(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板を準備する工程と、
該絶縁基板上に、表面層が金からなる、端子および該端子に接続される配線とを形成する工程と、
前記配線の前記端子との接続部において前記配線の幅方向に渡って、前記表面層の上に、クロム，白金，チタン，アルミニウムのいずれか１つの金属からなる金属層を形成する工程と、
該金属層上からレーザー照射して前記金属層および前記表面層を溶融させ、前記金属と前記金との合金を前記接続部に形成する工程とを具備することを特徴と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、薄膜配線を有する、発光素子搭載用や定電圧ダイオード等の電子部品搭載用の配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、絶縁基板の上面に、素子が搭載される端子および端子に接続された配線が形成された配線基板において、端子にはんだを介して素子を接続する際、はんだが端子から配線へと濡れ拡がってしまうことを防ぐ必要があった。そこで、はんだの配線への濡れ拡がりを防ぐため、端子上に帯状のはんだ流れ防止膜を形成し、素子が搭載される端子から配線へはんだが濡れ拡がることを防いでいた。この場合、はんだを金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）共晶はんだとし、はんだ流れ防止膜を、Ａｕ−Ｓｎ共晶はんだと濡れ性の悪い白金（Ｐｔ）とすることで、はんだ流れ防止膜によりはんだが濡れ拡がることを防いでいた。（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−54542号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の配線基板は、端子上にはんだと濡れ性の悪い金属をはんだ流れ防止膜として設けてはんだ流れ止めとしていたが、端子の表面層として、端子の表面酸化防止および素子接続のためのはんだ濡れ性の向上のために、端子の表面層としてＡｕが広く用いられてきており、また、端子に素子を接続させるためのはんだとして、人体に害を及ぼす可能性のある鉛（Ｐｂ）を含有しない、いわゆるＰｂフリーはんだが用いられるようになってきている。このようなＡｕからなる表面層に、Ｐｂフリーはんだを用いて素子を実装搭載すると、表面層のＡｕがＰｂフリーはんだ中に拡散しやすくなり、いわゆるはんだにＡｕが食わてしまうという現象（Ａｕ食われ現象）が発生しやすくなる。このような現象により、はんだ流れ防止膜の下部のＡｕがはんだに食われ、はんだが、はんだ流れ防止膜の下を通って配線へと濡れ拡がってしまうおそれがあった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、端子から配線へのはんだの濡れ拡がりが防止される配線基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の配線基板の製造方法は、絶縁基板を準備する工程と、該絶縁基板上に、表面層が金からなる、端子および該端子に接続される配線とを形成する工程と、前記配線の前記端子との接続部において前記配線の幅方向に渡って、前記表面層の上に、クロム，白金，チタン，アルミニウムのいずれか１つの金属からなる金属層を形成する工程と、該金属層上からレーザー照射して前記金属層および前記表面層を溶融させ、前記金属と前記金との合金を前記接続部に形成する工程とを具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の配線基板の製造方法によれば、配線の端子との接続部において配線の幅方向に渡って、表面層の上に、クロム，白金，チタン，アルミニウムのいずれか１つの金属からなる金属層を形成する工程と、金属層上からレーザー照射して金属層および表面層を溶融させ、金属と金との合金を接続部に形成する工程とを具備することから、レーザー照射して金属層と表面層とを溶融させることで、表面層に、はんだと濡れにくい金属が含有された合金を形成することができるので、合金を形成するためのマスク等のパターンニングが不要となり、はんだと濡れにくい金属が含有された合金を有する配線基板を容易に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）は、本発明の配線基板の参考形態の一例を示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ部を拡大して示す要部拡大上面図である。
