(57)【要約】【課題】衝撃や振動を減衰し、抵抗体とセラミック基板との接合信頼性を向上させ、高信頼性の配線基板を提供する。【解決手段】第１ガラス成分を有するガラスセラミック基板２と、ガラスセラミック基板２上に形成された抵抗体５と、抵抗体５を覆うオーバーコートガラス８とを有する。抵抗体５は、第２ガラス成分を有する第１層７と、該第１層７上に形成された、第３ガラス成分および導体成分を有する第２層６とを備えている。また、第２ガラス成分は、軟化温度が第３ガラス成分よりも高い。【選択図】図１
2010080822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ガラス成分を有するガラスセラミック基板と、前記ガラスセラミック基板上に形成された抵抗体と、前記抵抗体を覆うオーバーコートガラスとを有する配線基板であって、前記抵抗体は、第２ガラス成分を有する第１層と、該第１層上に形成された、第３ガラス成分および導体成分を有する第２層とを備えている配線基板。
【請求項２】
前記第２ガラス成分は、軟化温度が前記第３ガラス成分よりも高い請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
第１ガラス成分を有するガラスセラミック基板上に、該第１ガラス成分よりも軟化温度が低い第２ガラス成分を有するガラスペーストを塗布する工程と、
前記ガラスペーストが塗布された前記ガラスセラミック基板を、前記第１ガラス成分の軟化温度よりも低く、かつ前記第２ガラス成分の軟化温度よりも高い温度で加熱することにより、前記ガラスペーストを焼成して、表面にガラス層が形成されたガラスセラミック基板を形成する工程と、
前記ガラス層上に、前記第２ガラス成分よりも軟化温度が低い第３ガラス成分と導体成分とを有する導体ペースとを塗布する工程と、
前記導体ペーストが塗布された前記ガラスセラミック基板を、前記第３ガラス成分の軟化温度よりも高く、かつ前記第２ガラス成分の軟化温度より低い温度で加熱することにより、前記導体ペーストを焼成して、ガラス層上に導体層が形成されたガラスセラミック基板を形成する工程と、
前記導体層上にオーバーコートガラスを形成する工程と
を有する配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗体を備えた配線基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の混成集積回路等に用いられる配線基板は、複数の絶縁層を積層してなる絶縁基板と、絶縁基板内に形成された内部配線と、絶縁基板の主面に形成されかつ内部配線と接続する表面配線と、絶縁基板の主面に設けられかつ表面配線と接続する厚膜抵抗体とから主に構成されている。
【０００３】
また、近年、安価で、信号伝達が高速な多層配線基板が強く求められ、その要求に答えるべく、低温で焼成可能なガラスセラミックシートを用いて、さらに内部配線および表面配線に安価なＡｇを使用したガラスセラミック配線基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、一般的に厚膜抵抗体は、ＲｕＯ２とガラスを混合した抵抗体材料から構成されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
厚膜抵抗体を有する配線基板を製造する場合は、まず、銀系材料からなる内部配線および表面配線を含む絶縁基板を製造する。次に、所定の表面配線間に、酸化雰囲気中で焼成する事で、ＲｕＯ２とガラスを混合してなる抵抗体を形成する。
【特許文献１】特開昭61−108192号公報
【特許文献２】特開昭62−265796号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のガラスセラミック回路基板では、抵抗体とガラスセラミック基板との接合強度が十分ではなく、衝撃や振動の加わる環境下における信頼性が低下するという問題があった。本発明の目的は、上述の問題に鑑み案出されたもので、衝撃や振動を減衰し、抵抗体と絶縁基板との接合信頼性を向上させることが可能な配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の配線基板は、第１ガラス成分を有するガラスセラミック基板と、前記ガラスセラミック基板上に形成された抵抗体と、前記抵抗体を覆うオーバーコートガラスとを有する配線基板であって、前記抵抗体は、第２ガラス成分を有する第１層と、該第１層上に形成された、第３ガラス成分および導体成分を有する第２層とを備えている。
【０００７】
