(57)【要約】【課題】電極パッドの剥れの発生を抑制することにより、信頼性を向上させることが可能なセラミック配線基板及びその製造方法を提供すること。【解決手段】セラミック配線基板１１は、セラミック材料を用いて基板主面２１を有する板状に形成される基板本体２３と、基板主面２１上に配置される電極パッド２４とを備える。基板主面２１側には、電極パッド２４に電気的に接続される電力用半導体素子が搭載可能である。電極パッド２４は、薄膜層４１、銅層５１及び被覆層６１を含んで構成される。薄膜層４１は基板主面２１上に形成され、銅層５１は薄膜層４１の上面４４全体の上に形成される。被覆層６１は、銅及び基板本体２３を構成するセラミック材料と同種の無機材料を主体として構成され、銅層５１の上面５２外周部及び側面５３を覆うとともに基板主面２１に接続される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック材料を用いて基板主面を有する板状に形成される基板本体と、前記基板主面上に配置される電極パッドとを備え、前記電極パッドに電気的に接続される電力用半導体素子が前記基板主面側に搭載可能なセラミック配線基板であって、
前記電極パッドは、
前記基板主面上に形成される薄膜層と、
前記薄膜層の上面全体の上に形成される銅層と、
銅及び前記基板本体を構成する前記セラミック材料と同種の無機材料を主体として構成され、前記銅層の上面外周部及び側面を覆うとともに前記基板主面に接続される被覆層と
を含んで構成されることを特徴とするセラミック配線基板。
【請求項２】
前記銅層の厚さは５０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック配線基板。
【請求項３】
前記被覆層は、前記銅層の上面外周部及び側面に密着していることを特徴とする請求項１または２に記載のセラミック配線基板。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセラミック配線基板の製造方法であって、
前記基板主面上に前記薄膜層を形成する薄膜層形成工程と、
銅めっきを行って前記薄膜層上に前記銅層を形成する銅層形成工程と、
前記銅及び前記無機材料を含むペーストを、前記銅層の表面上に塗布した後に焼成することにより、前記被覆層を形成する被覆層形成工程と
を含むことを特徴とするセラミック配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記被覆層形成工程では、前記銅層の上面外周部及び側面に前記ペーストを塗布することにより、前記被覆層を形成することを特徴とする請求項４に記載のセラミック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、基板主面上に電極パッドが配置されたセラミック配線基板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力変換機器（インバータやＤＣ−ＤＣコンバータ）などの大電流を流す機器には、電力用のパワー半導体素子が用いられており、そのパワー半導体素子は、セラミック配線基板に実装された状態で使用されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１のセラミック配線基板には、半導体素子の入力電流や出力電流を流すための導体層（回路パターン）やビア導体（主電力ストレートビア）が形成されている。ビア導体は、半導体素子が搭載されている表面側とその裏面側とを導通させるべく基板の厚さ方向に延設された貫通導体であり、銀、銅、タングステン、モリブデンなどの導電性材料を用いて形成されている。さらに、基板の表面及び裏面には、ビア導体の端面に接続される電極パッド（上部表面配線、下部表面配線）がそれぞれ形成されている。
【０００３】
なお、上記のようなセラミック配線基板においては、電極パッドの厚さも軽視することができない。即ち、電極パッドが薄い場合（例えば特許文献２参照）には、電極パッドの電気抵抗や発熱量が大きくなるため、セラミック配線基板に大きな熱ストレスがかかることになるからである。よって、電極パッドは厚く（具体的には、５０μｍ以上）形成されることが望ましい。その具体的な手法としては、例えば、めっきによって厚い電極パッドを形成することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−７００１８号公報（図１等）