【図２】（ａ）,（ｂ）は、本発明の配線基板の参考形態の他の例を示す要部拡大上面図である。
【図３】（ａ）,（ｂ）は、図１（ｂ）のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の電子装置の参考形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ部を拡大して示す要部拡大断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の配線基板の製造方法の各工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の参考形態における配線基板について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する
。図１（ａ）は、本発明の配線基板の参考形態の一例を示す上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部を拡大して示す要部拡大上面図である。図１（ａ）に示す例では、絶縁基板１の主面に端子２が形成され、端子２に接続された配線３が、絶縁基板１の主面上に延びている配線基板の例を示している。
【００１０】
本発明の参考形態における配線基板は、図１（ａ），（ｂ）に示す例のように、絶縁基板１と、絶縁基板１の主面に形成された端子２と、端子２に接続され絶縁基板１の主面上に延びる配線３とを備える。端子２および配線３は金からなる表面層８を備えており、表面層８は、配線３の端子２との接続部が配線３の幅方向に渡ってはんだ11と濡れにくい金属と金との合金９からなる。この合金９は、はんだ11と濡れにくい金属であってはんだ流れ止めとして機能する。はんだ11と濡れにくく、金（Ａｕ）と合金となる金属は、クロム（Ｃｒ），白金（Ｐｔ），チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ）である。表面層８は、はんだ11で電子部品12を接着し、また端子２および配線３の表面酸化を防ぐために形成されているもので、はんだ11と濡れ性がよく酸化しにくいＡｕからなる。このような構成により、端子２に電子部品12をはんだ11を介して接続する際、表面層８の配線３の端子２との接続部には、はんだ11と濡れにくい金属が含有された合金９が設けられているので、はんだ11によるＡｕ食われ現象が生じたとしても合金９でもってはんだ11が表面層８の内部を通って端子２から配線３へ濡れ拡がることを抑制することができる。なお、配線３の端子２との接続部とは、配線３と端子２との境界部分だけでなく、境界近傍の配線３を含むものであり、例えば配線３の境界から1.5ｍｍまでの領域である。
【００１１】
合金９の平面視の形状は、図１（ｂ）に示す例のように、合金９を配線３の幅方向に渡って一直線の帯状に形成してはんだ流れ止めとしてもよく、また、図２（ａ）に示す例のように、波形にうねった帯状の合金９を形成してはんだ流れ止めとしてもよい。また、図２（ｂ）に示す例のように、円形を互いに一部が重なるように配線３の幅方向に渡って一列に並べた形状でもよい。この場合、図２（ｂ）に示す例では円形を一列に並べた形状としたが、円形以外の形状のものを一部が重なるように一列に並べてもよい。この場合、特に制限はなく、円形以外に楕円形状であってもよく、その他の菱形，台形状，三角形状や六角形状等の多角形状であってもよい。
【００１２】
合金９は、図１（ｂ）に示す例のように、一直線の帯状である場合が最もはんだ流れ止めの効果を発揮できるので好ましい。すなわち、合金９が一直線の帯状である場合は、配線３と端２子との境界を横一直線に確実に仕切って、一定の幅の帯状の合金９で、はんだ11が表面層８の表面を濡れ拡がって端子２から配線３へはんだ11が流れてしまうことを抑制することができ、さらに合金９でもってはんだ11が表面層８の内部を通って端子２から配線３へ濡れ拡がることを抑制することができる。また、図２（ａ）に示す例のように、合金９が波形にうねった帯状の場合や、図２（ｂ）に示す例のように、複数の合金９が配線３の幅方向に渡って隙間なく連続してつながった場合であっても、同様にはんだ11の濡れ広がりを抑制することができる。また、複数の合金９ではんだ流れ止めとする場合は、隣り合う個々の合金９の接触部分を重ねるようにし幅広にして、はんだ11が表面層８の表面を濡れ拡がって端子２から配線３へはんだ11が流れてしまうことを抑制できるようにする。