また、本発明の配線基板において、好ましくは、前記第２ガラス成分は、軟化温度が前記第３ガラス成分よりも高い。
【０００８】
また、本発明の配線基板の製造方法は、第１ガラス成分を有するガラスセラミック基板上に、該第１ガラス成分よりも軟化温度が低い第２ガラス成分を有するガラスペーストを塗布する工程と、前記ガラスペーストが塗布された前記ガラスセラミック基板を、前記第１ガラス成分の軟化温度よりも低く、かつ前記第２ガラス成分の軟化温度よりも高い温度で加熱することにより、前記ガラスペーストを焼成して、表面にガラス層が形成されたガラスセラミック基板を形成する工程と、前記ガラス層上に、前記第２ガラス成分よりも軟化温度が低い第３ガラス成分と導体成分とを有する導体ペースとを塗布する工程と、前記導体ペーストが塗布された前記ガラスセラミック基板を、前記第３ガラス成分の軟化温度よりも高く、かつ前記第２ガラス成分の軟化温度より低い温度で加熱することにより、前記導体ペーストを焼成して、ガラス層上に導体層が形成されたガラスセラミック基板を形成する工程と、前記導体層上にオーバーコートガラスを形成する工程とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の配線基板によれば、衝撃や振動を減衰し、抵抗体と絶縁基板との接合信頼性を向上させることが可能な配線基板を実現することができる。
【００１０】
本発明の配線基板の製造方法によれば、衝撃や振動を減衰し、抵抗体と絶縁基板との接合信頼性を向上させることが可能な、高信頼性の配線基板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の配線基板の実施の形態について、図面に基づいて詳説する。図１は、本発明の配線基板の断面構造を示す。図において、１０は配線基板であり、１は複数の絶縁層１ａ〜１ｅを積層した絶縁基板であり、２は絶縁層１ａ〜１ｅ間に形成された所定内部配線パターンであり、３はビアホール導体であり、４は表面配線パターンであり、５は抵抗体である。抵抗体５は、厚膜抵抗体層（以下、単に「厚膜抵抗体」という。）６とガラス層７とを有する。８は、抵抗体５を保護するオーバーコートガラスである。
【００１２】
絶縁基板１は、ガラスセラミックスから成る複数の絶縁層１ａ〜１ｅからなる。絶縁基板１には、該絶縁層１ａ〜１ｅ間に配置された金系、または銀系の導体からなる内部配線パターン２が形成されている。
【００１３】
絶縁基板１の表面には金系、または銀系の導体からなる配線パターン４および配線パターン４を接続するように厚膜抵抗体６および、厚膜抵抗体６を形成する際に、抵抗特性の変動を防ぐためのガラス層７が形成され、これらが、ビアホール導体３を介して内部配線パターン２と電気的に接続され、全体として、所定の回路が達成されることになる。尚、図には記載しないが、抵抗体５表面には保護膜が形成され、絶縁基板１の表面には必要に応じてＩＣチップや、チップ電子部品などが搭載されている。
【００１４】
厚膜抵抗体６は、導電物質と無機バインダーを含み、酸化雰囲気または大気雰囲気中およびガラス層７の軟化温度未満の温度で焼成可能な抵抗体材料から構成されている。このような抵抗体材料に含まれる導電性材料としては酸化ルテニウムが例示できる。一方、無機バインダーとしては、ガラス層７の軟化温度未満の温度で軟化流動し得るガラス材料が用いられる。このようなガラス材料としては、硼珪酸バリウム系ガラスや硼珪酸カルシウム系ガラスに酸化リチウムなどを添加したものが例示できる。なお、酸化リチウムは、天下量に比例してガラス材料の軟化温度を下げる事ができるが、軟化温度が５５０℃以上になるように添加量を設定するのが好ましい。これは軟化温度が５５０℃以上であれば、厚膜抵抗体６上に、抵抗体５を保護するために、オーバーコートガラス８を焼成して形成する際に、抵抗体５が軟化流動してその導電ネットワーク構造が崩れてしまうことを抑制することができる。
【００１５】
このようなガラス材料として最も好ましいものは、ＢａＯを１５〜２０モル％Ｂ２Ｏ３を４０〜４５モル％、ＳｉＯ２を２０〜２５モル％、Ｌｉ２Ｏを２〜８モル％、およびＭｇＯ、ＮｉＯ、ＺｒＯ２等の微量成分を合計で５〜１５モル％含むガラス材料である。このようなガラス材料においてＢａＯは抵抗体材料のガラス化に寄与し厚膜抵抗体６の抵抗値を高める働きをする。
【００１６】
Ｂ２Ｏ３は、ガラス材料の軟化温度を下げるための成分である。ＳｉＯ２は、ガラス形成の骨組となる成分である。Ｌｉ２Ｏはガラス材料の軟化温度を下げガラス材料の低温焼成を実現させるための成分である。なお、上述の抵抗体材料において、導電性物質と無機バインダーの混合比は、厚膜抵抗体６の抵抗値に応じて適宜調整され得る。