【特許文献２】特開２００２−１８５１０８号公報（図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のシリコンデバイスを用いたパワー半導体素子は、シリコンデバイス自体の耐久温度が低いため、一般的に１８０℃以下の温度域で用いられる。一方で、炭化珪素デバイスなどを用いたパワー半導体素子は、デバイスの耐久温度が高いため、５０℃〜３００℃程度の高温の温度域で用いられる。また、使用される環境下（寒冷地での使用）では、低温になる場合もある。従って、高温で使用される半導体素子が実装されるセラミック配線基板には、半導体素子がオンオフすることによって、大きな熱ストレスが繰り返しかかることになる。ゆえに、このようなセラミック配線基板において電極パッドを厚く形成すると、電極パッドに発生する内部応力（引張応力）や、電極パッドとセラミック配線基板との熱膨張差に起因する応力によって、電極パッドの剥れが発生することが懸念される。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極パッドの剥れの発生を抑制することにより、信頼性を向上させることが可能なセラミック配線基板及びそ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】
【０００７】
そして、上記課題を解決するための手段（手段１）としては、セラミック材料を用いて基板主面を有する板状に形成される基板本体と、前記基板主面上に配置される電極パッドとを備え、前記電極パッドに電気的に接続される電力用半導体素子が前記基板主面側に搭載可能なセラミック配線基板であって、前記電極パッドは、前記基板主面上に形成される薄膜層と、前記薄膜層の上面全体の上に形成される銅層と、銅及び前記基板本体を構成する前記セラミック材料と同種の無機材料を主体として構成され、前記銅層の上面外周部及び側面を覆うとともに前記基板主面に接続される被覆層とを含んで構成されることを特徴とするセラミック配線基板がある。
【０００８】
従って、手段１に記載の発明によると、電極パッドを構成する被覆層が、同じく電極パッドを構成する銅層の上面を覆うとともに、基板本体の基板主面に接続されている。このため、基板本体との熱膨張差に起因する応力によって電極パッドが剥れそうになったとしても、被覆層が銅層の上面側から押さえることにより、電極パッドの剥れが抑制される。しかも、被覆層は、基板本体を構成するセラミック材料と同種の無機材料を含むため、基板本体に馴染みやすくなる。その結果、被覆層が基板本体に密着しやすくなるため、電極パッドを確実に補強することができる。ゆえに、セラミック配線基板の信頼性を向上させることができる。
【０００９】
セラミック配線基板を構成する基板本体は、セラミック材料を用いて基板主面を有する板状に形成される。基板本体を構成するセラミック材料としては、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化珪素、窒化珪素などといった高温焼成セラミックの焼結体が好適に使用される。また、ホウケイ酸ガラスやホウケイ酸鉛系ガラスにアルミナ等の無機セラミックフィラーを添加したガラスセラミックのような低温焼成セラミックの焼結体を使用してもよい。
【００１０】
なお、基板本体は、ビア導体部が設けられた複数のセラミック層を積層配置してなり、複数のビア導体部をセラミック層の積層方向に連結することによってビア導体が構成され、複数のビア導体部は、セラミック層の積層方向において同軸上に配置されていてもよい。ここで、ビア導体としては特に限定されないが、例えば、メタライズ導体であってもよい。同時焼成法によってメタライズ導体及びセラミック層（基板本体）を形成する場合、メタライズ導体中の金属粉末は、セラミック層の焼成温度よりも高融点である必要がある。例えば、セラミック層がいわゆる高温焼成セラミック（例えばアルミナ等）からなる場合には、メタライズ導体中の金属粉末として、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等やそれらの混合系が選択可能である。セラミック層がいわゆる低温焼成セラミック（例えばガラスセラミック等）からなる場合には、メタライズ導体中の金属粉末として、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）等やそれらの混合系が選択可能である。
【００１１】
