(57)【要約】【課題】  回路機能が失われたり回路の特性劣化などを生じさせることなく、高い放熱性能を有する回路基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】  この回路基板１は、炭素系基板１１の一方の面１１ａに、絶縁膜１２を介して、回路パターン１３が形成されており、また、炭素系基板１１の他方の面（放熱面）１１ｂに、ナノメートルオーダまたはサブマイクロメートルオーダの幅（ピッチ）とサブマイクロメートルオーダの深さとを持つ微細凹凸構造１５が形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パターンが形成されている炭素系基板の回路パターン形成面とは反対側の面に、ナノメートルオーダまたはサブマイクロメートルオーダの幅（ピッチ）とサブマイクロメートルオーダの深さとを持つ凹凸構造が形成されていることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
回路パターンが形成されている炭素系基板の回路パターン形成面とは反対側の面に、ナノメートルオーダまたはサブマイクロメートルオーダの幅（ピッチ）とサブマイクロメートルオーダの深さとを持つ凹凸構造を形成する回路基板の製造方法であって、前記凹凸構造をプラズマエッチング工程により形成し、その際に、プラズマエッチング工程を時間分割し、時間分割したプラズマエッチング工程間に炭素系基板を冷却する冷却工程を設けることを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の回路基板の製造方法において、前記凹凸構造をプラズマエッチング工程により形成する際に、回路パターンが形成されている炭素系基板の周囲をカバー部材によって取り囲むことを特徴とする回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子等のハイパワー化および搭載スペースの狭小化に伴って発熱部品の発熱量が大きくなる傾向がある。特に、機器筐体が小型化すると、ヒートシンクなどの熱伝導媒体を取り付けるスペースが小さくなり、この結果、十分な熱対流をとれず、発熱部品が高温となり、素子の性能を下げる原因となる。小型の筐体内において発熱部品の放熱を行うためには基板を介して熱を逃がす必要があり、部品を実装する回路基板には高い放熱性を有することが求められる。
【０００３】
そこで、熱対流を不要とし、また、真空中でも効率的に冷却を行うために種々の放熱材料が提案されている。その一つに、炭素系（例えばグラファイト製）の基板表面に、ナノメートルオーダの凹凸を形成し、可視光を含む領域及び遠赤外領域の反射率を低くすることで、輻射による放射性を高くする技術がある。
【０００４】
例えば特許文献１には、炭素系基板の表面にナノメートルオーダの凹凸を形成する具体的な例が示されている。すなわち、特許文献１に示されている技術では、グラファイトからなる部材の表面を処理して、凹凸を形成するときに、表面をプラズマに晒す処理、前記基板または線状部材の表面の機械的研磨を行なう処理、及び前記基板または線状部材の表面にレーザービームを照射する処理からなる群より選択された少なくとも１つの処理を行なうことにより、該基板または線状部材の表面に、高さがうねりをもった尾根状の凹凸を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−４９２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、回路パターンの形成されている炭素系基板に、従来技術を用いてナノメートルオーダの凹凸構造を形成する際には、以下のような問題が生じる。
【０００７】
すなわち、第１の問題点として、従来のナノメートルオーダの凹凸構造の作製方法では、照射されるプラズマにより基板が急激に加熱され、回路パターンが形成されている基板においては、回路パターンを形成するレジストや絶縁層が高温にて破壊・剥離され、回路機能が失われる。したがって、従来技術では、高い放熱性能をもつ回路基板を作製することができないという問題があった。
【０００８】
