〜Ｃ３の接着強度は、試料Ｃ１が１８ｋｇｆ、試料Ｃ２が１６ｋｇｆ、試料Ｃ３が１１ｋｇｆであった。このことから、試料１は、試料Ｃ1 〜Ｃ３に比べて高い接着強度であることがわかる。
以上の２つの測定より、ヒートシンク表面のニッケル被膜に還元処理を行うことにより、ヒートシンクの接着強度が向上することがわかる。
【００２７】
本発明によれば、ヒートシンクと絶縁基板との間の接着力を強くし、かつヒートシンクの酸化膜形成を防止することができる、電子部品搭載用基板及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態例における電子部品搭載用基板の要部断面図。
【図２】実施形態例における、電子部品搭載用基板の断面図。
【図３】実験例１における、ヒートシンクと絶縁基板との間の接着強度を示す説明図。
【図４】従来例における電子部品搭載用基板の要部断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１．．．ニッケル被膜
１０．．．ヒートシンク
２．．．接着剤
３．．．多層基板
３１、３２、３３．．．絶縁基板
５．．．導体回路
６．．．半田ボール
７．．．搭載部
８．．．電子部品
９．．．電子部品搭載用基板
【図１】
2005354114.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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