(57)【要約】【課題】  配線導体にめっき層が被着されるときに、めっき層の金属材料の溶出等の抑制が容易な配線基板を提供すること。【解決手段】  絶縁基板１と、絶縁基板１の表面上に設けられているとともに、めっき層３が被着される複数の配線導体２とを備えており、絶縁基板１が、表面において、複数の配線導体２のそれぞれに対応したパターンで設けられた複数の凸部１ａを有しており、複数の凸部１ａの絶縁基板１と反対側の表面に複数の配線導体２が設けられている配線基板である。めっき後に残る水分とめっき層３との接触が凸部１ａによって抑制され、めっき層３の溶出が抑制される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
該絶縁基板の表面上に設けられているとともに、めっき層が被着される複数の配線導体とを備えており、
前記絶縁基板が、前記表面において、前記複数の配線導体のそれぞれに対応したパターンで設けられた複数の凸部を有しており、該複数の凸部の前記絶縁基板と反対側の表面に前記複数の配線導体が設けられていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記絶縁基板の前記表面に対する前記複数の凸部の高さが５μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記凸部を厚み方向に貫通して設けられた貫通導体をさらに備えており、該貫通導体の一端部が前記配線導体に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めっき層が被着される配線導体を含む配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子または圧電素子等の電子部品が搭載される配線基板として、電子部品の搭載部を含む上面等の表面を有する絶縁基板と、絶縁基板の表面に設けられた配線導体とを含む配線基板が用いられている。配線導体は、例えばセラミック材料からなる絶縁基板と同時焼成されたメタライズ層である。一般に、配線導体の露出表面には、酸化の抑制およびはんだ等の接続材の濡れ性の向上等のために、めっき層が被着される。
【０００３】
めっき層は、例えばニッケル、パラジウム、銅および金等の金属材料が電解めっき法等で配線導体に被着されたものである。これらの金属材料を含む少なくとも１層のめっき層が配線導体の表面に被着される。具体的には、これらの金属材料（イオン）を含有するめっき液中に配線導体を含む配線基板を浸漬し、配線導体に通電してめっき液中の金属材料を配線導体の露出表面に析出させて被着させる。めっき後は、不要なめっき液を除去するために水による洗浄が行なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−285440号公報
【特許文献２】特開2005−256179号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術の配線基板においては、めっき後の洗浄用の水等の水分が絶縁基板の表面に残る場合があり、この水分によって配線導体に被着されためっき層の金属材料（特にニッケル等のいわゆる卑金属）の一部が水分中に溶出する可能性があるという問題点があった。このような溶出が生じると、その溶出した成分がめっき層（例えば金めっき層）の露出表面に付着して、めっき層（配線導体）と電子部品とのろう材等による接合が阻害される可能性がある。また、溶出した金属成分により隣り合う配線導体間で電気的な短絡が生じる可能性がある。
【０００６】
特に近年、配線基板の小型化および高密度化等のため配線導体同士の隣接間隔が小さくなってきているため、配線導体間の乾燥不足（水分の残留）、およびこの水分への金属材料の溶出による電子部品の実装性の低下、または配線導体間の電気的な短絡等の不具合が発生しやすくなってきている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの態様の配線基板は、絶縁基板と、該絶縁基板上に設けられているとともに、めっき層が被着される複数の配線導体とを備えており、前記絶縁基板が、前記表面において、前記複数の配線導体のそれぞれに対応したパターンで設けられた複数の凸部を有しており、該複数の凸部の前記絶縁基板と反対側の露出面に前記複数の配線導体が設けられている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一つの態様の配線基板によれば、絶縁基板が、複数の配線導体のそれぞれに対応したパターンで設けられた複数の凸部を有し、この凸部の上面にそれぞれ配線導体が設
