(57)【要約】  【課題】  耐酸化性に優れた配線導体を有する配線基板を提供すること。  【解決手段】  絶縁基体11と、絶縁基体11上に設けられた導体層12ａ、導体層12ａの表面に設けられた第１めっき層12ｂおよび第１めっき層12ｂの表面に設けられた第２めっき層12ｃを含む配線導体12とを有している配線基板１である。配線導体12は、第１めっき層12ｂの側面を覆っており、主成分として第１めっき層12ｂよりも酸化還元電位の大きい金属材料を含んでいる保護層12ｄを有する。第１めっき層12ｂの金属材料が、第２めっき層12ｃ上に被着される可能性を低減できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基体と、
前記絶縁基体上に設けられた導体層、前記導体層の表面に設けられた第１めっき層および前記第１めっき層の表面に設けられた第２めっき層を含む配線導体とを備えており、
該配線導体が、前記第１めっき層の側面を覆っており主成分として前記第１めっき層よりも酸化還元電位の高い金属材料を含んでいる保護層をさらに有することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記金属材料と前記第２めっき層の金属材料とが同じ材料であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記保護層がガラスをさらに含んでいることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項４】
請求項１記載の配線基板と、
前記配線基板に搭載された電子部品とを備えていることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁基体の表面に導体が設けられてなる配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
センサ素子や半導体素子、容量素子、圧電振動子等の電子部品を搭載するための配線基板として、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック焼結体からなる絶縁基体と、絶縁基体の上面または下面等の表面に設けられた配線導体等の導体とを有する配線基板が広く用いられている。配線導体は、例えば金属材料からなり絶縁基体との同時焼成によって設けられているメタライズ層からなる導体層と、導体層の酸化の低減またはろう材等との接合強度の向上を目的として、導体層上に設けられているめっき層とを含んでいる。めっき層は、例えば、ニッケルからなる第１めっき層と、第１めっき層を覆っており、金からなる第２めっき層とを含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2009−141297号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
導体層上にめっき層が被着されて設けられた配線導体において、例えば、導体層の側面の配線基板側の端部において、めっき層が被着されにくく、導体層の側面の一部がめっき層から露出されることがあった。一般に、導体層はめっき層よりも酸化還元電位が低いので、イオン化傾向が大きく、配線導体に水分が付着すると、めっき層から露出している導体層の一部がイオン化してめっき層の上面または側面に移動することがあった。導体層の材料は、めっき層の材料よりも酸化されやすいので、めっき層の上面または側面に、導体層の材料が移動して付着すると、導体層の材料が酸化されて、配線導体にはんだ等の接合部材が被着されにくくなり、配線導体と接合部材との接合強度が低下する。
【０００５】
また、例えば、めっき層のうち下地めっき層である第１めっき層が、めっき層のうち表面に位置する第２めっき層から露出していることがある。一般に、第１めっき層は第２めっき層よりも酸化還元電位が低いので、配線導体に水分が付着すると、第２めっき層から露出している第１めっき層の一部がイオン化して第２めっき層の上面または側面に移動することもあった。第１めっき層の材料は、第２めっき層の材料よりも酸化されやすいので、第２めっき層の上面または側面に、第１めっき層の材料が移動して付着すると、第１めっき層の材料が酸化されて、配線導体にはんだ等の接合部材が被着されにくくなり、配線導体と接合部材との接合強度が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様による配線基板は、絶縁基体と、絶縁基体上に設けられた導体層、導体層の表面に設けられた第１めっき層および第１めっき層の表面に設けられた第２めっき層を含む配線導体とを有している。配線導体が、第１めっき層の側面を覆っており主成分として第１めっき層よりも酸化還元電位の高い金属材料を含んでいる保護層をさらに有する。
