JPH09181221A - 集積回路用アルミニウム基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸化アルミニウム皮膜が十分な耐食性を有
し、アルミニウム基板を十分に保護できるものであると
共に熱伝導性が高く放熱性能が高いアルミニウム基板の
製造方法並び集積回路用アルミニウム基板の提供。 【解決手段】 アルミニウム基板材の表面に、陽極酸化
により酸化アルミニウムの皮膜を形成した後、７０℃以
上の温度の水溶性の無機金属塩水溶液中に浸漬処理する
ことにより、封孔処理をする集積回路用アルミニウム基
板の製造方法及びその方法により製造された集積回路用
基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明属する技術分野】本発明は集積回路、特にコンピ
ュータ、ワークステーション、ワードプロセッサー、電
子コピーなどの事務用機器、通信機器、ファクトリーオ
ートメーション機器、自動車用電子機器、テレビ、ラジ
オ、洗濯機などの家庭用電化製品、その他広範囲に使用
されている電子機器のプロセッサに使用される集積回路
用アルミニウム基板の製造方法及びそのアルミニウム基
板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、混成集積回路用基板としてはガラ
ス、アルミナ、シリコンウエハなど、多くの材料を使用
した基板が開発されてきたが、発熱に対する対策として
熱伝導性が高く、コスト、軽量性、加工性などを総合し
てアルミニウムまたはアルミニウム合金基板（以下単に
アルミニウム基板という。）が広く使用されている。特
に性能の向上にともない単位面積あたりのモジュールの
容量が大きくなるに伴い、マルチチップモジュールが多
く用いられる傾向にあるが、基板上に複数の混成集積回
路を積層して使用するため、発熱除去のために熱伝導性
の優れたアルミニウム基板が好ましく使用されている。
このような積層タイプのアルミニウム基板においては、
一般的にそれぞれの集積回路を設けるためそれぞれの層
をメッキ法により表面処理を行って積層するので、基板
材は硫酸、スルファミン酸、有機酸等を使用しているメ
ッキ液に対し十分な耐食性を持つ必要がある。

【０００３】これに対し、アルカリ水溶液に対しては弱
いが、酸性であるメッキ液に対しては強いところの酸化
アルミニウムにより被覆をした陽極酸化アルミニウム基
板については、すでに特公昭４６−１３２３４号公報で
提案されている。この陽極酸化は被覆層が薄いため、酸
化アルミニウムで被覆されていても熱伝導性を高く維持
できる点で優れた方法であった。しかしこの陽極酸化し
たアルミニウムの表面は、一応は酸化アルミニウムの皮
膜で覆われてはいるが、まだその表面にはアルミニウム
金属が部分的に露出しており、そこから電流が流れるこ
とが知られ、その封孔処理をすることが必要であった。

【０００４】この封孔処理としては、９８℃程度の熱
水、沸騰水処理あるいはスチーム処理で表面に露出した
金属アルミニウムを水酸化アルミニウムに転換する方
法、スチームと電流密度１〜２Ａ／ｄｍ² で長時間電解
処理する方法、あるいはスチームと４〜１０分の短時間
電解処理する方法（特公昭５８−１９１５６号公報）等
多数の封孔処理方法が提案されている。しかしながらこ
れらの多くの提案の方法によって得られた各種の酸化ア
ルミニウム皮膜も、いまだにそれぞれの層の回路形成時
の各種メッキ処理を行う場合において、十分な耐食性を
持たないため、基板のアルミニウム基板が侵されるとい
う問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、回路形成時
に各種メッキ処理をしても、酸化アルミニウム皮膜が十
分な耐食性を有し、アルミニウム基板を十分に保護でき
るものであると共に熱伝導性が高く放熱性能が高いアル
ミニウム基板の製造方法並びにその方法によって得られ
た集積回路用アルミニウム基板を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、 アルミニウム基板の表面に、陽極酸化により酸化アル
ミニウムの皮膜を形成した後、７０℃以上の温度の水溶
性の無機金属塩水溶液中に浸漬処理することにより、封
孔処理をする集積回路用アルミニウム基板の製造方法、 酸化アルミニウムの皮膜が、厚さ１〜３０μｍのしゅ
う酸アルマイトであり、無機金属塩水溶液が弱酸のニッ
ケル水溶液であり、浸漬処理温度が８０℃以上の温度で
ある記載の集積回路用アルミニウム基板の製造方法、 弱酸ニッケル塩水溶液が、酢酸ニッケル２〜１０ｇ／
リットル、ほう酸２〜１０ｇ／リットルを含む水溶液で
あり、酸化アルミニウム皮膜１μｍ当たり１〜５分浸漬
処理するまたは記載の集積回路用アルミニウム基板
の製造方法及び 表面を弱酸ニッケル塩水溶液で処理された、膜厚１〜
３０μｍの酸化アルミニウム皮膜で被覆された集積回路
用アルミニウム基板を開発することにより上記の目的を
達成した。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に使用するアルミニウム基
板は、従来用いられているものであればすべてその対象
にでき、純アルミニウム、あるいは各種のアルミニウム
合金が使用できる。単層の集積回路用アルミニウム基板
であっても適用できるが、特に多層で構成する混成集積
回路用アルミニウム基板に対して有利に適用できる。こ
のアルミニウム基板に硫酸、スルファミン酸、しゅう酸
等の無機酸あるいは有機酸水溶液中で陽極酸化法を適用
した、従来の酸化アルミニウム被覆方法を使用すれば良
い。この場合特にしゅう酸水溶液中で得られる酸化アル
ミニウム皮膜が好ましい結果が得られる。このようにし
て得られた酸化アルミニウム皮膜は、その厚さは１〜３
０μｍが好ましい。酸化アルミニウム皮膜が１μｍより
薄い時は後で封孔処理をしても酸化アルミニウム皮膜の
耐食性が不十分になるし、一方３０μｍより厚い時はア
ルミニウム基板の熱伝導性が低下してくる。前記したよ
うに、酸化アルミニウム皮膜は電子顕微鏡で見ると部分
的に金属アルミニウムが露出しているのでこの露出した
金属アルミニウムを酸化アルミニウムまたは水酸化アル
ミニウムのようなメッキ液により侵食されないものに転
化することが必要とされてきた。