けられていることから、隣り合う配線導体同士の間の電気的な短絡が抑制されている。すなわち、めっき後に、絶縁基板の表面に水分が残留したとしても、その水分は凸部に遮られて配線導体に直接に接することが抑制される。そのため、配線導体に被着されるめっき層の金属材料と水分との接触の可能性が低減され、金属材料の溶出が抑制される。そのため、金属材料の溶出に起因する、半導体素子の実装性の低下、または配線導体間の電気的な短絡を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の配線基板における要部を示す断面図である。
【図２】図１に要部が示された配線基板の一例について、その全体を示す上面図である。
【図３】図１の一部をさらに拡大して、実施形態の配線基板における効果を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
添付の図面を参照して本発明の実施形態の配線基板について説明する。図１は本発明の実施形態の配線基板における要部を示す断面図であり、図２は、図１に要部が示された配線基板について、その全体の一例を示す上面図であり、図３は、図１の一部をさらに拡大して示す断面図である。
【００１１】
実施形態の配線基板は、表面に凸部１ａを有する絶縁基板１と、凸部１ａの表面のうち絶縁基板１と反対側の露出面（図１および図２の例では上面）に設けられた配線導体２とにより基本的に形成されている。この配線導体２の露出面にめっき層３が被着されて、例えば電子部品搭載用の配線基板として完成する。
【００１２】
絶縁基板１は、例えば、四角板状（直方体状）であり、上面の中央部に電子部品用等の搭載部４を有している。絶縁基板１は、例えば複数の絶縁層（図示せず）が積層されて形成されている。各絶縁層は、例えば酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム焼結体、ムライト質焼結体またはガラス−セラミック焼結体等の絶縁材料からなり、例えば同様のセラミック材料からなる各絶縁層が同時焼成されて絶縁基板１が作製されている。なお、絶縁基板１は、上面に凹部（図示せず）を有し、この凹部内に電子部品の搭載部が設けられたものであってもよい。
【００１３】
このような絶縁基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、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等の原料粉末に適当な有機バインダおよび溶剤等を添加混合して作製したスラリーを、ドクターブレード法等のシート成形法によりシート状にすることにより複数枚のセラミックグリーンシートを成形し、これらを積層した後に、その積層体を高温で焼成することにより製作される。
【００１４】
絶縁基板１の凸部１ａ上面に設けられた配線導体２は、例えば搭載部４に搭載される電子部品５を外部電気回路に接続するための導電路として機能する。この場合、搭載部４に搭載された電子部品５が、ボンディングワイヤ６等の導電性接続材を介して配線導体２と電気的に接続される。
【００１５】
配線導体２は、例えばタングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金等の金属材料によって形成されている。配線導体２は、例えばタングステンからなる場合であれば、タングステンの粉末を有機溶剤およびバインダ等とともに混練して作製した金属ペーストを、絶縁基板１となるセラミックグリーンシート等の所定部位（後述する凸部１ａの表面等）に塗布し、同時焼成することによって形成することができる。
【００１６】
電子部品５としては、半導体集積回路素子（ＩＣ等）、半導体受発光素子等の半導体素子、圧力センサ素子等のセンサ素子、水晶振動素子等の圧電振動素子、弾性表面波素子、容量素子、抵抗器および半導体基板上に微細な電子機械システムが設けられてなる素子（いわゆるＭＥＭＳ素子）等が挙げられる。
【００１７】
電子部品５の搭載部４への固定は、例えば樹脂接着剤、ガラス（低融点ガラス）または金−シリコン、はんだ等の低融点ろう材によって行なわれる。また、導電性接続材としてはんだ、または導電性接着剤が用いられ、この導電性接続材によって電子部品５の搭載部４への固定が行なわれてもよい。
