JP2000244103A - 回路基板 - Google Patents
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Abstract
電極部を保護膜で被覆してなる回路基板において、電極
部と保護膜との接合性を向上させる。 【解決手段】 回路基板100は、アルミナ等の複数の
セラミック層11〜14を積層してなり内部配線層15
が形成された積層基板10を有する。積層基板10の一
面10aにおいては、内部配線層15に導通する表面配
線層16と該表面配線層16の上に形成された銅等のめ
っき層18とからなる表面電極部19が形成され、表面
電極部19の一部と導通するように厚膜状の抵抗体20
が形成され、これら表面電極部19および抵抗体20を
覆うように無機ガラス等の保護膜30が形成されてい
る。表面電極部19において、めっき層18から積層基
板10の一面10aまで貫通する穴部21が形成され、
保護膜30は穴部21を通してセラミック部分である積
層基板10の一面10aに接合されている。
Description
た最外層がめっき層である電極部を保護膜で被覆してな
る回路基板に関する。
いて、高機能化・高集積化の要求から高多層化が可能な
セラミック積層基板の需要が増加している。その一般的
な断面構成を図7(a)に示す。図7(a)に示す回路
基板は、複数のセラミック基板(層)J1を積層してな
る積層基板J2からなり、積層基板J2の内部に形成さ
れた内部配線層J3と、積層基板J2の一面側に露出す
るように形成され内部配線層J3と電気的に接続された
表面電極部J4とを備え、積層基板J2の一面側におい
て、表面電極部J4と電気的に接続されて回路を構成す
る厚膜抵抗体(通常、LaB6 )J5が形成されたもの
である。
は、図7(b)に示す様な単層のセラミック基板J6上
に印刷手法のみを用いて回路を形成するタイプ(図7
(b)中、J7は配線層)に比べ、多くの層を有するた
め工数の増加などにより価格が高い。このため低価格化
の要望が強い。ここで、積層基板J2における表面電極
部J4と厚膜抵抗体J5との接続部分の詳細構造を図8
に示す。例えば、従来の接続部分は、図8(a)に示す
様な構成であった。即ち、表層のセラミック基板J1上
に表面配線層J8及びめっき層J10を順次形成した後
に、厚膜Cu導体層J9及び厚膜Cu導体からなる電極
部J11を形成する。これら各層J8〜J11により、
表面電極部J4が構成される。そして、厚膜Cu導体か
らなる電極部J11に、厚膜抵抗体J5の一部が重なる
ように形成される。
板J1との接合性の良いものとして、一般的にW(タン
グステン)、Mo(モリブデン)等が用いられ、めっき
層J10は、表面配線層J8と厚膜Cu導体層J9の接
合を確保するためのもので、Cu(銅)めっき、Ni
(ニッケル)めっき、Au(金)めっき等が通常用いら
れる。
能な接続部分の従来構造として、図8(b)に示す構造
がある。これは、表層のセラミック基板J1上に表面配
線層J8及びめっき層J10を順次形成することで、厚
膜抵抗体J5と接続される表面電極部J4’を構成し、
この表面電極部J4’の最外層を形成するめっき層J1
0に直接厚膜抵抗体J5を形成することで、厚膜Cu導
体層J9を不要としたものである。これにより使用材料
及び工数が低減しコストダウンを可能とする。
れも、その最表面部のほぼ全面に、特に厚膜抵抗体J5
並びに表面電極部J4、J4’を外気から保護すること
を目的として、無機ガラス等の保護膜J12が形成され
るものである。保護膜J12の接合は一般に接する下地
材料J1、J5、J9、J10の凹凸部におけるアンカ
ー効果と該下地材料表面に点在する酸化物との反応によ
って確保されるものである。
構造においては、表面電極部J4の厚膜Cu導体層J9
は、その構成材料及び焼結状態から表面の凹凸部及び酸
化物が比較的多く存在するため、容易に接合性を確保で
きるものであった。また、セラミック部J1及び厚膜抵
抗体部J5も同様である。
した表面電極部J4を有する従来構造では、保護膜J1
2材料の選定において接合性の重要性は低かった(どの
ような材料でも接合性に問題はなかった)。しかしなが
ら、本発明者等の検討によれば、図8(b)に示すめっ
き層J10により表面電極部J4’の最外層を構成する
