(57)【要約】【課題】  大電流のモジュールには、高温になる大電流の半導体素子が採用される。しかし高温に成ると、駆動能力が低下すると同時に、電力の損失も大きくなる。そのため、大電流の半導体素子は、厚い電極に載せられる。しかしながら厚い導電パターンと薄い導電パターンは、その段差が険しく、パターニングがうまくできない問題が有った。【解決手段】  厚い導電膜４と薄い導電膜５の間に、薄い導電膜５に向かうに連れてその厚さが薄くなる残存部６を形成することで、その上に形成されるホトレジストは、隙間もなく被覆できる。そのため、パターニングの精度が向上する。またデバイス的には、厚いパターン４Ａには、スカート状の傾斜部８Ａが設けられるため、放熱パスが増加し、より放熱性が向上できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表面が絶縁処理された支持基板と、前記支持基板の上に形成された厚い導電パターンと、前記厚い導電パターンよりも薄く形成された薄い導電パターンと、前記厚い導電パターンの周囲から、または両側辺から、外側に向かうに連れて薄く形成された傾斜部を有する残存部とを有する実装基板。
【請求項２】
前記傾斜部には、なだらかなショルダー部を有する請求項１に記載の実装基板。
【請求項３】
前記厚い導電パターンには、大電力用の半導体素子が実装される請求項１または請求項２に記載の前記実装基板を採用した半導体モジュール。
【請求項４】
少なくとも表面が絶縁処理され、その表面に導電膜が貼り合わされた支持基板を用意し、
前記導電膜をウェットエッチングすることで、厚い導電膜、薄い導電膜、前記厚い導電膜から前記薄い導電膜に行くに従って薄くなっていく傾斜を有した残存部を形成し、
前記厚い導電膜、前記薄い導電膜および前記傾斜を有した前記残存部にホトレジストを形成し、前記厚い導電膜からなるパターンおよび薄い導電膜から成るパターンを形成することを特徴とした実装基板の製造方法。
【請求項５】
前記厚い導電膜から成るパターンは、その周囲または両側辺に前記残存部を残してパターニングされる請求項４に記載の実装基板の製造方法。
【請求項６】
前記残存部は、なだらかなショルダーを有する請求項５に記載の実装基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一つの実装基板の表面に、厚い導電パターンと薄い導電パターンを形成する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境負荷の削減が新聞紙上で論ぜられ、特にエネルギーの削減に対して各社がより良い方法を色々な角度から探究している。
【０００３】
その中に於いて、特に家庭で使用している冷蔵庫、洗濯機等は、モータを採用し、このモータ駆動用に、大電力用の半導体素子が使用されている。しかも中国、インド、ブラジル等の国々で、家電購入が旺盛で、この半導体素子の消費電力も、全世界となると見逃すことができない重要な部分と成ってきている。そのため、最近では、インバータ制御のモジュールが色々と開発され、この家電に採用され、電力削減に大きく寄与している。
【０００４】
この電力削減で、見逃すことができない要素は、放熱性である。つまり半導体素子を駆動すると、半導体素子から熱が発生する。しかし、この熱がうまく放熱されないと、半導体自身が高熱になり、駆動電流を高めることができず、逆に半導体自身が、電力のロスを発生する。よってこの放熱性を向上させるために、Ｃｕフレームを採用したり、金属基板を採用したり、絶縁樹脂の中にフィラーを混入させ、放熱性を高めている。
【０００５】
図６〜図８は、特開平０１−２６６７８６号公報または特開平０１−２６６７８７号公報を説明する図である。技術としては、金属基板を採用し、その表面に厚い導電パターンと薄い導電パターンの２種類を形成したものである。特に、厚い導電パターンは、パワー系の半導体素子を実装したり、その大電流を流したりするのに採用し、薄い導電パターンは、制御系の電力の小さい半導体素子の実装、そしてその電流の流路として採用したものである。