【０００７】
本発明の他の態様による電子装置は、上記構成の配線基板と、配線基板に搭載された電子部品とを有している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一つの態様による配線基板によれば、配線導体が、第１めっき層の側面を覆っており主成分として第１めっき層よりも酸化還元電位の高い金属材料を含んでいる保護層を有することから、第１めっき層が第２めっき層から露出する可能性を低減できるので、第１めっき層の一部がイオン化して第２めっき層の上面または側面に移動する可能性を低減できる。また、保護層の金属材料が、第１めっき層よりも酸化還元電位の高い金属であることから、保護層の金属材料が第２めっき層の表面に付着しても、第１めっき層の金属材料に比べて酸化されにくいので、配線導体と接合部材との接合強度が低下する可能性を低減できる。したがって、配線導体の表面の酸化を低減して、配線導体と接合部材との接合強度が低下する可能性を低減できる。
【０００９】
本発明の他の態様による電子装置によれば、上記構成の配線基板と、配線基板に搭載された電子部品とを有していることから、配線導体と電子部品との電気的な接続信頼性を向上できる。したがって、配線基板と電子部品との接続信頼性の高い電子装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態における電子装置を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】（ａ）は図１における電子装置のＢ部を拡大して示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ部を拡大して示す断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施形態の他の例における電子装置の配線導体を拡大して示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ部を拡大して示す断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施形態の他の例における電子装置の配線導体を拡大して示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ部を拡大して示す断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の実施形態の他の例における電子装置の配線導体を拡大して示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について添付の図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１および図２を参照して本発明の第１の実施形態における電子装置について説明する。本実施形態における電子装置は、配線基板１と配線基板１に搭載された電子部品２とを有している。
【００１３】
第１の実施形態における配線基板１は、図１および図２に示された例のように、絶縁基体11と、絶縁基体11の上面に設けられた配線導体12と、絶縁基体11の下面に設けられた端子電極13とを有している。なお、図１および図２において、電子装置は、仮想のｘｙｚ空間内に設けられており、以下便宜的に「上方向」とは仮想のｚ軸の正方向のことをいう。
【００１４】
絶縁基体11は、中央部に電子部品２の搭載領域を有している。また、絶縁基体11は平面視において矩形の形状を有している。絶縁基体11は、電子部品２を支持するための支持体として機能し、電子部品２が搭載領域上に低融点ろう材または導電性樹脂等の接合剤を介して接着され固定される。
【００１５】
絶縁基体11は、例えば酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミック焼結体等のセラミック焼結体によって形成されている。また、絶縁基体11は、このようなセラミック焼結体からなる複数の絶縁層（図示せず）が積
層されて形成されている。
【００１６】
絶縁基体11は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる複数の絶縁層が積層されて形成されている場合であれば、以下の方法で製作することができる。すなわち、まず、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末を適当な有機バインダおよび有機溶剤とともにシート状に成形した複数のセラミックグリーンシートを積層して積層体とし、その後、この積層体を焼成することによって製作することができる。
【００１７】