また、第２の問題点として、従来のナノメートルオーダの凹凸構造の作製方法では、照射したプラズマが側面より基板の裏側に回り込み、基板裏面の端はプラズマに晒されることになる。このため、回路パターンが形成されている炭素系基板の回路パターン形成面とは反対側の面に、ナノメートルオーダの凹凸構造を形成するときには、回路パターン形成面側にプラズマが回り込み、回り込んだプラズマは回路パターンやレジストと反応してしまう。したがって、従来技術によって高い放熱性能をもつ回路基板を作製すると、回路の特性劣化が生じてしまうという問題があった。
【０００９】
なお、回路パターンを形成する前に凹凸構造を形成すると、回路パターン形成中に凹凸構造が物理的接触により破壊される可能性が高いという問題がある。これは、炭素系基板のナノメートルオーダの凹凸構造が、物理的接触に対して非常に脆い構造であるためである。そのため、回路パターンを形成した後に、凹凸構造を形成する必要がある。
【００１０】
本発明は、回路機能が失われたり回路の特性劣化などを生じさせることなく、高い放熱性能を有する回路基板およびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、回路パターンが形成されている炭素系基板の回路パターン形成面とは反対側の面に、ナノメートルオーダまたはサブマイクロメートルオーダの幅（ピッチ）とサブマイクロメートルオーダの深さとを持つ凹凸構造が形成されていることを特徴とする回路基板である。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、回路パターンが形成されている炭素系基板の回路パターン形成面とは反対側の面に、ナノメートルオーダまたはサブマイクロメートルオーダの幅（ピッチ）とサブマイクロメートルオーダの深さとを持つ凹凸構造を形成する回路基板の製造方法であって、前記凹凸構造をプラズマエッチング工程により形成し、その際に、プラズマエッチング工程を時間分割し、時間分割したプラズマエッチング工程間に炭素系基板を冷却する冷却工程を設けることを特徴とする回路基板の製造方法である。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の回路基板の製造方法において、前記凹凸構造をプラズマエッチング工程により形成する際に、回路パターンが形成されている炭素系基板の周囲をカバー部材によって取り囲むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、回路パターンが形成されている炭素系基板の回路パターン形成面とは反対側の面に、ナノメートルオーダまたはサブマイクロメートルオーダの幅（ピッチ）とサブマイクロメートルオーダの深さとを持つ凹凸構造が形成されているので、高い放熱性能を有する回路基板を提供することが可能となる。
【００１５】
また、請求項２、請求項３記載の発明によれば、回路パターンが形成されている炭素系基板の回路パターン形成面とは反対側の面に、ナノメートルオーダまたはサブマイクロメートルオーダの幅（ピッチ）とサブマイクロメートルオーダの深さとを持つ凹凸構造を形成する回路基板の製造方法であって、前記凹凸構造をプラズマエッチング工程により形成し、その際に、プラズマエッチング工程を時間分割し、時間分割したプラズマエッチング工程間に回路基板を冷却する冷却工程を設けるので、回路機能が失われたりすることなく、高い放熱性能を有する回路基板を製造できる。
【００１６】
特に、請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の回路基板の製造方法において、前記凹凸構造をプラズマエッチング工程により形成する際に、回路基板の周囲をカバー部材によって取り囲むので、回路パターン形成面側にプラズマが回り込むのを防止でき、これにより、回路の特性劣化などが生じるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の回路基板の構成例を示す図である。
【図２】微細凹凸構造の概略拡大図である。
【図３】炭素系基板（グラファイト基板）放熱面に形成された微細凹凸構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図４】従来技術において用いられているプラズマエッチング装置を示す図である。