【０００６】
まず、図６に示す様に、少なくとも表面が絶縁処理された金属基板１００を用意し、その表面にＣｕ箔１１１を貼り合わせる。ここで符号１１２は、フィラーの混入された絶縁層１１２である。
【０００７】
続いて、図７に示すように、厚い導電パターン１１３に相当する領域に、第１のホトレジスト１４を残存させ、露出したＣｕ箔１１１をハーフエッチングする。このハーフエッチングの結果、薄くなったＣｕ箔は、１１１Ａで示されている。
【０００８】
最後に、図８に示すように、第２のホトレジスト１１５を形成し、薄いＣｕ箔１１１Ａの部分は、薄いアイランドや薄い配線から成る薄い導電パターン１１６をエッチングで形成し、続いて、厚いＣｕ箔１１３には、別途第３のホトレジストにより、厚いアイランド、厚い配線から成る厚い導電パターン１１７を形成した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０１−２６６７８６号
【特許文献２】特開平０１−２６６７８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のプロセスで、一つの基板の上に、厚い導電パターン１１７と、薄い導電パターン１１６が形成される。
【００１１】
しかしながら、図８に示す厚いＣｕ箔の段差Ｓ１は、結構急峻なパターンと成るため、以下の問題があった。
【００１２】
つまり図７のハーフエッチングの後に、ホトレジスト１１５を全面に被覆するが、図８（Ａ）の黒く塗りつぶした部分の様に、厚い部分から薄い部分に移行する境界Ｓ２は、段差があるために、隙間１１８が発生する問題があった。
【００１３】
この隙間１１８は、エッチャントが浸入する部分になり、パターニングした後の形状が、目的の形状に至らない問題があった。
【００１４】
また断面を見て述べると、図８（Ｂ）の如く、エッチング後の導電パターン側壁の真ん中が内側にエッチングされると、導電パターンは、大きくオーバーハングし、前述したホトレジストとの密着性も悪くなる。これも同様な問題が発生する。
【００１５】
そのため、基板１００の表面に樹脂を設けて封止しようとしても、空隙（ボイド）が発生したりする。この空隙は、温度上昇で破裂を招いたり、更に、エッチングの悪さを平面的に観察すると、余計に内側にエッチングされて、配線が断線したりする問題が発生した。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、前述した課題に鑑みて成されたものであり、第１に、少なくとも表面が絶縁処理された支持基板と、前記支持基板の上に形成された厚い導電パターンと、前記厚い導電パターンよりも薄く形成された薄い導電パターンと、前記厚い導電パターンの周囲から、または両側辺から、外側に向かうに連れて薄く形成された傾斜部を有する残存部とを有する事で解決するものである。
【００１７】
また少なくとも表面が絶縁処理され、その表面に導電膜が貼り合わされた支持基板を用意し、
前記導電膜をウェットエッチングすることで、厚い導電膜、薄い導電膜、前記厚い導電膜から前記薄い導電膜に行くに従って薄くなっていく傾斜を有した残存部を形成し、
前記厚い導電膜、前記薄い導電膜および前記傾斜を有した前記残存部にホトレジストを形成し、前記厚い導電膜からなるパターンおよび薄い導電膜から成るパターンを形成することで解決するものである。
【発明の効果】
【００１８】
厚い導電膜４と薄い導電膜５の間に、薄い導電膜５に向かうに連れてその厚さが薄くなる残存部６を形成することで、その上に形成されるホトレジストは、隙間もなく被覆できる。そのため、パターニングの精度を向上させることができる。