【００１８】
この配線導体２の酸化の抑制、またはボンディングワイヤ６のボンディング性等の特性の向上のために、配線導体２の露出表面（図１および図２の例では上面および側面）にめっき層３が被着される。言い換えれば、配線導体２のうち絶縁基板１に接していない露出表面は、めっき層３によって被覆される。
【００１９】
めっき層３は、例えばニッケル、コバルト、銅、パラジウムおよび金等の、いわゆる湿式法によるめっきが可能な金属、またはこれらの金属の合金から適宜選択された金属材料からなる。めっき層３としては、例えば上記のような配線導体２に対する密着性等に優れた下地めっき層３ａと、下地めっき層３ａを保護するとともに特性の向上に有効な表層めっき層３ｂとの組み合わせが挙げられる。下地めっき層３ａとしては、例えば、ニッケルまたはニッケルを主成分とするめっき層（ニッケルめっき層）が適している。また、表層めっき層３ｂとしては、例えば金めっき層、または順次形成されたパラジウムめっき層／金めっき層が適している。
【００２０】
めっき層３の配線導体２への被着は、例えば、ニッケル等の金属材料（イオン化したもの）が含まれているめっき液中に配線基板を浸漬し、めっき液中で配線導体２にめっき用の電流を供給することによって行なわれる。めっき後は、不要なめっき液の除去のために純水による洗浄等が行なわれ、その後、自然乾燥等により乾燥が行なわれる。乾燥のために、洗浄に用いられる純水が加温される場合もある。
【００２１】
複数のめっき層３（下地めっき層３ａと表層めっき層３ｂとの２層等）が被着される場合には、これらのめっき層３の金属材料を含む複数種のめっき液を準備しておいて、順次上記のようにめっき層３（３ａ、３ｂ）を被着させる。
【００２２】
絶縁基板１の凸部１ａは、絶縁基板１の表面に上記の洗浄用等の水分が残留したとき（いわゆる乾燥不足等のとき）に、その水分中にめっき層３の金属成分（特にニッケル等のいわゆる卑金属成分）が溶出する可能性を低減するための部位である。すなわち、凸部１ａの上面にそれぞれ配線導体２が設けられていることから、絶縁基板１の表面に水分が残留したとしても、その水分と配線導体２（配線導体２の表面に被着されるめっき層３）との接触の可能性が凸部１ａによって低減され得る。そのため、めっき層３の金属材料、特にニッケル等の卑金属材料の上記水分中への溶出の可能性が大きく低減され得る。そのため、配線導体２に被着されるめっき層３の金属材料の溶出に起因する、電子部品５の実装性、および隣り合う配線導体２間の電気的な短絡等の不具合が発生する可能性が効果的に低減されている。
【００２３】
なお、例えばニッケルめっき層等の下地めっき層３ａ上に金めっき層等の表層めっき層３ｂが被着されている場合でも、水分の存在によって、ニッケル等の下地めっき層３ａの金属材料の溶出が生じる可能性がある。これは、めっき層３の特に端部分では、その厚みが薄く、欠陥等も生じやすいため、水分が下地めっき層３ａにまで接触する可能性があることによる。これに対し、凸部上に配線導体２が設けられていることによって、めっき層
３に水分が接する可能性が低減されているため、めっき層３からの金属材料の溶出が効果的に抑制されている。
【００２４】
このような効果を得るために、凸部１ａは、配線導体２のパターンに対応したパターンで設けられている。これにより、平面視（上面視）における凸部１ａの面積を小さく抑えながら、配線導体２の全体を凸部１ａ上面に設けることができる。言い換えれば、絶縁基板１（配線基板）の平面視における小型化が凸部１ａによって妨げられるようなことを抑制しながら、配線導体２に被着されるめっき層３の金属材料の溶出を抑制することができる。
【００２５】
この場合、平面視（図１および図２の例では上面視）したときに、凸部１ａの上面の全体が配線導体２でちょうど覆われて、凸部１ａの上面が見えないようになっていることが好ましい。凸部１ａが配線導体２よりも外側にはみ出ていると、そのはみ出た部分における凸部１ａの上面に水分が残留する可能性があり、この水分がめっき層３に接してめっき層３の金属材料が溶出する可能性が生じる。
【００２６】
凸部１ａは、例えば絶縁基板１となるセラミックグリーンシートと同様の組成物を有機溶剤と混練して作製したセラミックペーストを、絶縁基板１となるセラミックグリーンシートの表面に所定の配線導体２のパターンで塗布し、焼成することによって形成することができる。この場合、塗布したセラミックペーストの上面に、配線導体２となる金属ペーストを印刷してから同時焼成する。