構造においては、めっき層J10表面部の凹凸部及び酸
化物が厚膜Cu導体層J9に比べて非常に少ないため、
従来構造に用いられている保護膜J12をそのまま用い
ると保護膜J12とめっき層J10間における接合性が
十二分に確保出来ず、最悪の場合には図8(c)に示す
ような剥離が生じ、保護膜J12としての機能を得るこ
との出来ない事態に至る問題がある。これは次の理由に
よる。
12の材料としては、その焼成温度より約50〜100
℃低い温度にて軟化し、かつ、焼成ピーク温度付近にて
結晶化するものが大半である。このことから、従来用い
られている保護膜J12材料の形成過程における保護膜
J12材料の下地材料J9、J10との接合に要される
濡れ時間は通常約5〜10分程度となる。但し、このよ
うな条件下においても下地材料が厚膜Cu導体層J9か
らなる従来構造(図8(a)参照)においては、保護膜
J12の接合は前述の理由により十分に確保されてい
た。
表面の凹凸部及び酸化物が少ないCu等のめっき層J1
0により電極部を構成する構造(図8(b)参照)にお
いては、保護膜J12材料のめっき層J10に対して要
する濡れ時間としては不十分なため、良好な接合性を得
ることが出来ない。そのため、上述のように、図8
(c)に示す様な保護膜J12の剥離等が発生し、保護
膜J12の形成により確保すべき機能が損なわれるもの
である。
は、そもそもめっき層J10を露出させない構造、例え
ば、めっき層J10全面を保護膜J12との接合性の良
好な厚膜抵抗体J5あるいは接合補助層等にて覆うこと
が考えられるが、前者は、めっき層J10全面を確実に
覆うためには従来の約2倍の厚膜抵抗体材料が必要とな
り、後者は、接合補助層形成のための材料及び工数が必
要となるなど、材料費並びに加工費が増加しコストアッ
プは避けられない。
化学的手法により凹凸部又は、酸化物を形成するものも
考えられるが、同様に材料・工数が増加する。本発明は
上記問題に鑑み、セラミック基板の一面に形成され最外
層にめっき層を有する電極部と該電極部を被覆する保護
膜との接合性を向上させることを目的とする。
面に最外層にめっき層を有する電極部が配置されるセラ
ミック基板において、電極部形状を工夫し保護膜と接合
性の良いセラミック部分を任意に露出させることで、め
っき層に接するように形成される保護膜とめっき層との
接合不良を回避することに着目し、成されたものであ
る。
ク基板(10)の一面(10a)に形成され最外層にめ
っき層(18)を有する電極部(19)と該電極部を被
覆する保護膜(30)とを備える回路基板において、該
電極部に、該めっき層の表面から該セラミック基板の一
面まで貫通する穴部(21)を形成し、該保護膜を該穴
部を通して該セラミック基板の一面に接合したことを特
徴としている。
(21)においては、保護膜(30)に対して接合性の
良いセラミック部分と該保護膜とが接するため、良好な
接合性を確保でき、該穴部以外のめっき層(21)と該
保護膜とが接する部分、即ち接合性の弱い部分を補助す
ることができ、結果として、電極部とこれを被覆する保
護膜との接合性を向上させることができる。
ク基板(10)の一面(10a)において、電極部(1
9)の一部と電気的に接続するように厚膜状の抵抗体
(20)を形成し、保護膜(30)を該抵抗体を覆うよ
うに形成し、穴部(21)を少なくとも該電極部におけ
る該抵抗体との接続部以外の部位に形成したことを特徴
とし、厚膜抵抗体を有する回路基板に適用可能としたも
のである。
ミック層(11〜14)を積層してなり内部に内部配線
層(15)が形成された積層基板(10)と、該積層基
板の一面(10a)に形成され該内部配線層と電気的に
接続された表面配線層(16)、及び該表面配線層の上
に形成されためっき層(18)の2層構造からなる電極
部(19)と、該積層基板の一面に形成され、該電極部
の一部と電気的に接続されて回路を構成する厚膜状の抵
抗体(20)と、該積層基板の一面において該電極部お
よび該抵抗体を覆うように形成された保護膜(30)
と、を有する回路基板に関して成されたものである。
部において少なくとも該抵抗体との接続部以外の部位
に、該めっき層の表面から該積層基板の一面まで貫通す
る穴部(21)を形成し、該保護膜を該穴部を通して該
積層基板の一面に接合したことを特徴としており、請求
項1記載の発明と同様の作用効果を発揮することができ