【００１３】
図３（ａ），（ｂ）に示す例は、表面層８における合金９の断面形状を示す例である。合金９は、図３（ａ），（ｂ）に示す例のように、表面層８の内部に埋設されるとともに、合金９の表面が表面層８の表面から露出している。このように、はんだ11と濡れにくい合金９が表面層８から露出することで、表面層８の表面において合金９でもって、はんだ11が端子２から配線３へ濡れ拡がることを防止することができる。さらに合金９が表面層８の内部に埋設され表面層８の下面まで形成されているので、はんだ11によるＡｕ食われ現象が生じたとしても表面層８の内部に埋設された合金９でもって、はんだ11が表面層８
の内部を通って端子２から配線３へ濡れ拡がることを防止することができる。すなわち合金９の下にＡｕが存在しないことで、合金９の直下において、はんだ11によるＡｕ食われ現象が起こらないので、端子２から配線３へのはんだ流れを合金９で防止することができる。図３（ａ）に示す例は、合金９の表面と表面層８の表面とが面一で配線３の端子２との接続部が平坦なものであり、図３（ｂ）に示す例は、合金９が表面層８の表面よりも上側に突出した突出部９ａを有するものである。図３（ｂ）に示す例のように、合金９が突出部９ａを有する場合、突出部９ａによって表面層８の表面ではんだ11が配線３へ濡れ拡がることを防止でき、さらに合金９の埋設部９ｂでＡｕ食われ現象によるはんだ流れを防止できるので好ましい。
【００１４】
合金９は、Ｃｒ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌのいずれか１つの金属とＡｕとの合金である。はんだ11と濡れにくい金属が例えばＣｒの場合、合金９はＡｕＣｒ合金となり、この場合、Ｃｒの含有率は50％〜70％であることが好ましい。ＡｕＣｒ合金におけるＣｒの含有率が50％未満であると、はんだ11と接合しにくい金属としてのＣｒの量が少なくなり、はんだ流れ止めとしての機能が低減するおそれがある。また、Ｃｒの含有率が70％を超えると、Ａｕの含有量が30％未満となるので、表面酸化防止としてのＡｕの量が少なくなり、端子２と配線３との接続部の表面酸化防止機能が低減するおそれがある。はんだ11と濡れにくい金属がＣｒ以外の金属の場合であっても、合金９中の金属の含有率は、上述したＣｒ含有量と同等の割合で含有される。
【００１５】
本発明の参考形態における電子装置は、図４（ａ），（ｂ）に示す例のように、上記構成の本発明の参考形態における配線基板と、端子２にはんだ11を介して接続された電子部品12とを具備するものである。このような構成により、合金９によりはんだ11が配線３に濡れ拡がることが防止された電子装置とすることができる。はんだ11は、上述したようにＳｎＡｇＣｕはんだ等のＰｂフリーはんだが用いられる。
【００１６】
電子部品12は、例えば発光素子（ＬＥＤ）等の電子素子や定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）等の電子部品12であり、これらの電子部品12は、はんだ11を介して端子２に接続される。
【００１７】
本発明の配線基板の製造方法は、配線３の端子２との接続部において配線３の幅方向に渡って、表面層８の上に、クロム，白金，チタン，アルミニウムのいずれか１つの金属からなる金属層10を形成する工程と、金属層10上からレーザー照射して金属層10および表面層８を溶融させ、金属と金との合金を形成する工程とを具備することから、レーザー照射して金属層10と表面層８とを溶融させることで、表面層８に、はんだ11と濡れにくい金属が含有された合金９を形成することができるので、合金９を形成するためのマスク等のパターンニングが不要となり、はんだ11と濡れにくい金属が含有された合金９を有する配線基板を容易に作製することができる。
【００１８】
本発明の配線基板の製造方法について、図５（ａ）〜（ｅ）を参照しつつ詳細に説明する。
