(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
該絶縁基板の主面に形成された端子と、
該端子に接続され前記絶縁基板の前記主面上に延びる配線と
を備える配線基板であって、
前記端子および前記配線は前記絶縁基板上に下から順に下地金属層、主導体層、保護層を備えており、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保護層のみに切れ目が形成されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
絶縁基板と、
該絶縁基板の主面に形成された端子と、
該端子に接続され前記絶縁基板の前記主面上に延びる配線と
を備える配線基板であって、
前記端子および前記配線は前記絶縁基板上に下から順に下地金属層、主導体層、保護層を備えており、前記端子を平面視で複数の領域に分割するように前記保護層のみに切れ目が形成されていることを特徴とする配線基板。
【請求項３】
前記切れ目は、前記主導体層が露出しないように形成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。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線基板と、前記端子に接続された電子部品とを具備す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、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および電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セラミック等の絶縁基板を備えた配線基板における配線パターンの形成にあたっては、グリーンシート表面に高融点金属の導体ペーストをスクリーン印刷法等により厚膜印刷した後に焼成する厚膜方法が採用されていた。近年、配線基板は配線パターンの高密度化および寸法精度の向上が要求されてきていることから、絶縁基板の上面に形成される配線等の導体形成をイオンプレーティング法やスパッタ法や蒸着法等の薄膜方法で行う薄
膜配線基板が採用されてきている。この薄膜配線の層構成は、絶縁基板の上面に下地金属層、主導体層を順次積層したものであった（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
このような薄膜配線基板にＬＥＤ等の発光素子を搭載して自動車のヘッドライトや街路灯用の用途として用いた場合には、配線には高い防錆信頼性が要求される。その際、主導体層に電気抵抗を低くするための低抵抗の銅を用いた場合には、この銅の腐食を防止するための腐食防止用の保護層（例えばニッケル層）を主導体層（銅）の表面に形成し、保護層の厚みを厚くして防錆性を向上させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭64−11394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、従来の配線基板のように、保護層の厚みが厚くなると、防錆性は向上するものの、保護層に残留する残留応力により下地金属層の絶縁基板に対する接続強度低下が発生し易くなるという問題があった。さらに、発光素子等の発熱する素子を端子に搭載すると、端子に熱応力が発生し、この熱応力と上述した保護層の残留応力とが相まって、端子が剥がれやすくなるという問題があった。
【０００６】
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、応力が低減され、端子の剥がれが抑制された配線基板および電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の配線基板の第１の形態は、絶縁基板と、該絶縁基板の主面に形成された端子と、該端子に接続され前記絶縁基板の前記主面上に延びる配線とを備える配線基板であって、前記端子および前記配線は前記絶縁基板上に下から順に下地金属層、主導体層、保護層を備えており、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保護層のみに切れ目が形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の配線基板の第２の形態は、絶縁基板と、該絶縁基板の主面に形成された端子と、該端子に接続され前記絶縁基板の前記主面上に延びる配線とを備える配線基板であって、前記端子および前記配線は前記絶縁基板上に下から順に下地金属層、主導体層、保護層を備えており、前記端子を平面視で複数の領域に分割するように前記保護層のみに切れ目が形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の電子装置は、上記構成の本発明の配線基板と、前記端子に接続された電子部品とを具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の配線基板の第１の形態によれば、端子および配線は絶縁基板上に下から順に下地金属層、主導体層、保護層を備えており、配線の端子との接続部において配線の幅方向に渡って保護層のみに切れ目が形成されていることから、切れ目によって端子部分の保護層に残留した残留応力を低減させることができるので、下地金属層に加わる応力が低減され、端子が絶縁基板から剥離し難い高い接続信頼性を有する配線基板とすることができる。
【００１１】
本発明の配線基板の第２の形態によれば、端子および配線は絶縁基板上に下から順に下地金属層、主導体層、保護層を備えており、端子を平面視で複数の領域に分割するように保護層のみに切れ目が形成されていることから、切れ目によって端子の保護層を分割することで、保護層の残留応力を低減させることができ、その結果、下地金属層に加わる応力
が低減され、端子が絶縁基板から剥離し難い高い接続信頼性を有する配線基板とすることができる。
【００１２】
本発明の電子装置によれば、上記構成の本発明の配線基板と、端子に接続された電子部品とを具備することから、下地金属層に加わる応力が低減され、端子や配線が絶縁基板から剥離し難い高い接続信頼性を有する電子装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は、本発明の配線基板の第１の実施形態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）〜（ｃ）は、本発明の配線基板の第１の実施形態の他の例を示す要部拡大上面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の配線基板の切れ目近傍における断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の配線基板の第２の実施形態を示す要部拡大上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の配線基板および電子装置について、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第１の実施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に示す例では、絶縁基板１の主面に端子２が形成され、該端子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。