電力用半導体素子は、１０Ａ以上の電流が流れることで２００℃以上の温度に発熱するパワー半導体素子であってもよい。パワー半導体素子を搭載するセラミック配線基板では、使用時における熱ストレスが大きくなる。なお、このセラミック配線基板においては、熱ストレスの増加に伴って、電極パッドに発生する内部応力や、電極パッドとセラミック配線基板との熱膨張差に起因する応力が大きくなったとしても、被覆層によって電極パッドの剥れを確実に抑制することができる。
【００１２】
なお、基板本体において基板主面の反対側に位置する基板裏面側には、基板裏面上に配置される電極パッドに電気的に接続される受動部品が搭載可能であってもよい。上述したように、基板本体の基板主面側にパワー半導体素子が搭載される場合、基板主面側は高温となる。この場合、耐熱性が比較的低い受動部品（コンデンサや抵抗などの電子部品）を基板裏面側に搭載すると、セラミック配線基板が有する断熱効果により、基板主面側の熱が基板裏面側に直接伝わらないため、受動部品の熱による性能劣化を抑えることができる。
【００１３】
そして、手段１のセラミック配線基板、及び、セラミック配線基板の基板主面側に搭載される電力用半導体素子によってセラミックパッケージが構成される。このセラミックパッケージでは、電極パッドの剥れを抑制できることから、製品信頼性を高めることができる。
【００１４】
また、セラミック配線基板を構成する電極パッドは、基板主面上に形成される薄膜層と、薄膜層の上面全体の上に形成される銅層と、銅層の上面外周部及び側面を覆うとともに基板主面に接続される被覆層とを含んで構成される。ここで、薄膜層としては特に限定されないが、銅層が銅めっき層である場合には、めっき触媒として機能しうるものがよい。薄膜層の形成材料としては、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、パラジウム（Ｐｄ）から選択される１種類または２種類以上の金属からなる層などが挙げられる。また、薄膜層の厚さは特に限定されないが、単層及び多層のいずれの場合も、０．１μｍ以上１μｍ以下とすることがよい。
【００１５】
さらに、銅層の厚さは特に限定されないが、例えば、５０μｍ以上１００μｍ以下であることがよい。仮に、銅層の厚さが５０μｍ未満になると、電極パッドが薄くなりすぎるため、電極パッドの電気抵抗や発熱量が大きくなり、セラミック配線基板に大きな熱ストレスがかかってしまう。一方、銅層の厚さが１００μｍよりも大きくなると、電極パッドが厚くなりすぎるため、電極パッドに発生する内部応力（引張応力）や、電極パッドとセラミック配線基板との熱膨張差に起因する応力によって、電極パッドの剥れが発生するおそれがある。
【００１６】
被覆層は、銅及び基板本体を構成するセラミック材料と同種の無機材料を主体として構成される。ここで、基板本体を構成するセラミック材料と同種の無機材料としては、基板本体を構成するセラミック材料が酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化珪素、窒化珪素などといった高温焼成セラミックである場合には、前述の高温焼成セラミックに分類されるセラミック材料が挙げられ、基板本体を構成するセラミック材料がガラスセラミックなどといった低温焼成セラミックである場合には、前述の低温焼成セラミックに分類されるガラス等のセラミック材料が挙げられる。なお、被覆層は、銅層の上面外周部及び側面に密着していてもよい。この場合、被覆層と銅層との接触面積が増えるため、電極パッドをより確実に補強することができる。
【００１７】
上記課題を解決するための別の手段（手段２）としては、上記手段１に記載のセラミック配線基板の製造方法であって、前記基板主面上に前記薄膜層を形成する薄膜層形成工程と、銅めっきを行って前記薄膜層上に前記銅層を形成する銅層形成工程と、前記銅及び前記無機材料を含むペーストを、前記銅層の表面上に塗布した後に焼成することにより、前記被覆層を形成する被覆層形成工程とを含むことを特徴とするセラミック配線基板の製造方法がある。
【００１８】
従って、手段２に記載の発明によると、被覆層形成工程を行うことにより、銅層の上面を覆うとともに基板本体の基板主面に接続される被覆層が形成される。このため、基板本体との熱膨張差に起因する応力によって電極パッドが剥れそうになったとしても、被覆層が銅層の上面側から押さえることにより、電極パッドの剥れが抑制される。ゆえに、セラミック配線基板の信頼性を向上させることができる。また、被覆層形成工程では、ペーストを銅層の表面に塗布することによって被覆層を形成するため、厚みの厚い被覆層を容易に形成することができる。被覆層の厚みを厚くする場合には、被覆層が重くなるため、被覆層の自重によって銅層の上面側を押さえる力が大きくなる。その結果、電極パッドの剥れがより効果的に抑制される。