絶縁基体11の表面に設けられた配線導体12は、導体層12ａ、第１めっき層12ｂ、第２めっき層12ｃおよび保護層12ｄによって構成されている。導体層12ａは、絶縁基体11上に設けられている導体である。第１めっき層12ｂは導体層12ａおよび第２めっき層12ｃとの接合強度が高く、導体層12ａと第２めっき層12ｃとを接合するためのめっき層である。第２めっき層12ｃは、導体層12ａの酸化を低減するとともに、電子部品２と配線導体12との接合強度を向上するためのめっき層である。保護層12ｄは、第２めっき層の被着されにくい第１めっき層12ｂの側面において、第１めっき層12ｂを外気から保護するためのものである。
【００１８】
絶縁基体11の上面に設けられた導体層12ａは、絶縁基体11の上面に搭載される電子部品２が電気的に接続される接続用の端子等として機能する。導体層12ａは、例えば図１に示された例のように絶縁基体11の上面に複数設けられて、電子部品２の複数の電極とそれぞれ電気的に接続される。本実施形態においては、電子部品２の複数の電極と導体層12ａとは接続部材３であるボンディングワイヤを介して電気的に接続されている。
【００１９】
導体層12ａは、絶縁基体11内に設けられた内部配線導体14を介して絶縁基体11の下面に設けられた端子電極13に電気的に接続されている。内部配線導体14を介して、導体層12ａが外部の電気回路と電気的に接続される。また、異なる導体層12ａに接続された電子部品２の複数の電極（図示せず）同士が、内部配線導体14を介して互いに電気的に接続される場合もある。電子部品２の複数の電極は、一つの電子部品が有する複数の電極であってもよく、複数の電子部品（図示せず）のそれぞれの電極であってもよい。
【００２０】
導体層12ａおよび内部配線導体14は、例えばタングステン、モリブデン、マンガン、銅、ニッケルまたは金等の金属材料によって形成されている。これらの金属材料がメタライズ層やめっき層等の形態で絶縁基体11に形成されて、導体層12ａまたは内部配線導体14が設けられている。例えば、タングステンの金属ペーストを絶縁基体11となるセラミックグリーンシートの表面に印刷され、同時焼成されて、タングステンのメタライズ層からなる導体層12ａまたは内部配線導体14が設けられる。
【００２１】
タングステンおよび銅を主成分とする金属材料は、例えば、タングステンの含有量が約90質量％であり、銅の含有量約10質量％である。金属材料において、タングステンおよび銅の合計がほぼ100質量％である。銅は、導体層12ａにおける電気抵抗を低減するための
ものである。また、タングステンおよびモリブデンは、導体層12ａについて、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる絶縁基体11との同時焼成による形成を可能とするためのものである。
【００２２】
導体層12ａは、タングステン、モリブデンまたは銅以外の金属材料が微量含有されていても構わない。このような金属材料としては、例えば金および白金等の、いわゆる貴金属が挙げられる。また、導体層12ａは、チタンやマンガン等の微量の不可避不純物が含まれていても構わない。
【００２３】
導体層12ａは、例えば以下のようにして設けられている。すなわち、まず、タングステ
ンまたはモリブデンと銅とをそれぞれの粉末を所定の割合で混合した金属粉末に有機溶剤およびバインダ等を添加して金属ペーストを作製し、次に、この金属ペーストを絶縁基体11となるセラミックグリーンシート上に塗布し、その後、同時焼成することによって、絶縁基体11上に導体層12ａを設けることができる。
【００２４】
導体層12ａ上には、ニッケルまたは銅の少なくとも一方を主成分とする第１めっき層12ｂが設けられており、第１めっき層12ｂ上には、銀、パラジウム、白金、金等を主成分とする第２めっき層12ｃが設けられている。なお、第１めっき層12ｂは導体層12ａの上面および側面に電解めっき法または無電解めっき法等のめっき法によって被着されており、第２めっき層12ｃは第１めっき層12ｂの上面および側面に電解めっき法または無電解めっき法等のめっき法によって被着されている。第１めっき層12ｂおよび第２めっき層12ｃは、ニッケルおよび金等の耐蝕性または接続部材３等との接続性に優れる金属材料からなるものである。例えば、第１めっき層12ｂとして厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき層が設けられた後、第２めっき層12ｃとして厚さ0.1〜３μｍ程度の金めっき層とが順次被着さ
れる。これによって、導体層12ａが腐食することを効果的に抑制できる。また、配線導体12と接続部材３との接合を強固にできる。
【００２５】