【００１９】
またデバイス的には、厚いパターン４Ａには、スカート状の傾斜部８Ａが設けられるため、放熱パスが増加し、より放熱性が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実装基板の製造方法を説明する図である。
【図２】本発明の実装基板の製造方法を説明する図である。
【図３】本発明の実装基板を説明する図である。
【図４】本発明の実装基板を説明する図である。
【図５】本発明の実装基板を用いた半導体モジュールを説明するための図である。
【図６】従来の実装基板の製造方法を説明する図である。
【図７】従来の実装基板の製造方法を説明する図である。
【図８】従来の実装基板の製造方法を説明する図である。
【図９】本発明の実装基板を採用した半導体モジュールを説明する図である。
【図１０】本発明の実装基板の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図１〜図５を採用して、本発明の実施の形態を説明する。本発明は、主に導電パターンのエッチング方法、そしてその構造に特徴を有し、導電パターンの下層にある支持基板は、特に限定されない。
【００２２】
従来例では、金属基板で説明しているが、本発明も、採用が可能である。つまり、基板自体が導電性を有するため、少なくとも表面が絶縁処理される必要があり、材料としては、Ｃｕ、ＡｌまたはＦｅを主成分とする金属基板で実施が可能である。尚、裏面は、絶縁処理されずに金属基板自体が露出されても良い。また、セラミック等の無機物から成るセラミック基板、プリント基板やフレキシブルシート等で、コアが絶縁樹脂を主材料とする樹脂基板（図４（Ａ）、図５参照）、樹脂から成るコアに金属が入った前記樹脂基板（図４（Ｂ）参照）、半導性ではあるが、表面が絶縁処理されたＳｉインターポーザ等も実施が可能である。
【００２３】
尚、樹脂基板は、重合された樹脂から成るコア基板の両面に、絶縁層と導電パターンが少なくとも１層ずつ積層されたものである。
【００２４】
前述した金属基板には、少なくとも表面に絶縁樹脂層が被覆され、その上に導電パターンが形成される。またＡｌ基板の場合、Ａｌの表面に陽極酸化、プラズマ処理等で、酸化膜が生成されても良い。特に酸化膜が生成されると、その膜構造により、その上に形成される絶縁層の密着性が優れたり、裏面に形成されると、膜の硬度が高いため、傷の生成が抑制される。
【００２５】
図１では、符号１が、金属基板の表面に形成される絶縁層に相当する。またセラミック基板では、金属基板と異なり、セラミック基板自体が絶縁性を持つため、符号１がセラミック基板に相当する。続いて、樹脂基板においては、表面と裏面に、絶縁層と導電パターンが積層されており、導電パターンの下層の部分が絶縁層１に相当する。更にＳｉインターポーザでは、Ｓｉ基板の上のシリコン酸化膜、シリコン窒化膜または絶縁樹脂膜が、絶縁層１に相当する。
【００２６】
本来全ての支持層で説明すべきであるが、導電パターン２の所にポイントを有するものであり、以下、金属基板を支持層の代表例として、図１（Ａ）から説明してゆく。
【００２７】
繰り返しになるが、この金属基板は、コストや放熱性を考慮すると、Ａｌ、ＣｕまたはＦｅを主成分としたものが好ましい。そしてＡｌの場合、前述したように、陽極酸化処理、またその他プラズマ処理等で、表面だけ、または表面と裏面に、無機系の絶縁層が形成され、更にその上に絶縁樹脂から成る絶縁層１が形成されている。一般に、金属基板は、大判基板を採用し、全面に酸化処理してから、ダイシング、プレス等で小片に分離するため、４つの側面は、その金属が露出している。
【００２８】
そして金属基板の上層の絶縁層１の上に導電膜２が形成される。この導電膜としては、Ｃｕを主成分としたＣｕ箔２が貼りあわされる。一般には、Ｃｕ箔２の裏面に、接着剤が塗布され、熱圧着で貼りあわされる。