【００１９】
以下、セラミック配線基板の製造方法について説明する。
【００２０】
薄膜層形成工程では、基板主面上に薄膜層を形成する。薄膜層の形成方法は特に限定されず、従来周知の金属薄膜形成方法が採用可能である。その具体例としては、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤなどが挙げられる。
【００２１】
続く銅層形成工程では、銅めっきを行って薄膜層上に銅層を形成する。続く被覆層形成工程では、銅及び無機材料を含むペーストを、銅層の表面上に塗布した後に焼成することにより、被覆層を形成する。なお、ペーストの塗布方法としては、スクリーン印刷法などの方法が挙げられる。また、被覆層形成工程では、銅層の上面外周部及び側面にペーストを塗布することにより、被覆層を形成してもよい。このようにすれば、形成される被覆層が、銅層の上面外周部及び側面に密着することにより電極パッドの上方及び平面方向への動きを抑えるものとなるため、電極パッドの剥れをより確実に抑制することができる。
【００２２】
なお、被覆層形成工程後、パラジウムめっき、ニッケル−金めっき、ニッケル−パラジウム−金めっきのいずれかを行うことにより、銅層の上面上、及び、被覆層の表面上に表面金属層を形成する表面金属層形成工程をさらに実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態におけるセラミックパッケージの概略構成を示す断面図。
【図２】セラミック配線基板を示す要部断面図。
【図３】セラミック配線基板を示す要部平面図。
【図４】薄膜層形成工程を示す説明図。
【図５】レジスト形成工程を示す説明図。
【図６】銅層形成工程を示す説明図。
【図７】レジスト除去工程を示す説明図。
【図８】薄膜層の不要部分を除去する工程を示す説明図。
【図９】被覆層形成工程を示す説明図。
【図１０】他の実施形態におけるセラミック配線基板を示す要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２５】
図１に示されるように、セラミックパッケージ１０は、自動車などにおける電力変換器（例えばインバータ）に用いられるパワーモジュールであり、セラミック配線基板１１、電力用半導体素子１２、受動部品１３（コンデンサ、抵抗などの低発熱部品）、放熱基板１４及び放熱器１５等を備えている。
【００２６】
セラミック配線基板１１は、基板主面２１（図１では下面）及び基板裏面２２（図１では上面）を有する板状に形成された基板本体２３と、基板主面２１上に配置される主面側電極パッド２４と、基板裏面２２上に配置される裏面側電極パッド２５と、主面側電極パッド２４及び裏面側電極パッド２５を接続する複数のビア導体２７からなる電力用のビアアレイ２８とを備える。セラミック配線基板１１は、縦２８ｍｍ×横２０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍの平面視矩形状をなしている。
【００２７】
基板本体２３の基板主面２１側には、主面側電極パッド２４、裏面側電極パッド２５及び複数のビア導体２７に電気的に接続される電力用半導体素子１２が搭載されている。また、基板本体２３の基板裏面２２側には、主面側電極パッド２４、裏面側電極パッド２５及び複数のビア導体２７に電気的に接続される受動部品１３が搭載されている。なお、基板本体２３の基板裏面２２には、電力の入出力用のバスバー（図示略）も搭載されている。また、電力用半導体素子１２は、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor ）や、ダイオード（ショットキーバリアダイオード）などのパワー半導体素子（パワーデバイス）である。この電力用半導体素子１２には、例えば５０Ａ程度の大電流が流れ、その際には２５０℃程度の温度に発熱する。
【００２８】