る。
穴部(21)を複数個形成したものとすれば、より確実
に請求項1記載の発明と同様の作用効果を発揮すること
ができる。なお、上記した括弧内の符号は、後述する実
施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例であ
る。
について説明する。本実施形態は、複数のセラミック層
が積層された積層基板を有し、該基板内部に形成された
内部配線層を、一面側に露出形成された表面配線層及び
めっき層との2層構造からなる表面電極部に電気的に接
続し、更に、表面電極部と厚膜状の抵抗体とを電気的に
接続し、該電極部および該抵抗体を保護膜にて被覆して
なる回路基板について、本発明を適用したものである。
の断面構成の模式図である。回路基板100は、複数
(図示例では4枚)のセラミック層11〜14が積層さ
れた積層基板(本発明でいうセラミック基板にも相当)
10を有する。複数のセラミック層11〜14は、例え
ばアルミナ、窒化アルミニウム、ムライト等から構成さ
れている。本例では、アルミナシートが積層されたもの
としている。
が形成されており、積層基板10の一面10aには、内
部配線層15と導通する表面配線層16が形成され、他
面10bには、内部配線層15と導通する裏面配線層1
7が形成されている。ここで、裏面配線層17は、例え
ば、コンデンサや抵抗等の部品が接続される部品接続電
極部として構成されている。
の導体から構成され、さらに、表面配線層16の表面に
は、表面配線層16と後述の抵抗体20との接合を確保
するため、Cu、Ni、Au等のめっきによるめっき層
18が形成されている。ここで、表面配線層16とめっ
き層18とにより、めっき層18を最外層とする表面電
極部(本発明でいう電極部)19が構成されるが、その
詳細については後述する。
面電極部19の一部と電気的に接続(導通)されて回路
を構成する厚膜状の上記抵抗体20が形成されている。
抵抗体20は、硼化物(例えばランタン、タンタル
等)、銅・ニッケル、酸化錫、珪素、珪化物などを主成
分とした厚膜等からなり、積層基板10の一面10aに
おけるめっき層18の表面を含む部分に形成され、めっ
き層18を介して表面配線層16と電気的に接続されて
いる。そして、これら各層15〜18及び抵抗体20に
より、回路基板100の回路部が構成されている。
路基板100の回路部を保護するための保護膜30が、
表面電極部19及び抵抗体20を覆うように形成されて
いる。保護膜30は、例えば、従来と同様、酸化亜鉛を
主成分とする無機ガラス等を採用することができる。こ
こで、図2(a)は図1の丸で囲んだA部分を拡大した
ものであるが、他の表面電極部19と保護膜30との接
続部も同様の構成である。また、図2(b)は図2
(a)のB矢視図であり、図2(b)中のC−C断面が
図2(a)に相当する。
の接続部及び該接続部以外の部位に、最外層であるめっ
き層18の表面から表面配線層16を通って積層基板1
0の一面10aまで貫通する穴部21が複数個形成され
ており、保護膜30は、穴部21を埋めつつ穴部21を
通して積層基板10の一面10aに接合されている。つ
まり、本実施形態は、表面電極部19と保護膜30との
接続において、表面電極部19のうち穴部21では保護
膜30とセラミック層11とが接し、それ以外の部位で
は保護膜30とめっき層18とが接するという独自の接
続構造を有する。
方法について述べる。図3及び図4は、回路基板100
の製造方法を工程順に示す模式的断面図であり、上記図
1の断面に対応している。また、図5は各工程途中の詳
細説明図であり、上記図2(a)の断面つまり図1に示
すA部の拡大断面に対応する。まず、図3(a)に示す
様に、酸化アルミニウム(アルミナ)を有機バインダ等
によってシート状とした複数枚(本例では4枚)のセラ
ミック層としてのアルミナシート11〜14を用意し
(シート用意工程)、これら各シート11〜14に対し
て、後述の内部配線層15を形成するための貫通孔15
aを、パンチング等の打ち抜きによって形成する(貫通
孔形成工程)。
行う(図3(b)では、アルミナシート11及び12の
み図示)。W、Mo等の材料を、各シート11〜14毎
に貫通孔15aに充填し、上記内部配線層15を所定パ
ターンにて形成する。また、同じ材料を用いて、アルミ