【００１９】
図５（ａ）は、絶縁基板１を準備し、絶縁基板１上に、端子２および配線３のうち下地金属層４、主導体層５を形成する工程を示す断面図である。
【００２０】
絶縁基板１は複数または単層の絶縁層からなり、絶縁層は、例えば酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックスからなる。例えば、絶縁層が酸化アルミニウム質焼結体で形成される場合には、まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムの原材料粉末に適当な有機バイン
ダおよび溶媒を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法等によってシート状に成形し、絶縁層となる複数のセラミックグリーンシートを作製する。そして、これらセラミックグリーンシートを重ね合わせて加熱圧着して積層体を作製し、この積層体を1500℃〜1600℃程度の高温で焼成することによって絶縁基板１が作製される。
【００２１】
端子２および配線３は、Ａｕからなる表面層８を備えており、例えば図３（ａ），（ｂ）に示す例では、絶縁基板１の上面に下から順に、下地金属層４、主導体層５、保護層６、表面層８が形成されてなる。そしてさらに、保護層６の表面には、拡散防止層７が形成され、さらに、拡散防止層７の表面に表面層８が形成されている。下地金属層４は、絶縁基板１と主導体層５との密着性を向上させるものであり、絶縁基板１と主導体層４との両方に密着性がよい金属が用いられる。下地金属層４を絶縁基板１と主導体層５との間に設けることで、絶縁基板１と、端子２および配線３との密着性が向上し、絶縁基板１と端子２および配線３との界面での剥がれが防止される。また、保護層６は、主導体層５の腐食防止のために主導体層５の上面に形成される。また、保護層６の表面には、拡散防止層７が形成され、さらに、拡散防止層７の表面に表面層８が形成されている。表面層８は、はんだ等の接着材で電子部品12を接着し、また端子２および配線３の表面酸化を防ぐために形成されているもので、はんだ11と濡れ性がよく酸化しにくいＡｕからなり、その厚みは例えば0.05〜0.2μｍである。拡散防止層７は、保護層６が厚みの薄いＡｕの表面層８の
表面に拡散することを防ぐためのものである。例えば、保護層６がＡｕの表面層８の表面に拡散することを吸収できる程度にまでＡｕの表面層８の厚みを厚くした場合には拡散防止層７は不要となるが、高コストのＡｕの表面層８はなるべく薄く形成するため、保護層６とＡｕの表面層８との間には拡散防止層７を形成することが好ましい。
【００２２】
下地金属層４は、例えばＴｉ（チタン）またはＴｉＷ（チタンタングステン）等のＴｉ合金から成り、その厚みは例えば0.01〜0.5μｍである。主導体層５は、例えばＣｕ（銅
）から成り、その厚みは例えば1.0〜100.0μｍである。保護層６は、例えばＮｉ（ニッケル）から成り、その厚みは例えば0.5〜10.0μｍである。さらに拡散防止層７は、例えば
Ｐｄ（パラジウム）から成り、その厚みは例えば0.1〜1.0μｍである。例えば、主導体層５に低抵抗のＣｕを用いると、配線３の抵抗を低くすることができるとともに、保護層６のＮｉによる応力をＣｕによって緩和することができる。
【００２３】
端子２および配線３は、例えばイオンプレーティング法、スパッタ法、蒸着法等の従来周知の薄膜形成方法を用いて形成される。例えば、絶縁基板１の主面の全面にイオンプレーティング法、スパッタ法、蒸着法等により、下地金属層４、主導体層５の一部となるＣｕを成膜する。その後、例えばＤＦＲ（ドライフィルムレジスト）を使ったフォトリソグラフィ法により端子２、配線３の反転パターンを形成して、電解Ｃｕめっきにより、主導体層５を形成し、ＤＦＲを除去する。その後、端子２、配線３以外の主導体層の一部のＣｕおよび下地金属層４を従来周知のウェットエッチング法を用いて除去して端子２および配線３のパターンニングを行い、所望の形状の端子２および配線３を形成する。
【００２４】
図５（ｂ）は、端子２および配線３のうちＡｕからなる表面層８を形成する工程を示す断面図である。
【００２５】
電解めっきあるいは無電解めっき法により、主導体層５の残りの厚み部分、保護層６、拡散防止層７を形成し、最後にＡｕからなる表面層８を順次形成する。