図１に示されるように、放熱基板１４は、セラミックからなる絶縁基板を備え、ガラスシートからなる接合部を介してセラミック配線基板１１の下面（基板本体２３の基板主面２１）に設けられている。放熱器１５は、熱伝導性に優れる金属（例えば、アルミニウム）からなり、放熱基板１４の下面に複数のネジ（図示略）を用いて固定されている。この放熱器１５には、表面積を増すためのフィン（図示略）が複数設けられており、放熱器１５の放熱性能が高められている。
【００２９】
基板本体２３は、ビア導体部３１が設けられた複数（本実施形態では２層）のセラミック層３２と導体層３３とを積層配置してなる焼結体である。ビア導体２７は、２つのビア導体部３１をセラミック層３２の積層方向に連結することによって構成されている。各ビア導体部３１は、セラミック層３２の積層方向において同軸上に配置されている。
【００３０】
図１に示されるように、各セラミック層３２は、セラミック材料であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いて形成されている。各セラミック層３２の間に設けられている導体層３３は、例えばタングステン、モリブデン、またはこれらの合金のメタライズ層からなる。この導体層３３は、電力用半導体素子１２の駆動信号を伝達する制御回路用配線を含んでいる。各ビア導体２７（ビア導体部３１）も、導体層３３と同様に、タングステン、モリブデン、またはこれらの合金のメタライズ層からなっている。
【００３１】
なお、本実施形態のセラミック配線基板１１には、複数のビアアレイ２８が設けられており、隣接する２つのビアアレイ２８においては、それぞれ異なる方向に電流が流れるようになっている。例えば、図１において右側に位置するビアアレイ２８では、下側（基板主面２１側）から上側（基板裏面２２側）に電流が流れ、図１において左側に位置するビアアレイ２８では、上側から下側に電流が流れるようになっている。各ビアアレイ２８を構成する複数のビア導体２７は、基板本体２３の厚さ方向に直線的に延設された主電力用のストレートビアである。なお、各ビア導体２７は、断面円形状をなしており、直径が２００μｍとなっている。さらに、隣接するビア導体２７同士の距離は３００μｍである。
【００３２】
図１〜図３に示される主面側電極パッド２４及び裏面側電極パッド２５は、銅からなる導体層を含む。また、各電極パッド２４，２５は、平面視長方形状をなしている。各電極パッド２４，２５の縦及び横の長さは４ｍｍ×７ｍｍ程度であり、各電極パッド２４，２５の厚さは１００μｍ程度である。なお、本実施形態では、基板主面２１や基板裏面２２に、電極パッド２４，２５以外の導体層として、図示しない回路パターンや部品実装用のパッドなどが配置されている。
【００３３】
また、主面側電極パッド２４及び裏面側電極パッド２５は、薄膜層４１、銅めっき層５１（銅層）及び被覆層６１を備えている。薄膜層４１は、基板本体２３（セラミック層３２）と、薄膜層４１上に形成される銅めっき層５１との密着性を向上させる機能を有している。薄膜層４１は、チタンからなる第１薄膜層４２（厚さ０．２μｍ）と、銅からなる第２薄膜層４３（厚さ０．５μｍ）とによって構成され、全体の厚さが０．７μｍに設定されている（図２参照）。第１薄膜層４２は基板主面２１上に形成され、第２薄膜層４３は第１薄膜層４２の上面上に形成されている。なお、薄膜層４１は、チタンからなる第１薄膜層と、モリブデンからなる第２薄膜層と、銅からなる第３薄膜層とによって構成されるものであってもよい。
【００３４】
図１〜図３に示されるように、銅めっき層５１は、薄膜層４１の上面４４全体の上に形成されている。本実施形態の場合、銅めっき層５１は、電解銅めっきによって形成されためっき層であって、その厚さは、５０μｍ以上１００μｍ以下（本実施形態では１００μｍ）に設定されている。
【００３５】
被覆層６１は、銅めっき層５１の上面５２の外周部、及び、銅めっき層５１が有する４つの側面５３を覆うとともに、基板主面２１に接続されている。詳述すると、被覆層６１は、銅めっき層５１の上面５２外周部及び各側面５３に密着するとともに、基板主面２１に密着している。本実施形態の場合、被覆層６１は、銅めっき層５１を構成する材料と同じ材料である銅、及び、基板本体２３（セラミック層３２）を構成するセラミック材料と同種の無機材料であるアルミナを主体として構成された層である。
【００３６】