【図５】従来の回路基板の加工プロセスの一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明に用いられるプラズマエッチング装置を示す図である。
【図７】本発明による回路基板の加工プロセスの一例を示すフローチャートである。
【図８】図７のプラズマエッチング前後のグラファイト基板の表面の波長０．５−２．５μｍの反射率を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の回路基板の構成例を示す図である。図１を参照すると、この回路基板１は、炭素系基板（例えば、グラファイト基板）１１の一方の面１１ａに、絶縁膜１２を介して、例えば銅配線からなる回路パターン１３が形成されている。なお、図１において、符号１４はレジストである。また、この回路基板１は、炭素系基板１１の他方の面（放熱面）１１ｂに、ナノメートルオーダまたはサブマイクロメートルオーダの幅（ピッチ）とサブマイクロメートルオーダの深さとを持つ微細凹凸構造１５が形成されている。すなわち、回路パターン１３が形成されている炭素系基板１１の回路パターン形成面１１ａとは反対側の面（放熱面）１１ｂに、ナノメートルオーダまたはサブマイクロメートルオーダの幅（ピッチ）とサブマイクロメートルオーダの深さとを持つ微細凹凸構造１５が形成されている。
【００２０】
図２は微細凹凸構造１５の概略拡大図であり、微細凹凸構造１５は、図２に示すように、炭素系基板１１の面（放熱面）１１ｂに、ナノメートルオーダー（約１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の範囲）からサブマイクロメートルオーダ（約０．５μｍ〜１０μｍ程度の範囲）の幅（ピッチ）ＮＰと、サブマイクロメートルオーダ（約０．５μｍ〜１０μｍ程度の範囲）の深さＮＨとを持つものとなっている。なお、このような微細凹凸構造１５は、後述のようにプラズマエッチング法によるエッチングによって形成することができる。
【００２１】
図３は、炭素系基板（グラファイト基板）１１の面（放熱面）１１ｂに形成された微細凹凸構造１５を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【００２２】
本発明の回路基板１は、炭素系基板（例えば、グラファイト基板）１１の面（放熱面）１１ｂに、ナノメートルオーダー（約１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の範囲）からサブマイクロメートルオーダ（約０．５μｍ〜１０μｍ程度の範囲）の幅（ピッチ）ＮＰと、サブマイクロメートルオーダ（約０．５μｍ〜１０μｍ程度の範囲）の深さＮＨとを持つ微細凹凸構造１５が形成されていることにより、表面積が著しく増大し、また、可視光を含む領域及び遠赤外領域の反射率を十分に低くして放射率を理論最大値１．０に極めて近い０．９以上まで向上させることができ（輻射による放熱性を著しく高めることができ）、回路基板１の放熱性能を著しく向上させることが可能となる。
【００２３】
ところで、前述したように、回路基板１の微細凹凸構造１５は、プラズマエッチング法によるエッチングによって形成することができる。図４には、従来技術において用いられているプラズマエッチング装置が示されている。図４を参照すると、このプラズマエッチング装置は、真空チャンバ８０１内に設けられ、回路パターン１３が形成されている炭素系基板１１を保持する基板ホルダ８０２と、基板ホルダ８０２に高周波電圧を印加する高周波電源８０３と、真空チャンバ８０１内にエッチングガスを導入するエッチングガス導入部８０４と、真空チャンバ８０１内からエッチングガスを排出するエッチングガス排出部８０５とを備えている。
【００２４】
そして、従来では、図５に示すような加工プロセスによって、回路基板１を作製していた。すなわち、図５を参照すると、先ず、ステップ６０１において、炭素系基板（例えば、グラファイト基板）１１の表面１１ａに絶縁膜１２を形成する。続いて、ステップ６０２において、絶縁膜１２上に回路パターン１３を形成し、回路基板の回路機能部を作製する。
【００２５】