ナシート11の一面(最終的に積層基板10の一面10
aとなる)11aに表面配線層16を、アルミナシート
14の一面(最終的に積層基板10の他面10bとな
る)14aに裏面配線層17を、それぞれ所定パターン
にて形成する。
に示す様に、アルミナシート11の一面11aにおいて
最終的に穴部21が形成される部位に存在しないよう
に、パターニング形成する。次に、図4(a)に示す様
に、各配線層15〜17が所望のパターンに加工された
各アルミナシート11〜14を積層する(積層体形成工
程)。具体的には、全てのアルミナシート11〜14を
順に重ねて加圧を行い、焼成(例えば約1600℃前
後)することにより、積層基板10を得る。
すめっき工程に供する。めっき層18は、積層基板10
における表面配線層16の露出面に、例えばCu、N
i、Au等の導体金属を用いて電気めっき法等により選
択的に形成する。これにより、図5(b)に示す様に、
表面配線層16と該表面配線層16の上に形成されため
っき層18との2層構造からなりかつ穴部21を有する
表面電極部19が、積層基板10の一面10aに形成さ
れる。
との接合性の良いものとして、W、Mo等が用いられる
が、これらの材料は、積層基板10が例えば1600℃
程度の高温で焼成されるため、それに対する耐熱性を必
要とするが故に選択されるものである。そして、このよ
うなW、Mo等の材料と抵抗体の材料(LaB6 (硼
化ランタン)等)との接合性が弱いため、めっき層が必
要とされるのである。
を行う。抵抗体20は、積層基板10の一面10aにお
いて、その一部が表面電極部19に接するように、上記
の硼化ランタン等から選択される物質を主成分としたペ
ースト材料を用いて、印刷、焼成する等により厚膜状に
形成する。抵抗体20の形成後の表面電極部19部分の
拡大図を図5(c)に示す。
30を形成する。具体的には、ペースト状の無機ガラス
を、表面電極部19及び抵抗体20を少なくとも覆うよ
うに、塗布し、焼成することで形成できる。こうして、
上記図1に示す回路基板100が出来上がる。実際に
は、上記各工程に加えて、裏面配線層17に上記コンデ
ンサ等の部品を接続する等の工程を行うことにより、各
層15〜18、抵抗体20及び上記コンデンサ等の部品
により、回路基板100の回路部が構成される。
部19のうち穴部21においては、保護膜30に対して
接合性の良いセラミック層11と保護膜30とが接する
ため、表面電極部19と保護膜30との接合性を向上さ
せることができる。これは、上記図8(a)に示す従来
構造における厚膜Cu導体層J9表面に点在する酸化物
による接合と同様の働きによるものであり、複数個の穴
部21に対応して複数点在する良好な接合部分によっ
て、接合性の弱い部分(即ちめっき層18と保護膜30
とが接する部分)を補助し、保護膜30全体の接合性を
確保し剥離を抑制するためである。
性が確保されるならば、1つであっても複数個であって
もよい。また、その形状は円形、角形に限らず、電気的
な接続に対して損傷がなければどのような形状でもよ
い。例えば、図6(a)は上記図2(b)と同じ方向か
らみたものであるが、穴部21の形状はこのようなスリ
ット状であってもよい。
加工は、従来の加工手法と比べても、表面配線層16の
パターンを穴部21に対応したパターンとするだけで行
うことができ、工程数の増減なく形成することができ
る。めっき層表面に機械的手法、化学的手法により凹凸
部又は、酸化物を形成する場合は、そのための工程が付
加されるが、それに比べて本実施形態では製造コストを
安価なものと出来る。
左右されるため、使用環境に応じた穴部のパターンを検
討する必要がある。但し、図6(b)に示す様に、表面
電極部19とセラミック部との界面部分において保護膜
30が薄くなると、その部分に亀裂が生じ接合性の弱い
部分にて剥離する場合があるので、穴部21の形成に対
し、あるいは、保護膜30の形成条件に対して、必要に
応じて各々検討を行う必要がある。
外層がめっき層からなる電極部と厚膜抵抗体とを組み合
わせて回路を構成するセラミック積層基板において、厚
膜抵抗体が部分的に重ねて形成される抵抗体電極部のパ
ターンを工夫することによって、特別な保護膜材料を用
いることなく、めっき層と保護膜間の接合性を確保する
ものである。
くとも最外層にめっき層を有したものであればよく、め