【００２９】
続いて、図１（Ｂ）に示すように、ホトレジスト層３が導電膜２の全面に形成され、このホトレジスト層３がパターニングされて、それぞれのホトレジストが形成される。図２（Ｄ）の如く、左側に、導電膜２自体を残した厚い導電膜４と、右側に薄い導電膜５を形成するために、形成予定の厚い導電膜４の上に、第１のホトレジスト３Ａを設け、形成予定の薄い導電膜の部分は、ホトレジスト３が取り除かれ、導電膜２が露出されている。更には、形成予定の厚い導電膜４と形成予定の薄い導電膜５の間に、間隔を徐々に増加させた第２〜第５のホトレジスト３Ｂ〜３Ｅが形成される。図は、断面図であるため、厚い導電膜４の両側に形成されている。しかしながら、形成予定の厚い導電膜がアイランド状に形成される場合は、図９の濃い斜線の様に、全周に渡り形成され、配線は、実質両側に形成される。
【００３０】
この第２〜第５のホトレジスト３Ｂ〜３Ｅが本発明の特徴となる部分である。つまり、ホトレジストの間隔が、第１のホトレジスト３Ａから外に向かうに連れて、広げられている。これは、第１のホトレジスト３Ａから、間隔Ｓ１、Ｓ２、・・・と、その間隔を広げて設ければ、その間隔に従って、ウェットエッチングの際のエッチング深さが、深くなっていく現象を利用して、残存部をエッチングされている。
【００３１】
ここで、第２〜第５のホトレジストが４つ設けられたため、その間隔は、Ｓ１〜Ｓ４の４つに成っているが、この第２のホトレジスト層の数は、これより少なくても、多くても良い。少なくともこの間隔が複数あればよい。
【００３２】
図１（Ｃ）は、そのエッチングの途中を説明しており、間隔Ｓ１〜Ｓ４の真下が下方にエッチングされている。そして、このエッチングが進むに連れて、レジストの下までエッチングが進み、図１（Ｃ１）の如く尖がった頂部が形成される。そして更にエッチングを進めることで、図２（Ｄ１）または図２（Ｄ）の如く成る。ここで、図２（Ｄ）の厚い導電膜４と薄い導電膜５の間に、傾斜の部分があり、ここの部分を残存部と定義して以下説明する。
【００３３】
図１（Ｃ１）の形状では、残存部のパターンには、頂部があり、尖がっているため、ショート等の問題を誘発させる。しかしこの状態から、更にエッチングを進めることで、図２（Ｄ１）の様に、この残存部の尖がりが丸められ、更には、図２（Ｄ）の如く、なだらかな傾斜となる。本発明は、図２（Ｄ１）または図２（Ｄ）の如き形状にする事にあり、厚い導電膜４と薄い導電膜５との間に、残存部６を形成し、後の工程でホトレジストを貼り付けることに特徴を有する。より具体的には、残存部６は、１つの放物線を描く図２（Ｄ）の様な形状に成るまでエッチングするか、あるいは、図２（Ｄ１）の様に、厚い導電膜４と薄い導電膜５との間に、少なくとも２つの以上の滑らかなショルダーが形成され、薄い導電膜５に向かって下方に傾斜したカーブを描くまでエッチングすることにある。
【００３４】
続いて、図２（Ｅ）または（Ｅ１）の如く、第６のホトレジスト７を形成し、図２（Ｆ）の様に、第６のホトレジスト７をパターニングする。ここでは、厚い導電膜４および、導電膜４側の残存部６は、第７のホトレジスト７Ａで覆われ、残存部の一部、薄い導電膜５の部分の一部が露出されるようにパターニングして、第８、第９・・・のホトレジスト７Ｂ、７Ｃ・・・を形成する。そして露出された部分、ここでは、残存部６の一部、薄い導電膜５をエッチングする事で、厚いパターン４Ａ、第１の薄いパターン５Ａ、第２の薄いパターン５Ｂ・・・を形成する。
【００３５】
ここで、残存部６でエッチングしたため、厚いパターン４Ａは、厚い導電膜４と残存部６の境界から外に向かって下に傾斜した第１の傾斜部８Ａが設けられている。また第１の薄いパターン５Ａは、薄い導電膜５と残存部６の境界から外に向かって（図では左側に向かい）、上に傾斜した第２の傾斜部８Ｂが設けられている。図２（Ｄ１）で前述したように、少なくとも２つ以上の滑らかなショルダーが形成された場合、第１および／または第２の傾斜部８Ａ、８Ｂは、複数のショルダーを有しても良い。尚、第２の薄いパターン７Ｃは、実質同じ膜厚である。