しかる後、ステップ６０３において、回路パターン１３が形成された炭素系基板（例えば、グラファイト基板）１１の放熱面（回路パターン１３が形成された面１１ａとは反対側の面）１１ｂを、酸素ガス（Ｏ２ガス）を用いたプラズマエッチング法によってエッチングして、図３に示すような微細凹凸構造１５を放熱面としてもつ回路基板１を得る。このプラズマエッチング条件は、例えば次のごとくである。
ＲＦパワー：５００Ｗ
圧力：５０ｍＴｏｒｒ
酸素（Ｏ２）流量：１５０ｓｃｃｍ
エッチング時間：３０分
【００２６】
なお、ステップ６０３でのプラズマエッチング法は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）エッチング法、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法、大気圧プラズマエッチング法等のいずれでもよく、また、処理ガスとしてＯ２ガス以外にも、Ａｒガス、ＣＯ２ガス、Ｈ２ガス、ＣＦ４ガス等、あるいは、これらの混合ガスを用いることもできる。
【００２７】
しかしながら、上述した従来の製造方法では、プラズマエッチングを連続して３０分行うことにより、第１の問題点として、照射されるプラズマにより、回路パターン１３が形成されている基板１１が急激に加熱され、回路パターン１３を形成するレジスト１４や絶縁膜１２が高温にて破壊・剥離され、回路機能が失われてしまうという問題があった。
【００２８】
また、上述した従来の製造方法では、第２の問題点として、回路パターン１３が形成されている炭素系基板１１の回路パターン形成面１１ａとは反対側の面１１ｂに、上記の仕方で微細凹凸構造１５を形成するときに、回路パターン形成面１１ａ側にプラズマが回り込み、回り込んだプラズマは回路パターン１３やレジスト１４と反応してしまい、回路の特性劣化が生じてしまうという問題があった。
【００２９】
上記問題を解決するため、本願の発明者は、プラズマエッチング装置および加工プロセスを以下のように改善した。
【００３０】
図６は、本発明に用いられるプラズマエッチング装置を示す図である。なお、図６において、図４と同様の箇所には同じ符号を付している。図６を参照すると、このプラズマエッチング装置は、真空チャンバ８０１内に設けられ、回路パターン１３が形成されている炭素系基板１１を保持する基板ホルダ３０２と、基板ホルダ３０２に高周波電圧を印加する高周波電源８０３と、真空チャンバ８０１内にエッチングガスを導入するエッチングガス導入部８０４と、真空チャンバ８０１内からエッチングガスを排出するエッチングガス排出部８０５とを備えている。ここで、基板ホルダ３０２は、冷却水によって冷却可能となっており、基板ホルダ３０２を冷却水によって冷却するため、図６のプラズマエッチング装置には、冷却水を導入する冷却水導入口３０６と、冷却水を排出する冷却水排出口３０７とが、さらに設けられている。また、図６のプラズマエッチング装置では、プラズマエッチング処理時に、回路パターン１３が形成されている炭素系基板１１の周囲をカバー部材３０８によって取り囲むようにしている。
【００３１】
図７は本発明による回路基板１の加工プロセスの一例を示すフローチャートである。図７を参照すると、先ず、ステップ２０１において、炭素系基板（例えば、グラファイト基板）１１の表面１１ａに絶縁膜１２を形成する。続いて、ステップ２０２において、絶縁膜１２上に回路パターン１３を形成し、回路基板の回路機能部を作製する。
【００３２】
しかる後、ステップ２０３において、回路パターン１３が形成された炭素系基板（例えば、グラファイト基板）１１の放熱面（回路パターン１３が形成された面１１ａとは反対側の面）１１ｂを、酸素ガス（Ｏ２ガス）を用いたプラズマエッチング法によってエッチングする。このときのプラズマエッチング条件は、例えば次のごとくである。
ＲＦパワー：５００Ｗ
圧力：５０ｍＴｏｒｒ
酸素（Ｏ２）流量：１５０ｓｃｃｍ
エッチング時間：１分
【００３３】
なお、ステップ２０３でのプラズマエッチング法は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）エッチング法、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法、大気圧プラズマエッチング法等のいずれでもよく、また、処理ガスとしてＯ２ガス以外にも、Ａｒガス、ＣＯ２ガス、Ｈ２ガス、ＣＦ４ガス等、あるいは、これらの混合ガスを用いることもできる。
【００３４】