っき層のみで構成されたものであってもよい。また、穴
部は上記実施形態において、表面電極部19のうち少な
くとも抵抗体20との接続部以外の部位に形成されてい
ればよい。
極部の全てに、厚膜状の抵抗体が電気的に接続されてい
なくともよい。また、本発明は、上記積層基板に限定さ
れるものではなく、単層のセラミック基板上において、
厚膜抵抗体と接続される電極部を表面配線層とめっき層
とから構成した回路基板にも適用できる。
なくともよく、単層若しくは積層のセラミック基板と、
このセラミック基板の少なくとも一面に形成され最外層
にめっき層を有する電極部と、セラミック基板の一面に
おいて電極部を覆うように形成された保護膜とを備える
回路基板であれば、適用可能である。
示す模式図である。
(a)のB矢視図である。
ある。
ある。
(b)は保護膜の剥離の様子を示す図である。
図である。
体との接続部分の詳細断面構造を示す模式図である。
…アルミナシート、15…内部配線層、16…表面配線
層、18…めっき層、19…電極部、20…抵抗体、2
1…穴部、30…保護膜。
Claims (4)
- 【請求項1】 セラミック基板(10)と、 このセラミック基板の少なくとも一面(10a)に形成
され、最外層にめっき層(18)を有する電極部(1
9)と、 前記セラミック基板の一面において前記電極部を覆うよ
うに形成された保護膜(30)とを備え、 前記電極部には、前記めっき層の表面から前記セラミッ
ク基板の一面まで貫通する穴部(21)が形成されてお
り、 前記保護膜は、前記穴部を通して前記セラミック基板の
一面に接合されていることを特徴とする回路基板。 - 【請求項2】 前記セラミック基板(10)の一面(1
0a)において、前記電極部(19)の一部と電気的に
接続するように厚膜状の抵抗体(20)が形成されてお
り、 前記保護膜(30)は、前記抵抗体を覆うように形成さ
れており、 前記穴部(21)は、少なくとも前記電極部における前
記抵抗体との接続部以外の部位に形成されていることを
特徴とする請求項1または2に記載の回路基板。 - 【請求項3】 複数のセラミック層(11〜14)を積
層してなり、内部に内部配線層(15)が形成された積
層基板(10)と、 前記積層基板の一面(10a)に形成され前記内部配線
層と電気的に接続された表面配線層(16)、及び該表
面配線層の上に形成されためっき層(18)の2層構造
からなる電極部(19)と、 前記積層基板の一面に形成され、前記電極部の一部と電
気的に接続されて回路を構成する厚膜状の抵抗体(2
0)と、 前記積層基板の一面において前記電極部および前記抵抗
体を覆うように形成された保護膜(30)と、を有する
回路基板において、 前記電極部における少なくとも前記抵抗体との接続部以
外の部位には、前記めっき層の表面から前記積層基板の
一面まで貫通する穴部(21)が形成されており、 前記保護膜は、前記穴部を通して前記積層基板の一面に
接合されていることを特徴とする回路基板。 - 【請求項4】 前記穴部(21)は複数個形成されてい
ることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに
記載の回路基板。
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JP04535099A JP4006870B2 (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 回路基板 |
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JP2019078658A (ja) * | 2017-10-25 | 2019-05-23 | 京セラ株式会社 | セラミック配線基板およびプローブ基板 |
-
1999
- 1999-02-23 JP JP04535099A patent/JP4006870B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2019078658A (ja) * | 2017-10-25 | 2019-05-23 | 京セラ株式会社 | セラミック配線基板およびプローブ基板 |
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