保護層12ｄは、導体層12ａおよび第１めっき層12ｂよりも酸化還元電位の高い金属材料である必要がある。また、保護層12ｄは焼成によって焼結され得るものであることが望ましい。これらの理由から、保護層12ｄは、銀、パラジウム、白金または金を主成分とする金属粒子、および該金属粒子間に介在しているガラス成分を含む複合材料からなっている。また、保護層12ｄは、焼成後の配線導体12と絶縁基体11との接合強度を向上するために、酸化アルミニウムまたは酸化ケイ素等のセラミックス材料を含んでいるとよい。セラミックス材料は、絶縁基体11に含まれているセラミックスと同じ材料であることが好ましい。
【００２６】
保護層12ｄが導体層12ａおよび第１めっき層12ｂよりも酸化還元電位の高い金属材料であることから、保護層12ｄは第１めっき層12ｂよりもイオン化しにくいので、導体層12ａおよび第１めっき層12ｂに比べて保護層12ｄが第２めっき層12ｃへ被着する可能性を低減できる。保護層12ｄと第２めっき層12ｃとを同じ材料としておくと、保護層12ｄがイオン化する可能性をさらに低減できる。
【００２７】
保護層12ｄは、導体層12ａおよび第１めっき層12ｂが第２めっき層12ｃから露出することを低減するためのものである。導体層12ａおよび第１めっき層12ｂが、保護層12ｄに覆われていることによって、導体層12ａまたは第１めっき層12ｂの一部がイオン化して第２めっき層の上面または側面に移動する可能性を低減できる。
【００２８】
保護層12ｄは、導体層12ａおよび第１めっき層12ｂよりも酸化還元電位の高い金属材料によって構成されている。したがって、配線導体12に付着した水分によって、保護層12ｄの金属成分がイオン化して第２めっき層12ｃ上に移動することがあっても、導体層12ａおよび第１めっき層12ｂの金属成分に比べて保護層12ｄの金属成分が酸化されにくいので、配線導体12にはんだ等の接合部材が被着されにくくなることを低減できる。
【００２９】
また、保護層12ｄはガラス成分を含有しており、ガラス成分は保護層12ｄ中の金属成分と水分との接触を低減する。そのため、保護層12ｄに水分が付着しても、保護層12ｄ中の金属成分のイオン化が低減されて、保護層12ｄ中の金属成分が第２めっき層12ｃ上に移動することを抑制できる。また、ガラス成分によって、保護層12ｄが絶縁基体11に強固に接合されている。
【００３０】
保護層12ｄに含まれるガラス成分としては酸化ケイ素、酸化マグネシウムまたは酸化カ
ルシウム等が挙げられる。保護層12ｄに含まれるガラス成分は、絶縁基体11に対する保護層12ｄの接合強度を高くする上で、絶縁基体11に含まれる酸化ケイ素等のガラス成分と同様の組成であることが好ましい。また、保護層12ｄに含まれるガラス成分の割合は、例えばガラス成分がＳｉＯ２の場合であれば、５〜50体積％程度に設定すればよい。
【００３１】
保護層12ｄにおけるガラス成分の含有量は、保護層12ｄ内で偏っていてもよい。例えば、ガラス成分の含有量は、保護層12ｄが絶縁基体11に接する部分において導体層12ａに接する部分よりも多くてもよい。この場合には、ガラス成分による保護層12ｄの絶縁基体11に対する接合の強度をより大きくすることができる。保護層12ｄにおけるガラス成分の含有量は、保護層12ｄの導体層12ａに接する部分から絶縁基体11に接する部分にかけて、漸次多くなっていてもよい。
【００３２】
保護層12ｄは、例えば銀、パラジウム、白金または金の金属粉末をガラス粉末、有機溶剤およびバインダとともに混練して作製した金属ペーストを、導体層12ａおよび第１めっき層12ｂの側面に印刷し、焼成することによって、導体層12ａおよび第１めっき層12ｂ上に設けることができる。なお、導体層12ａの材料として銅を用いて、第１めっき層12ｂの金属材料としてニッケルまたは銅を用いる場合には、保護層12ｄの金属材料が水銀以上の酸化還元電位を有することが好ましい。
【００３３】
上記導体層12ａ、第１めっき層12ｂ、第２めっき層12ｃおよび保護層12ｄを設ける方法を、まとめ直して説明する。
【００３４】
まず、絶縁基体11となるセラミックグリーンシート（以下、グリーンシート）を準備し、そのセラミックグリーンシートの表面に、導体層12ａとなる、タングステンおよび銅を含む金属ペーストを印刷する。その後、金属ペーストを印刷したグリーンシートを焼成する。次に、導体層12ａの絶縁基体11から露出された表面に、銅またはニッケルを主成分とする第１めっき層12ｂを被着する。次に、保護層12ｄとなる銀、パラジウム、白金または金に加えてガラス成分を含む金属ペーストを、第１めっき層12ｂの側面の少なくとも下方に印刷して、焼成する。その後、保護層12ｄの上面、保護層12ｄの側面および、第１めっき層12ｂの保護層12ｄから露出した部分に、金を主成分とする第２めっき層12ｃを被着する。