上記のプラズマエッチング条件を図５を用いて説明した従来のプラズマエッチング条件と比べればわかるように、従来では、プラズマエッチングを連続して３０分行っていたが、本発明では、１回のプラズマエッチングを１分に短縮している。さらに、ステップ２０３のプラズマエッチング工程において、グラファイト基板１１が不必要に加熱されるのを防ぐため、冷却水を流してグラファイト基板１１を冷却しながらプラズマエッチング処理を行うことが好ましい。
【００３５】
そして、ステップ２０３で１回のプラズマエッチングを１分間行った後、ステップ２０４において、冷却水によって例えば１分間冷却する（例えば７℃（真空中）に冷却する）。しかる後、再びステップ２０３に戻り、１回のプラズマエッチングを１分間行い、次いでステップ２０４において、冷却水によって例えば１分間冷却する（例えば７℃（真空中）に冷却する）。ステップ２０３、ステップ２０４の処理を必要回数（例えば３０回）繰り返したとき（ステップ２０５）、処理を終了する。
【００３６】
このように、プラズマエッチング工程を時間分割し、時間分割したプラズマエッチング工程間に炭素系基板を冷却する冷却工程を設けることにより、回路パターン１３を形成するレジスト１４や絶縁膜１２が高温にて破壊・剥離されるのを有効に防止し、回路機能が失われたりすることなく、図３に示すような微細凹凸構造１５を放熱面としてもつ回路基板１（すなわち、高い放熱性能を有する回路基板１）を製造できる。
【００３７】
実際、図７の処理を行ったときのグラファイト基板１１の放熱面１１ｂ（微細凹凸構造１５）の可視光を含む領域の波長０．５−２．５μｍの反射率は図８に示すようになる。なお、図８において、プラズマエッチング前とは図７のステップ２０３−２０５の処理がなされる前の状態であり、プラズマエッチング後とは図７のステップ２０５の処理が終了した時点での状態である。図８からわかるように、図７のステップ２０５の処理が終了した時点での回路基板１（基板１１）の放熱面１１ｂ（微細凹凸構造１５）の可視光を含む領域の波長０．５−２．５μｍの平均反射率は、約１％以下となる。このとき、遠赤外領域の平均反射率も同程度に低くなる。このときの放射温度計（ＫＥＹＥＮＣＥ  ＦＴ−Ｈ２０）により測定した、該基板１１の表面の温度が１５０℃のときの放射率は０．９９となる。この結果、プラズマエッチングされた基板１１は、そのまま放熱性の高い回路基板１として用いることができる。
【００３８】
また、本発明による回路基板１の加工プロセスでは、プラズマエッチング処理時に、回路パターン１３が形成されている炭素系基板１１の周囲をカバー部材３０８によって取り囲むようにしている。これにより、プラズマエッチング処理時に、回路パターン形成面側にプラズマが回り込むのを防止でき、回路の特性劣化などが生じるのを防止できる。
【００３９】
なお、上述した例では、炭素系基板としてグラファイト基板を用いる場合を示したが、炭素系基板としては、グラファイト基板に金属を混ぜた稠密グラファイト基板でもよいし、あるいは、グラファイト基板以外の炭素系基板、例えばダイヤモンド基板やガラス状炭素基板などでもよい。
【００４０】
また、上述した例では、微細凹凸構造１５の作製時に、１回のプラズマエッチングの時間を１分間とし、１回の冷却時間を１分間としたが、これらの時間は、回路パターン１３を形成するレジスト１４や絶縁膜１２が高温にて破壊・剥離されるのを有効に防止できる範囲で、任意のものに設定できる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、電子部品、発光素子などの回路基板に利用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１１  炭素系基板
１２  絶縁膜
１３  回路パターン
１４  レジスト
１５  微細凹凸構造
８０１  真空チャンバ
３０２  基板ホルダ
８０３  高周波電源
８０４  エッチングガス導入部
８０５  エッチングガス排出部
３０６  冷却水導入口
３０７  冷却水排出口
３０８  カバー部材
【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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