【００１７】
ガラス層７は、酸化雰囲気または大気雰囲気中で焼成され、厚膜抵抗体６に含有される無機バインダーのガラス材料よりも高い軟化温度を有し、このようなガラス材料としては、硼珪酸系ガラスになど酸化アルミニウムを添加したものが例示できる。
【００１８】
このようなガラス材料として最も好ましいものは、Ａｌ２Ｏ３を５〜１５モル％、Ｂ２Ｏ３を３５〜４０モル％、ＳｉＯ２を３０〜４０モル％、およびＮａ２Ｏ、ＣａＯ、ＺｒＯ２等の微量成分を合計で５〜２０モル％含むガラス材料である。このようなガラス材料において、ＳｉＯ２はガラスの骨組成分となる成分であり、Ａｌ２Ｏ３はガラスの骨組を補完する成分である。Ｂ２Ｏ３は、ガラス材料の軟化温度を下げるための成分である。
【００１９】
なお、ガラス層７に、導電物質に添加してもよい。その場合、抵抗体５の抵抗値は、ガラス層７の抵抗値と厚膜抵抗体６の抵抗値とを合わせた抵抗値となる。
【００２０】
以上のように、抵抗体５が２層からなるために、外部から加えられる振動や衝撃を減衰させることで、抵抗体５と絶縁基板１との接合信頼性を向上させることができる。
【００２１】
次に、配線基板１０の製造方法を示す。先ず、ガラスセラミックスから成る複数の絶縁層１ａ〜１ｅとなるガラスセラミックス材料から成るグリーンシートを形成する。具体的には、セラミック粉末、ガラス成分のフリット、有機バインダー、有機溶剤を均質昆錬したスラリーをドクターブレード法によって所定の厚みにテープ成形して、所定の大きさに切断してシートを作製する。
【００２２】
セラミック粉末は、クリストバライト、石英、コランダム（αアルミナ）、ムライト、コージライトなどの絶縁セラミック材料からなり、その平均粒径は、1．０〜０．６μｍ、好ましくは１．５〜４．０μｍに粉砕したものを用いる。尚、セラミック材料は2種類以上混合しても良い。
【００２３】
ガラス成分のフリットは、熱処理することによってコージェライト、ムライト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶やスピネル構造の結晶を析出するものであれば良く、例えば、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、アルカリ土類金属を含むガラスフリットが上げられる。このガラスフリットの平均粒径は、１．０〜６．０μｍ、好ましくは１．５〜３．５μｍである。
【００２４】
上述のセラミック材料とガラス材料の構成比率は、９００〜１０５０℃の比較的低温で焼成する場合には、セラミック材料が１０〜６０ｗ％、好ましくは、３０〜５０ｗ％であり、ガラス材料が９０〜４０ｗ％、好ましくは７０〜５０ｗ％である。
【００２５】
有機バインダーは、固形分（セラミック粉末、ガラス成分のフリット）との濡れ性も重視する必要があり、比較的低温で且つ短期間の焼成工程で消失できるよう熱分解性に優れたものが好ましく、アクリル酸もしくはメタクリル酸系重合体のようなカルボキシル基、アルコール性水酸基を備えたエチレン性不飽和化合物が好ましい。
【００２６】
溶剤としては、有機系溶剤、水系溶剤を用いることができる。例えば、有機溶剤の場合には、２．２．４ートリメチルー１．３ーペンタジオールモノイソベンチートなどが用いられ、水溶性溶剤の場合には、水溶性である必要があり、モノマーおよびバインダーには、親水性の官能基、例えばカルボキシル基が付加されている。
【００２７】
次に、ガラスセラミックスから成る複数の絶縁層１ａ〜１ｅとなるグリーンシートの夫々に、各層のビアホール導体３の形成位置に、所定径の貫通穴をパンチングによって形成する。
【００２８】
次に、グリーンシートの貫通穴にビアホール導体３の銀系導電ペーストを印刷・充填するとともに、ガラスセラミックスから成る複数の絶縁層１ａ〜１ｅ上に、各内部配線２となる導体膜を印刷し、乾燥処理を行う。
【００２９】
ここで、内部配線用の銀系導電ペーストは、銀系（銀単体、銀―パラジウムなどの銀合金）導電性粉末、必要に応じて所定量のホウケイ酸系ガラスフリット、エチルセルロースなどの有機バインダー、溶剤を均質混合したものが用いられる。
【００３０】
また、ガラスセラミックス層１ａとなるグリーンシート上に表面配線パターン２となる銀系導電ペーストを用いて印刷し、乾燥処理を行う。
【００３１】
このようにビアホール導体３となる導体、内部配線パターン２となる導体膜、表面パターン４となる導体膜が形成されたグリーンシートを、積層体１の絶縁層１ｅ〜１ａの積層順に応じて積層一体化する。
【００３２】