【０００８】本発明においては、これを上記の従来方法
により酸化アルミニウム皮膜で被覆されたアルミニウム
基板をニッケル、コバルト、カドミウム、亜鉛、銅、ア
ルミニウム及び鉛などの金属の水溶性の酢酸塩、硫酸
塩、しゅう酸塩、塩化物、硝酸塩、クエン酸塩、酒石酸
塩、ふっ化物、スルファミン酸塩などの無機金属塩水溶
液に浸漬処理することで封孔処理を行うことで解決した
ものである。中でも弱酸のニッケル塩水溶液中での処理
は最も効果が高い。弱酸のニッケル塩としては、水溶性
の弱酸塩、例えば有機酸系の塩類が使用でき、特に酢酸
ニッケルが最も好ましい処理液である。塩の濃度として
は、アルミニウム基板が侵されない限り自由に選べる
が、取り扱いやすさから言えば酢酸ニッケルとしては２
〜１０ｇ／リットル好ましくは約４〜７ｇ／リットルく
らいが使用しやすい。この場合、ほう酸を２〜１０ｇ／
リットル程度共存させると、ｐＨを下げ、スマットの発
生を防止するので封孔処理液の安定性が良く好ましいも
のである。

【０００９】この浸漬処理液に、表面を酸化アルミニウ
ム皮膜で被覆されたアルミニウム基板を浸漬する。浸漬
温度としては、浸漬処理液が７０℃以上、好ましくは８
０℃である。７０℃より低い時は浸漬処理時間がかかる
だけでなく、できた耐メッキ浴被覆が耐酸性が不十分で
あって好ましくない。処理温度の最高は沸騰状態の浴で
も良いがが、沸騰状態での処理は熱源の無駄になるので
沸騰しない温度、例えば８０〜８５℃位で行うのが好ま
しい。

【００１０】アルミニウム基板上にある酸化アルミニウ
ム皮膜の厚さ、浸漬浴温、ニッケル塩濃度などにより浸
漬処理時間は変えることが好ましく、最も適正な浸漬時
間は簡単にテストすることにより確認できるが、例え
ば、浸漬浴温８０℃、酢酸ニッケル濃度５ｇ／リットル
とした時は、酸化アルミニウム皮膜１μｍ当たり約２分
間を目安として封孔処理をし、結果を見て時間を長くし
たり、短くしたりして調節すれば良い。

【００１１】上記した本発明の方法により製造された集
積回路用アルミニウム基板は、各種のメッキ浴に対し格
段に優れた耐食性を有する。この耐食性付与のメカニズ
ムを完全に解明したものではないが次のように推定して
いる。即ち、従来の耐酸性被覆は、熱水、スチーム、あ
るいは電解による陽極酸かなどにより、金属アルミニウ
ムの露出している部分を酸化アルミニウムあるいは水酸
化アルミニウムにして耐酸性を強化していたのに対し、
本発明の方法においては、酸化アルミニウム皮膜で被覆
されたアルミニウム基板をニッケル塩水溶液と接触さ
せ、金属アルミニウムとニッケルイオンのイオン化傾向
の差を利用して露出した金属アルミニウム面をニッケル
金属で被覆し、酸化アルミニウム皮膜の耐酸性を強化し
ているものである。従って、従来の封孔処理により保護
された部分とは異なって、金属アルミニウム面の表面は
金属ニッケルが覆っており、酸性であるメッキ浴に対す
る抵抗性が高いだけでなく、皮膜のクラックなどの発生
も防止可能と思われる。ただ導電性が高くならない点か
ら、ベーマイトからバイヤライトに変化した体積の膨張
による微細孔の閉塞など水和物による微細孔の閉塞ある
いは金属塩水溶液が陽極酸化皮膜中で加水分解して水酸
化物が孔中に沈殿するなど、別の機構で耐酸性を増して
いるのかもしれない。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）アルミニウム基板の材料として、５０８６
系合金の、厚さ１．３ｍｍの展伸材を用い、常法に従
い、液組成として３％しゅう酸、処理浴温度３０℃、電
流密度１．５Ａ／ｄｍ² でアルマイト処理を行い、厚さ
１０μｍの酸化アルミニウム皮膜を形成させた。次いで
酢酸ニッケル濃度５ｇ／リットル、ほう酸５ｇ／リット
ルを溶解した浸漬処理液を用い、前記酸化アルミニウム
皮膜を形成したアルミニウム基板を浸漬処理を温度８５
℃、処理時間２０分の条件で処理し、集積回路用アルミ
ニウム基板を製造した。