また、図２，図３に示されるように、被覆層６１は、側面被覆部６２及び上面被覆部６３を備えている。側面被覆部６２は、平面視で矩形環状をなしており、内側面が銅めっき層５１の４つの側面５３に密着するとともに、下端面が基板主面２１に密着している。また、側面被覆部６２は、上端面から下端面に向かうに従って徐々に肉厚となる形状をなしている。なお、上端における側面被覆部６２の厚さは、１０μｍ以上３０μｍ以下（本実施形態では２０μｍ）に設定され、下端における側面被覆部６２の厚さは、３０μｍ以上５０μｍ以下（本実施形態では３０μｍ）に設定されている。
【００３７】
一方、上面被覆部６３は、銅めっき層５１の上面５２の外周縁（換言すると、側面被覆部６２の上端部）から上面５２中央部に向けて張り出した形状をなしている。その結果、被覆層６１には、銅めっき層５１の上面５２中央部を露出させる開口部６４が形成されるようになり、主面側電極パッド２４及び裏面側電極パッド２５の上端部は、全体として断面凹状をなすようになる。なお、上面被覆部６３の張出量は、１００μｍ以上３００μｍ以下（本実施形態では２００μｍ）に設定され、上面被覆部６３の厚さは、１０μｍ以上５０μｍ以下（本実施形態では１０μｍ）に設定されている。また、開口部６４は、縦及び横の長さが４ｍｍ×７ｍｍ程度の平面視矩形状をなしている。
【００３８】
そして、図２に示されるように、銅めっき層５１の上面５２において開口部６４から露出する部分、及び、被覆層６１の表面において外部に露出する部分には、表面金属層７１が形成されている。この表面金属層７１は、電解ニッケルめっきと電解金めっきとによって形成されためっき層（厚さ約６μｍ）である。なお、表面金属層７１は、電解パラジウムめっきによって形成されためっき層であってもよい。
【００３９】
次に、セラミック配線基板１１の製造方法について説明する。
【００４０】
アルミナ粉末を主成分とするセラミック材料を用いてグリーンシートを複数枚形成する。そして、複数枚のグリーンシートに対してレーザー加工を行い、所定の位置に複数の貫通孔を形成する。なお、貫通孔の形成は、パンチング加工、ドリル加工等によって行ってもよい。
【００４１】
その後、従来周知のペースト印刷装置（図示略）を用いて、各グリーンシートの貫通孔に導電性ペースト（例えば、タングステンペーストやモリブデンペースト）を充填し、ビア導体２７となる未焼成のビア導体部３１を形成する。さらに、従来周知のペースト印刷装置を用いて、導電性ペーストを印刷して未焼成の導体層３３を形成する。
【００４２】
そして、導電性ペーストの乾燥後、それら複数枚のグリーンシートを積み重ねて配置し、シート積層方向に押圧力を付与することにより、各グリーンシートを圧着、一体化してセラミック積層体を形成する。次に、セラミック積層体を脱脂し、さらに所定温度で所定時間焼成を行う。その結果、グリーンシートのアルミナ及びペースト中のタングステンが同時焼結し、ビア導体２７及び導体層３３を有する基板本体２３が形成される。
【００４３】
次に、基板本体２３の基板主面２１に主面側電極パッド２４を形成するとともに、基板本体２３の基板裏面２２に裏面側電極パッド２５を形成する。詳述すると、まず、薄膜層形成工程を行い、基板主面２１上及び基板裏面２２上にそれぞれ薄膜層４１を形成する（図４参照）。具体的には、チタンからなる第１薄膜層４２を、基板主面２１上及び基板裏面２２上にそれぞれ形成する。次に、銅からなる第２薄膜層４３を、第１薄膜層４２の上面上に形成する。なお、第１薄膜層４２及び第２薄膜層４３の形成は、スパッタにより行われる。
【００４４】
続くレジスト形成工程では、開口部８１を有するめっきレジスト８０を薄膜層４１の上に形成する（図５参照）。具体的には、薄膜層４１の表面に対して厚さ１５０μｍのドライフィルムをラミネートし、同ドライフィルムに対して露光及び現像を行うことにより、開口部８１を有するめっきレジスト８０を形成する。
【００４５】
続く銅層形成工程では、銅めっきを行って薄膜層４１上に銅めっき層５１を形成する。具体的には、硫酸銅液で電解銅めっきを行う。その結果、開口部８１内に銅めっき層５１が形成される（図６参照）。
【００４６】
続くレジスト除去工程では、めっきレジスト８０を除去する（図７参照）。具体的には、ＮａＯＨ剥離液（３体積％以上、４５℃以上）を用いて、めっきレジスト８０を剥離する。次に、基板本体２３の基板主面２１及び基板裏面２２に対するエッチングを行うことにより、薄膜層４１において銅めっき層５１が形成されていない部分を除去する（図８参照）。
【００４７】