【００２６】
図５（ｃ）は、表面層８の上に、はんだ11と濡れにくい金属からなる金属層10を形成する工程を示す断面図である。
【００２７】
金属層10が例えばＣｒからなる場合、表面層８上にイオンプレーティング法，スパッタ
法，蒸着法等の従来周知の薄膜形成方法により、厚みが0.05〜0.2μｍのＣｒ層を成膜す
る。このＣｒ層を成膜する際は、Ｃｒ層を表面層８上の全面に形成してもよいし、マスクを用いて配線３の端子２との接続部近傍に部分的にＣｒ層を形成してもよい。
【００２８】
図５（ｄ）は、はんだ11と濡れにくい金属と金との合金９を形成する工程を示す断面図である。
【００２９】
配線３の端子２との接続部において配線３の幅方向に渡って、金属層10上から例えばＹｂファイバーレーザー（イッテルビウムファイバーレーザー）等のレーザーを照射してＣｒからなる金属層10とＡｕからなる表面層８とを溶融させ、再度固化することで合金９（ＡｕＣｒ合金）を表面層８に形成する。このＡｕＣｒ合金は、はんだ11と濡れにくいＣｒが含有されていることにより、はんだ11と接合しにくい合金９となる。レーザーを照射する際、レーザーを強く照射しすぎると、表面層８のＡｕが溶融し飛散してしまうので、レーザーを弱めに照射してＡｕが溶融飛散することなく、ＡｕとＣｒとを合金化させてＡｕＣｒ合金とする。このＡｕＣｒ合金の厚みは、0.1〜0.4μｍである。
【００３０】
具体的には、例えば、レーザー照射の中でもＹｂファイバーレーザーを用いて図１（ｂ）に示す例のような一直線の帯状の合金９を形成する場合は、例えば基本波長が1064ｎｍのＹｂファイバーレーザーを用いて、10〜30ｋＨｚの周波数、5〜15Ａの出力で5〜20ｍｍ／秒程度の走査速度で走査しながら連続して照射することにより形成することができ、帯状の幅は10〜30μｍである。また合金９を、図２（ａ）に示す例のように波形にうねった帯状の合金９を形成する場合は、同様の走査条件の範囲内で周波数および出力を強くしたり弱くしたりして強弱をつけて走査しながら連続して照射することにより形成することができる。この場合の帯状の幅は、帯状の幅の最も狭い部分が10〜30μｍとなるようにする。また図２（ｂ）に示す例のように複数の合金９ではんだ流れ止めとする場合は、隣り合う個々の合金９の接触部分を重ねるようにし幅広にする。このような合金９の形成方法は、同様の条件で走査しながら断続的にレーザー照射することにより形成することができる。この場合は、接触部分を重ねるようにした幅広の部分が、10〜30μｍとなるようにする。
【００３１】
合金９の断面形状を、図３（ａ），（ｂ）に示す例の各々の形状となるようにするには、表面層８および金属層10の金属の種類や厚み、レーザー照射の波長、周波数、出力、レーザー照射時間等を調節することで作製することができる。図３（ａ）に示す例の合金９は、上述したレーザー照射の走査条件で走査することで、表面層８の厚み分の全てを合金９とすればよい。また、図３（ｂ）に示す例のように、合金９が表面層８の表面よりも上側に突出した突出部９ａを有したものとする場合は、金属層10の厚みを厚くした状態でレーザーを照射した後、金属層10を除去する事で突出部９ａを形成することができる。
【００３２】
このようにして、表面層８の配線３の端子２との接続部に、配線３の幅方向に渡ってはんだ11と濡れにくいＡｕＣｒ合金が形成される。
【００３３】
図５（ｅ）は、金属層10を除去する工程を示す断面図である。
【００３４】
図５（ｄ）の工程において金属層10上からレーザー照射して合金９を形成した後、不要な金属層10を除去する。不要な金属層10を除去するには、従来周知のウェットエッチング法を用い、金属層10が溶解する溶液に配線基板を一定時間浸漬させて金属層10を全て除去する。
【符号の説明】
【００３５】
１  ：絶縁基板
２  ：端子
３  ：配線
４  ：下地金属層
５  ：主導体層
６  ：保護層
７  ：拡散防止層
８  ：表面層
９  ：合金
９ａ：突出部
９ｂ：埋設部
１０：金属層
１１：はんだ
【図１】
0005944690.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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