【００２７】
凸部１ａが設けられている絶縁基板１の表面（上面）に対する凸部１ａの高さ（以下、単に高さという）は、５μｍ以上であることが望ましい。凸部１ａの高さが５μｍ以上であれば、例えば隣り合う配線導体２の間に水分が残留したとしても、その水分が凸部１ａの上面（実際には、この上面に設けられた配線導体２を被覆しているめっき層３）まで、凸部１ａの側面を伝って広がるような可能性が大きく低減される。そのため、めっき層３の金属成分の溶出がより効果的に抑制される。
【００２８】
また、凸部１ａの高さは、５μｍ以上であって、かつ30μｍ以下であることがより望ましい。凸部１ａの高さが30μｍ以下の場合には、凸部１ａに凸部１ａ自体における欠け等の機械的な破壊が生じる可能性がより効果的に低減され、凸部１ａ上の配線導体２に欠け等の不具合が生じる可能性が低減される。そのため、凸部１ａの高さが５〜30μｍの範囲であれば、めっき層３からの金属材料の溶出が効果的に抑制されているとともに、配線導体２における電気導通の信頼性がより高い配線基板を提供することができる。凸部１ａの高さは、例えば凸部１ａとなるセラミックペーストの印刷厚みによって適宜調整することができる。
【００２９】
なお、配線導体２に接するような水分の残留は、特に配線導体２同士の隣接間隔が例えば100μｍ以下と小さくなって来たときに、水の表面張力の作用等のために、生じやすく
なる傾向がある。近年、配線基板の小型化、高密度化によってこのような配線導体２同士の隣接間隔が小さい配線基板が多用されるようになってきているが、実施形態の配線基板においては、このような場合でもめっき層３の金属材料の溶出が抑制される。
【００３０】
また、このような小さい隣接間隔で配線導体２が設けられている場合でも、例えば上記のような凸部１ａとなるセラミックペーストの印刷は、この配線導体２のパターンに対応して（例えば配線導体２と同じパターンで）行なうことができる。また、その凸部１ａとなるセラミックペースト等の上面等の露出表面に、配線導体２となる金属ペーストを、例えばスクリーン印刷法によって精度よく印刷することも可能である。
【００３１】
また、実施形態の配線基板には、凸部１ａを厚み方向に貫通している貫通導体７が設けられている。この貫通導体７は、その一端部（図１、２の例では上端部）が配線導体２に接続されている。
【００３２】
貫通導体７は、配線導体２を、絶縁基板１に設けられた他の導体８に電気的に接続するためのものである。他の導体８としては、例えば絶縁基板１を厚み方向に全部または部分的に貫通する基板貫通導体（いわゆるビア導体）等が挙げられる。接続パッド２が、貫通導体７を介して他の導体８と電気的に接続され、貫通導体７が、他の導体８を介して絶縁基板１の下面または側面等の外表面に電気的に導出されている。他の導体８の一部が外部電気回路（図示せず）に電気的に接続されれば、配線導体２および配線導体２に電気的に接続される電子部品５と、外部電気回路とが電気的に接続される。
【００３３】
この場合、外部電気回路に電気的に接続される他の導体８の導出部分（例えば絶縁基板１の下面において露出する部分）についても、絶縁基板１の下面（表面）に設けられた凸部（図示せず）の露出表面（下面）に位置していることが好ましい。また、絶縁基板１の下面も上記凸部を有し、この凸部の下面に設けられた配線導体（図示せず）に他の導体８の上記導出部分が接続されていてもよい。
【００３４】
貫通導体７は、例えば配線導体２と同様の金属材料（タングステン等）を用い、同様の方法（金属ペーストの同時焼成）によって形成することができる。貫通導体７の形成に際しては、例えば、凸部１ａとなるセラミックペースト等に機械的な孔あけ加工またはレーザー加工等の方法で貫通孔を設けておいて、この貫通孔内に金属ペーストを充填するようにすればよい。
【００３５】
貫通導体７について、凸部１ａ内に設けられているため、言い換えれば凸部１ａを形成している絶縁材料によって被覆されているため、めっき時の水分の残留によるタングステン等の金属材料の溶出が効果的に抑制されている。
【００３６】