続く被覆層形成工程では、銅及びアルミナ（無機材料）を含むペーストを、銅めっき層５１の表面上に塗布した後に焼成することにより、被覆層６１を形成する（図９参照）。具体的に言うと、まず、従来周知のディスペンサやスクリーン印刷装置を用いて、銅めっき層５１の上面５２外周部及び側面５３に、被覆層６１形成用のペーストを塗布する。次に、銅が焼結しうる所定の温度（例えば７００℃〜９００℃）に加熱する焼成工程を行う。この焼成を経ると、ペースト中の銅が焼結して、被覆層６１が得られる。
【００４８】
その後、表面金属層形成工程を行い、電解ニッケルめっきと電解金めっきとを行うことにより、銅めっき層５１の上面５２において開口部６４から露出する部分、及び、被覆層６１の表面において外部に露出する部分に、表面金属層７１を形成する（図２参照）。以上の工程によってセラミック配線基板１１が製造される。
【００４９】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００５０】
（１）本実施形態のセラミック配線基板１１では、電極パッド２４，２５を構成する被覆層６１が、同じく電極パッド２４，２５を構成する銅めっき層５１の上面５２を覆うとともに、基板本体２３の基板主面２１や基板裏面２２に接続されている。このため、基板本体２３との熱膨張差に起因する応力によって電極パッド２４，２５が剥れそうになったとしても、被覆層６１が銅めっき層５１の上面５２側から押さえることにより、電極パッド２４，２５の剥れが抑制される。ゆえに、セラミック配線基板１１の信頼性を向上させることができる。
【００５１】
（２）本実施形態において、セラミック配線基板１１に搭載される電力用半導体素子１２は、１０Ａ以上の電流が流れることで２００℃以上の温度に発熱するパワー半導体素子である。このような電力用半導体素子１２を搭載するセラミック配線基板１１では、使用時における熱ストレスが大きくなるが、上記のように被覆層６１を設けることにより、電極パッド２４，２５の剥れを確実に抑制することができる。
【００５２】
（３）本実施形態の電極パッド２４，２５は、銅めっき層５１の上面５２及び側面５３に密着する被覆層６１を介して、セラミック配線基板１１に接続されるようになっている。そして、被覆層６１の側面被覆部６２は、上端から下端に向かうに従って徐々に肉厚となる形状をなしている。その結果、被覆層６１とセラミック配線基板１１との接触面積が大きくなるため、セラミック配線基板１１との接続強度を十分に確保することができる。また、被覆層６１を形成することにより、電極パッド２４，２５と基板本体２３との熱膨張差に起因する応力を緩和することができる。
【００５３】
（４）本実施形態では、電極パッド２４，２５を構成する被覆層６１にセラミック材料（アルミナ）が含まれているため、被覆層６１は、電極パッド２４，２５の他の部分（薄膜層４１や銅めっき層５１）よりも電気抵抗が大きくなる。そこで、本実施形態では、電極パッド２４，２５（被覆層６１）において電力用半導体素子１２や受動部品１３のバンプが接触しうる面（上面）に、銅めっき層５１を露出させる開口部６４を設けている。このため、電気抵抗が比較的大きい被覆層６１を設けた場合であっても、主面側電極パッド２４と電力用半導体素子１２とをつなぐ経路や裏面側電極パッド２５と受動部品１３とをつなぐ経路の電気抵抗を低く抑えることができる。しかも、被覆層６１は、基板本体２３を構成するセラミック材料と同じセラミック材料（アルミナ）を含むため、基板本体２３との熱膨張差が小さくなっている。その結果、被覆層６１が基板本体２３に密着しやすくなるため、電極パッド２４，２５を確実に補強することができる。また、被覆層６１は、アルミナを含むことによって硬度が高くなるため、被覆層６１においてエッジとなる部分（具体的には、側面被覆部６２と頭部６３との接続部分など）が変形しにくくなる。
【００５４】
（５）本実施形態では、電極パッド２４，２５の被覆層６１に開口部６４が形成されている。このため、電力用半導体素子１２や受動部品１３のバンプは、開口部６４内に入り込んだ状態で電極パッド２４，２５上に接合されるようになる。その結果、バンプが開口部６４の内面を覆う表面金属層７１の表面に接触するなどしてバンプの位置ずれが防止されるため、電極パッド２４，２５とバンプとの接続不良を防止することができる。即ち、バンプとの接続に適した電極パッド２４，２５を備えることにより、セラミック配線基板１１の信頼性を向上させることが可能となる。
【００５５】
なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。
【００５６】