次に未焼成の積層体を酸化雰囲気または大気雰囲気で焼成処理する。焼成処理は脱バインダー過程と焼結過程からなる。
【００３３】
脱バインダー過程は、ガラスセラミックスから成る複数の絶縁層１ａ〜１ｅとなるグリーンシート、ビアホール導体３となる導体、内部配線パターン２となる導体膜、表面パターン４となる導体膜に含まれる有機成分を焼失するためのものであり、例えば６００℃以下の温度領域で行われる。
【００３４】
また、焼結過程は、ガラスセラミックスのグリーンシートのガラス成分を結晶化させると同時にセラミック粉末の粒界に均一に分散させ、積層体に一定強度を与え、内部配線パターン２となる導体膜、ビアホール３となる導体、表面パターン４となる導体膜の導体材料例えば、銀系粉末を粒成長させて、低抵抗かさせてガラスセラミックスから成る複数の絶縁層１ａ〜１ｅと一体化させるものである。これはピーク温度９００〜１０５０℃に達するまでに行われる。これにより、表面パターン４が形成された積層体が形成される。
【００３５】
次に、所定の部位にガラス層７を形成する。ガラス層７は上述のガラス材料を有機バインダーおよび溶剤と混合してなるペーストをスクリーン印刷によって所定の部位に印刷し酸化雰囲気もしくは大気雰囲気中で８００〜９００℃で焼成することによって形成される。有機バインダーは、ガラス成分との濡れ性も重視する必要があり、比較的低温で且つ短期間の焼成工程で消失できるよう熱分解性に優れたものが好ましく、アクリル酸もしくはメタクリル酸系重合体のようなカルボキシル基、アルコール性水酸基を備えたエチレン性不飽和化合物が好ましい。溶剤としては、有機系溶剤、水系溶剤を用いることができる。例えば、有機溶剤の場合には、２．２．４ートリメチルー１．３ーペンタジオールモノイソベンチートなどが用いられ、水溶性溶剤の場合には、水溶性である必要があり、モノマーおよびバインダーには、親水性の官能基、例えばカルボキシル基が付加されている。
【００３６】
なお、ガラス層７に用いられるガラス材料は、絶縁基板２に用いられるガラス材料の軟化温度未満の温度で軟化し得る。
【００３７】
次に、ガラス層７の上に厚膜抵抗体６を形成する。厚膜抵抗体６は、上述の抵抗体材料のペーストを所定の表面パターンを接続するようにスクリーン印刷によって印刷し、酸化雰囲気もしくは大気雰囲気中で６００〜８００℃で焼成することによって形成される。ここでは、抵抗体材料に含まれる無機バインダーが軟化流動して導電性物質と導電ネットワーク構造を形成し、所定の抵抗値の厚膜抵抗体６が形成される。なお、この焼成温度では、抵抗体材料に含まれる無機バインダーが軟化流動するが、ガラス層７に含まれるガラス材料は軟化しない。これにより、厚膜抵抗体６を焼成する際に、ガラス成分（無機バインダー）がガラスセラミックスからなる絶縁基板２中へ拡散することを抑制することができる。これによって抵抗体５の抵抗値、抵抗の温度依存性などの変動を抑制し、所定の特性を持った抵抗体５を容易に形成することができる。
【００３８】
最後に厚膜抵抗体６上にオーバーコートガラス用材料を配置し、これを焼成する。これによりオーバーコート用材料が軟化流動し、厚膜抵抗体６上にオーバーコートガラス層８が形成される。
【００３９】
〔実験例〕
銀系の導体によってガラスセラミック基板上に表面パターンを形成した後に、所定の部位に表１に示すガラス組成を有するガラス材料を用いてガラス層７を形成し、所定の表面パターンを接続するように、表２に示すガラス組成のガラス材料を無機バインダーとして使用した厚膜抵抗体６をガラス層７上に形成した。表３は、上述のガラス層７および厚膜抵抗体６を組み合わせた抵抗体５の抵抗値測定結果を示す。
【００４０】
【表１】
2010080822.tif 000003
【００４１】
【表２】
2010080822.tif 000004
【００４２】
【表３】
2010080822.tif 000005
【００４３】
以上により、テスト７〜テスト９のように、ガラス層７の軟化温度が厚膜抵抗体６の軟化温度よりも低い場合には、所望の抵抗値が得られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態による配線基板の断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０・・・・・・配線版
１・・・・・・絶縁基板
１ａ〜１ｅ・・絶縁層
２・・・・・・内部配線パターン
３・・・・・・ビアホール
４・・・・・・表面パターン
５・・・・・・抵抗体
６・・・・・・厚膜抵抗体
７・・・・・・ガラス層
８・・・・・・オーバーコートガラス
【図１】
2010080822.tif 000006