【００３５】
電子部品２は配線基板１上に搭載されており、電子部品２の各電極と配線導体12とは、ボンディングワイヤまたは導電性接合材等によって電気的に接続されている。このように電子部品２が配線基板１の上面に搭載されることによって電子装置を作製できる。
【００３６】
本実施形態における配線基板１は、絶縁基体11と、絶縁基体11上に設けられた導体層12ａ、導体層12ａの表面に設けられた第１めっき層12ｂおよび第１めっき層12ｂの表面に設けられた第２めっき層12ｃを含む配線導体12とを有しており、配線導体が、第１めっき層12ｂの側面を覆っており主成分として導体層12ａおよび第１めっき層12ｂよりも酸化還元電位の高い金属材料を含んでいる保護層12ｄを有する。このような構成であることから、導体層12ｄまたは第１めっき層12ｂの金属材料が第２めっき層12ｃ上に被着される可能性を低減できる。また、保護層12ｄの金属材料が導体層12ａおよび第１めっき層12ｂよりも酸化還元電位の高い金属であることから、保護層12ｄの金属材料が第２めっき層12ｃの表面に付着しても第１めっき層12ｂよりも酸化されにくいので、配線導体12と接合部材との接合強度が低下する可能性を低減できる。したがって、配線導体12の表面の酸化を低減して、配線導体12と接合部材との接合強度が低下する可能性を低減できる。
【００３７】
保護層12ｄの金属材料と第２めっき層12ｃの金属材料とが同じ材料であるときには、保護層12ｄの金属材料が第２めっき層12ｃの表面に付着することをさらに低減できる。
【００３８】
保護層12ｄがガラス成分をさらに含んでいるときには、ガラス成分によって保護層12ｄ中の金属成分と水分との接触を低減できる。このため、保護層12ｄに水分が付着しても、保護層12ｄ中の金属成分のイオン化が低減されて、保護層12ｄ中の金属材料が第２めっき層12ｃ上に移動することを抑制できる。
【００３９】
本実施形態の電子装置によれば、配線基板１と、配線基板１に搭載された電子部品２とを有していることから、配線導体12と電子部品２との電気的な接続信頼性を向上できる。したがって、配線基板１と電子部品２との接続信頼性の高い電子装置を提供できる。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態による電子装置について説明する。
【００４１】
本実施形態における電子装置において、上記した第１の実施形態の電子装置と異なる点は、保護層12ｄの金属材料および第２めっき層12ｃが金を主成分とする点である。本実施形態の電子装置によれば、保護層12ｄの金属材料が第２めっき層12ｃの表面に付着することを低減できる。また、第２めっき層12ｃおよび保護層12ｄがともに酸化されにくいので、配線導体12と接合部材との接合強度が低下することをより有効に低減できる。
【００４２】
なお、本発明の配線基板は、以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変更は可能である。
【００４３】
例えば、図３および図４に示された例のように、第１めっき層12ｂが絶縁基体11に接するように導体層12ａの上面および側面の全体を覆っていてもよい。導体層12ａが第１めっき層12ｂから露出する可能性を低減できるので、導体層12ａの酸化をさらに低減できる。このような場合には保護層12ｄは第１めっき層12ｂの側面を覆っていればよい。
【００４４】
また、図４および図５に示された例のように、保護層12ｄが第１めっき層12ｂの側面および第２めっき層12ｃの側面に設けられていてもよい。このような場合には、第２めっき層12ｃを形成した後、保護層12ｄを形成しておけばよい。
【００４５】
また、図５に示された例のように、保護層12ｄが導体層12ａの側面、第１めっき層12ｂの側面および第２めっき層12ｃの側面に設けられていてもよい。
【００４６】
また、配線基板11の上面に限らず、側面や下面にも配線導体12が設けられていてもよい。
【００４７】
また、図３〜図５に示された例のように、保護層12ｄは導体層12ａおよび第１めっき層の側面の下方の一部に設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・配線基板
11・・・絶縁基体
12・・・配線導体
12ａ・・・導体層
12ｂ・・・第１めっき層
12ｃ・・・第２めっき層
12ｄ・・・保護層
13・・・端子電極
14・・・内部配線導体
２・・・電子部品
３・・・接続部材
【図１】
2014067890.tif 000003
【図２】
2014067890.tif 000004
【図３】
2014067890.tif 000005
【図４】
2014067890.tif 000006
【図５】
2014067890.tif 000007