【００１３】（比較例１）実施例１と同じ展伸材を、同
一の条件でアルマイト処理をして、作成した酸化アルミ
ニウム皮膜を形成したアルミニウム基板を、９５〜１０
０℃の熱水中で１０分間封孔処理を行い、集積回路用ア
ルミニウム基板を製造した。

【００１４】（実施例２）実施例１と同じ展伸材を用
い、１５％濃度の硫酸水溶液中において浴温２０℃、電
流密度１．５Ａ／ｄｍ² でアルマイト処理を行い、厚さ
１０μｍの酸化アルミニウム皮膜を形成させた。次いで
実施例１と同じ浸漬処理液を用い、温度８５℃、処理時
間２０分の条件で処理し、集積回路用アルミニウム基板
を製造した。 （比較例２）実施例１と同じ展伸材を、実施例２と同一
の条件でアルマイト処理をして、作成した酸化アルミニ
ウム皮膜を形成したアルミニウム基板を、９５〜１００
℃の熱水中で１０分間封孔処理を行い、集積回路用アル
ミニウム基板を製造した。

【００１５】上記実施例１〜２、比較例１〜２で製造し
た集積回路用アルミニウム基板を、温度４０℃、濃度２
０％の硫酸水溶液に浸漬し、耐食性の試験を行った。耐
食性は、アルミニウム基板表面の酸化アルミニウム皮膜
膜厚の減少量（単位：μｍ）を測定することにより行っ
た。結果を表１に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【発明の効果】本発明方法により製造される集積回路用
アルミニウム基板は、回路形成時に行われる各種メッキ
処理によっても酸化アルミニウム皮膜は十分に耐食性を
有しているので、基板となるアルミニウム基板は侵され
ることはない。更に酸化アルミニウム皮膜が十分な耐食
性を有しているので相対的に、熱伝導性の悪い酸化アル
ミニウム皮膜層の厚さを薄くしてもよいので熱伝導性の
高いアルミニウム基板を得ることができる。特に近年ま
すます多層化の方向に進んでいる混成集積回路において
は、メッキ処理の回数が増加する傾向にあるため、基板
の酸化アルミニウム皮膜の耐食性は極めて重要な項目に
なっている。

【００１８】本発明方法は、特殊な装置を必要としない
で、酸化アルミニウム皮膜を被覆したアルミニウム基板
の封孔処理を、特定の封孔処理液に対し、簡単な浸漬処
理を行うことで済むため、従来の製造ラインを特に変更
することなく、そのまま使用して飛躍的に耐食性を有す
るアルミニウム基板を製造できるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 明 大阪府堺市海山町６丁224番地昭和アルミ ニウム株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム基板の表面に、陽極酸化に
   より酸化アルミニウムの皮膜を形成した後、７０℃以上
   の温度の水溶性の無機金属塩水溶液中に浸漬処理するこ
   とにより、封孔処理をすることを特徴とする集積回路用
   アルミニウム基板の製造方法。
2. 【請求項２】 酸化アルミニウムの皮膜が、厚さ１〜３
   ０μｍのしゅう酸アルマイトであり、無機金属塩水溶液
   が弱酸のニッケル塩水溶液であり、浸漬処理温度が８０
   ℃以上の温度である請求項１記載の集積回路用アルミニ
   ウム基板の製造方法。
3. 【請求項３】 弱酸ニッケル塩水溶液が、酢酸ニッケル
   ２〜１０ｇ／リットル、ほう酸２〜１０ｇ／リットルを
   含む水溶液であり、酸化アルミニウム皮膜１μｍ当たり
   １〜５分浸漬処理する請求項１〜２記載の集積回路用ア
   ルミニウム基板の製造方法。
4. 【請求項４】 表面を弱酸ニッケル塩水溶液で処理され
   た、膜厚１〜３０μｍの酸化アルミニウム皮膜で被覆さ
   れた集積回路用アルミニウム基板。