・上記実施形態の電極パッド２４，２５は、被覆層６１が銅層５１の上面５２外周部及び側面５３に密着していた。しかし、図１０のセラミック配線基板９１に示されるように、電極パッド９６は、被覆層９２が銅めっき層９３（銅層）の上面９５外周部のみに密着するものであってもよい。即ち、被覆層９２と銅めっき層９３の側面９４との間には隙間があってもよい。なお、被覆層９２は、銅めっき層９３の側面９４との間の隙間に加えて、銅めっき層９３の上面９５との間にも隙間があってもよい。
【００５７】
・上記実施形態では、主面側電極パッド２４及び裏面側電極パッド２５の両方が、厚く（５０μｍ以上に）形成された銅めっき層５１や、銅めっき層５１の上面５２外周部及び側面５３を覆うとともに基板主面２１に接続される被覆層６１を含んで構成されていた。しかし、主面側電極パッド２４のみが、上記の銅めっき層５１や被覆層６１を含んで構成されていてもよい。
【００５８】
・上記実施形態では、ビア導体２７が、２つのビア導体部３１をセラミック層３２の積層方向に連結することによって構成されていた。しかし、ビア導体２７は、基板本体２３の基板主面２１から基板裏面２２に延びる１本の導体であってもよい。
【００５９】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００６０】
（１）上記手段１において、前記被覆層は、前記銅層の上面の外周縁から前記銅層の上面中央部に向けて張り出してなる上面被覆部を備え、前記上面被覆部の張出量は１００μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とするセラミック配線基板。
【００６１】
（２）上記手段１において、前記被覆層は、前記銅層の上面の外周縁から前記銅層の上面中央部に向けて張り出してなる上面被覆部を備え、前記上面被覆部の厚さは１０μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とするセラミック配線基板。
【００６２】
（３）上記手段１において、前記被覆層は、前記銅層の上面中央部を露出させる開口部を有し、前記電極パッドは断面凹状をなしていることを特徴とするセラミック配線基板。
【００６３】
（４）上記手段１において、前記電力用半導体素子は、２００℃以上の温度に発熱するパワー半導体素子であることを特徴とするセラミック配線基板。
【００６４】
（５）上記手段１において、前記電力用半導体素子は、１０Ａ以上の電流が流れるパワー半導体素子であることを特徴とするセラミック配線基板。
【００６５】
（６）上記手段１において、前記基板本体は、ビア導体部が設けられた複数のセラミック層を積層配置してなり、前記ビア導体は、複数の前記ビア導体部を前記セラミック層の積層方向に連結することによって構成され、複数の前記ビア導体部は、前記セラミック層の積層方向において同軸上に配置されていることを特徴とするセラミック配線基板。
【００６６】
（７）上記手段２において、前記被覆層形成工程後、パラジウムめっきまたはニッケル−金めっきを行うことにより、前記銅層の上面上、及び、前記被覆層の表面上に表面金属層を形成する表面金属層形成工程を行うことを特徴とするセラミック配線基板の製造方法。
【００６７】
（８）セラミック材料を用いて基板主面を有する板状に形成される基板本体と、前記基板主面上に配置される電極パッドとを備えるセラミック配線基板、及び、前記基板主面側に搭載され、前記電極パッドに電気的に接続される電力用半導体素子からなるセラミックパッケージであって、前記電極パッドは、前記基板主面上に形成される薄膜層と、前記薄膜層の上面全体の上に形成される銅層と、銅及び前記基板本体を構成する前記セラミック材料と同種の無機材料を主体として構成され、前記銅層の上面外周部及び側面を覆うとともに前記基板主面に接続される被覆層とを含んで構成されることを特徴とするセラミックパッケージ。
【符号の説明】
【００６８】
１１，９１…セラミック配線基板
１２…電力用半導体素子
２１…基板主面
２３…基板本体
２４…電極パッドとしての主面側電極パッド
４１…薄膜層
４４…薄膜層の上面
５１，９３…銅層としての銅めっき層
５２，９５…銅層の上面
５３，９４…銅層の側面
６１，９２…被覆層
９６…電極パッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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