【００３６】
この様に、薄い導電膜５をパターンニングすることで、薄いアイランド、薄い配線、薄いリード端子等が形成される。この辺は、図９で説明する。
【００３７】
続いて、第７、第８、・・・のホトレジスト７Ａ、７Ｂ・・・を取り除いて、導電パターンが形成される。
【００３８】
尚、更に図１０（Ａ）〜の工程を経ても良い。つまり図２（Ｆ）で形成されたパターン全域に第１０のホトレジスト層９を形成し、このホトレジスト層９を図１０（Ｂ）の様にパターニングする。つまり厚いパターンの中央部の一部と薄いパターンの全域にホトレジストが形成され、傾斜部が露出されるように形成される。そしてこの露出された傾斜部とこの傾斜部と隣接した厚いパターンを再度エッチングする。
【００３９】
この様に、傾斜部は、従来構造とは異なり、比較的なだらかであるため、第１０のホトレジストの密着性もあり、隙間も発生することなく、良好なパターン形成が可能である。
【００４０】
文頭で述べたように、この導電パターンの製造方法は、色々な支持基板に適用可能であり、以下に簡単に説明する。
【００４１】
図３は、金属基板１０を採用した半導体モジュールであり、厚いパターン４Ａには、大電力用の半導体素子１１が設けられ、第２の薄いパターン５Ａまたは５Ｂは、小信号用の半導体素子１２が設けられている。特に大電力用の半導体素子１１の熱は、真下以外に斜め方向にも放熱パスがあるため、傾斜部があることで、より放熱性が向上する。尚、この放熱性は、傾斜部があれば、他の支持基板でも同じ効果がある。
【００４２】
図４（Ａ）は、コア層２０Ａが樹脂からなるプリント基板で、２層基板である。また図４（Ｂ）に示すものは、コア層２０ＢがＣｕ、ＡｌまたはＦｅを主材料とした金属や合金が採用され、その表裏面および側面を覆うように樹脂層２１が形成されている。また樹脂層２１のコア部分に金属が埋め込まれたものとも言える。この場合も、図１〜図２で説明した導電パターンが形成されている。やはり、２層基板である。
【００４３】
続いて図５は、４層基板であるが、４層、６層、８層・・・の多層基板の代表として図示するものである。要は、多層基板の最上層に厚いパターン４Ａ、薄いパターン５Ａ、５Ｂ・・が形成される事を示したいために、図を用意した。
【００４４】
樹脂基板は、重合された樹脂から成る（または樹脂の中にコアメタルが内蔵された）コア基板の両面に、絶縁層と導電パターンが少なくとも１層ずつ積層されたものである。そしてその多層基板の最上層に、この厚いパターン４Ａ、薄いパターン５Ａ、５Ｂ・・が形成されている。
【００４５】
図９は、平面的な形状を説明するものである。図２（Ｆ）からも理解されるように、厚いパターンと薄いパターンの二種類に分けられて導電パターンが形成されている。
【００４６】
特に区分するために、点線で囲んだ部分が、小信号系で、ここは、薄い導電パターンで形成される部分である。それ以外は、厚い導電パターンで形成される部分である。それぞれアイランド３０Ａ、３０Ｂ（ここで符号Ａが付くのは、小信号系、Ｂが付くのは、大信号系である）、パッドやパッドと一体の配線３１Ａ、３１Ｂ、配線３２Ａ、３２Ｂおよびリード接続用の外部端子３３Ａ、３３Ｂである。図の中の斜線が厚いパターンで、外の細かい斜線が傾斜部である。
【符号の説明】
【００４７】
１：絶縁層
２：導電膜
３：ホトレジスト層
４：厚い導電膜
５：薄い導電膜
６：残存部
７：第５のホトレジスト層
８：傾斜部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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