すなわち、配線導体２と絶縁基板１の内部に設けられた他の導体８との電気的な接続が、例えば凸部１ａの外側面に設けられた配線（図示せず）を介して行なわれていると、その配線において、めっき時の水の残留に起因した金属成分の溶出の可能性が考えられる。これに対して、実施形態の例のような貫通導体７が設けられている場合には、この貫通導体７と残留した水との接触が効果的に抑制されているため、その金属材料の溶出が抑制される。したがって、配線導体２および配線導体２に電気的に接続される電子部品の外部電気回路に対する接続がより容易であるとともに、電子部品５の実装性や配線導体間の電気的な短絡の抑制についても有効な配線基板とすることができる。
【００３７】
以上のように、実施形態の配線基板は、めっき後に水分が残留する可能性がある絶縁基板１の表面と直接に接して設けられた配線導体（図示せず）が存在していない。そのため、その配線導体２の表面にめっき層３が被着される場合でも、めっき時の水分の残留に起因しためっき層３の金属材料の水分中への溶出が効果的に抑制されている。したがって、例えば溶出した金属材料および再付着による、隣り合う配線導体２間の電気的な短絡、および電子部品５の実装性の低下等の不具合が発生する可能性が効果的に低減されている。
【実施例】
【００３８】
実施例の配線基板として、酸化アルミニウム質焼結体からなる、１辺の長さが約10ｍｍの正方形板状の絶縁基板と、絶縁基板の表面（上面に設けられた、線幅および隣接間隔がともに約0.1ｍｍである帯状（細長い長方形状）のテストパターン（配線導体）とを有す
る配線基板を準備した。テストパターンの本数は20本とし、タングステンのメタライズ層として絶縁基板との同時焼成によって形成した。
【００３９】
実施例の配線基板においては、平面視においてテストパターンと同じパターンであり、絶縁基板の上面からの高さが約５μｍの凸部を設け、この凸部の上面にテストパターンを形成した。凸部は、絶縁基板と同じ組成の酸化アルミニウム質焼結体からなるものとし、酸化アルミニウムを主成分とするセラミックペーストを絶縁基板（本体）と同時焼成することによって形成した。
【００４０】
また、比較例の配線基板として、上記のような凸部が設けられていない配線基板を準備した。比較例の配線基板は、凸部を有していないこと以外は実施例の配線基板と同様に作製し、テストパターンは、それぞれ絶縁基板の上面に直接形成した。
【００４１】
これらの実施例および比較例の配線基板について、テストパターンの露出表面に電解めっき法によって、厚みが約２〜６μｍのニッケルめっき層、および厚みが約0.5〜１μｍ
の金めっき層を順次被着させた。金めっき後に、約90℃に加温した純水による洗浄を行ない、これを約20分間自然乾燥させた。その後、テストパターン間の電気絶縁性、およびテストパターンに対するボンディング性を試験した。試験個数は、実施例の配線基板および比較例の配線基板ともに20個とした。
【００４２】
電気絶縁性は、隣り合う配線間の絶縁抵抗を測定し、隣接するテストパターン間の電気抵抗が１ＭΩ以下のときに、その箇所を不良とした。
【００４３】
実装性は、ボンディング性として試験し、具体的にはφ25μmのＡｕ線（金からなるボ
ンディングワイヤ）を用い、40ｇｆ（約0.4Ｎ）の力にて接合し、ボンディングワイヤを
引っ張り破壊して、その破壊モードを確認した。ボンディングワイヤ自体が切断したもの（いわゆるワイヤ切れ）を良とし、ボンディングワイヤとテストパターンとの接続部分で破壊が生じたもの、およびボンディングワイヤがテストパターンに接合しないものを不良とした。
【００４４】
その結果、実施例の配線基板においては、テストパターン間の電気絶縁性は良好で電気的な短絡は発生していなかった。また、実装性については、実施例の配線基板では不良は発生しなかった。これに対し、比較例の配線基板においては、電気絶縁性において約３％の不良が発生し、実装性において約20％の不良が発生した。
【００４５】
不良が発生した配線基板については、めっき層上面をオージェ分光分析で観察した。この観察の結果、不良が発生した配線基板では、めっき層上面にからニッケルが検出された。
【００４６】
以上のように、凸部上に配線導体を設けたことによる効果を確認することができた。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・絶縁基板
１ａ・・・凸部
２・・・配線導体
３・・・めっき層
４・・・搭載部
５・・・電子部品
６・・・ボンディングワイヤ
７・・・貫通導体
８・・・基板貫通導体
【図１】
2015065311.tif 000003
【図２】
2015065311.tif 000004
【図３】
2015065311.tif 000005