【００１５】
本発明の配線基板の第１の実施形態は、図１（ａ），（ｂ）に示す例のように、絶縁基板１と、該絶縁基板１の主面に形成された端子２と、該端子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は絶縁基板１上に下から順に下地金属層、主導体層、保護層を備えており、配線３の端子２との接続部において配線３の幅方向に渡って保護層のみに切れ目９が形成されている。このような構成により、配線基板の腐食防止のために保護層を厚くして、下地金属層に加わる応力が大きくなり易い配線基板においても、切れ目９によって端子２部分の保護層に残留した残留応力を低減させることができるので、下地金属層に加わる応力が低減され、端子２が絶縁基板１から剥離し難い高い接続信頼性を有する配線基板とすることができる。すなわち、保護層のみに切れ目９が形成されていることで端子２から連続した保護層の長さが短くなって、端子２部分の保護層に内在した残留応力が小さくなる。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。
【００１６】
図１（ｂ）に示す例は、切れ目９が配線３の幅方向に渡って連続した溝状に形成されているものである。これに対して、図２（ａ）,（ｂ）に示す例は、複数の切れ目が間隔を
あけて配線３の幅方向に配列されて形成され、ミシン目状の切れ目９となっているものである。切れ目９が図１（ｂ）に示す例のように、連続した溝状である場合が保護層の残留応力を最も低下させることができるので好ましいが、切れ目９が図２（ａ）,（ｂ）に示
す例のように、ミシン目状である場合であっても同様に残留応力を低減することができる。この場合は、配線３の幅に対する複数の切れ目９の長さの合計の割合が50％以上であるのがよい。また、この場合は切れ目９によって保護層が薄くなる部分が少なく、分断されているので、保護層の薄くなった部分のピンホール等から主導体層が腐食したとしても、
腐食が広がり難いものとすることができる。
【００１７】
切れ目９の平面視の形状は、溝状の場合であれば図１（ｂ）に示す例のように直線状であってもよいし、図２（ｃ）に示す例のような楕円形状や円形状の複数の切れ目が連なったような形状であってもよい。図２（ｃ）に示す例のように、複数の切れ目９が連続してつながっている場合は、切れ目９の間の保護層の部分は厚く残っており、且つ一旦溶融しているので、保護層の残留応力は効果的に低減され、且つ腐食に対しては、もし発生したとしても広がり難くなるのでより好ましい。
【００１８】
また、ミシン目状の場合の個々の切れ目９の形状は特に制限はなく、図２（ａ）に示す例のような長方形状であってもよいし、図２（ｂ）に示す例のように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。
【００１９】
図３（ａ）〜（ｃ）に示す例は、切れ目９の深さおよび深さ方向における形成位置を示す例である。図３（ａ）に示す例は、切れ目９が保護層６の厚みと同じ深さに形成されており、保護層６の下に形成されている主導体層５が露出しているものである。
【００２０】
図３（ｂ）〜（ｃ）に示す例のように、切れ目９は主導体層５が露出しないように形成すると、主導体層５が腐食するのを抑えることができるので好ましい。この場合の保護層６の厚みは、５μｍ程度であれば主導体層５の腐食を抑えることができる。また、この場合の切れ目９の位置は図３（ｂ）に示す例のように主導体層５とは反対側であってもよいし、図３（ｃ）に示す例のように主導体層５側であってもよいが、図３（ｂ）に示す例のように主導体層５とは反対側の方が、形成が容易で残りの保護層６の厚みの制御も容易である。
【００２１】
絶縁基板１は複数の絶縁層からなり、該絶縁層は、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。
【００２２】
端子２および配線３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が形成されてなる。そして、図３（ａ）〜（ｃ）に示す例のように、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。表面層８は、はんだ等の接着材で電子部品を接着するために形成されているもので、例えば、はんだと濡れ性のよいＡｕ（金）からなる。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。
【００２３】
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、配線の抵抗を低くすることができるとともに、保護層のＮｉによる応力をＣｕによって緩和することができる。
【００２４】
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の表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、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する。その後、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をウェットエッチング法を用いて除去し、電解めっきあるいは無電解めっき法により、保護層６および拡散防止層７ならびに表面層８を形成する。
【００２５】
切れ目９は、例えばＹＡＧレーザー（ヤグレーザー）等のレーザー照射によって形成される。切れ目９をレーザー照射によって形成すると、一旦切れ目９近傍の保護層６が溶融し、再度固化して緻密な金属になるので、保護層６が薄くなっても、腐食防止の効果は低下し難いものとなる。また、レーザー照射で切れ目９近傍の保護層６が一旦溶融することでも残留応力が開放されることになるので応力緩和の方法として好ましい。さらに、レーザー照射で切れ目９を形成すると、切れ目９の近傍の保護層６表面は酸化してはんだ濡れが悪くなり、はんだの流れ止めとしても機能するようになるので、はんだダム等を形成する必要が無くなり好ましい。
【００２６】
例えば、レーザー照射の中でもＹＡＧレーザーを用いて切れ目９を形成する場合は、金属のレーザー吸収率はＹＡＧレーザーの波長によって異なり、Ｎｉからなる保護層６とＣｕからなる主導体層５とではＹＡＧレーザーのレーザー吸収率が異なるものとなる。例えば基本波長1064μｍのＹＡＧレーザーでは、ＹＡＧレーザーの出力を調節することで、レーザー吸収率が30％のＮｉは溶融し蒸発飛散するものの、保護層６の下の主導体層５のＣｕは、レーザー吸収率が10％以下で溶融飛散しないものとなる。これにより、主導体層５はＹＡＧレーザーにより溶融飛散せず、主導体層５には切れ目９が形成されないので、抵抗値に変化がないものとなる。
【００２７】
切れ目９を、図１（ｂ）に示す例のように溝状に形成する場合は、例えば基本波長が1064μｍのＹＡＧレーザーを用いて、15〜30ｋＨｚの周波数、10〜20Ａの出力で0.1〜5.0ｍｍ／秒程度の走査速度で走査しながら連続してレーザー照射することにより形成することができる。また切れ目９を、図２（ａ）〜（ｃ）に示す例のように複数の切れ目９として形成する場合は、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。
【００２８】
また、切れ目９の形状を、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す例の各々の形状となるようにするには、保護層６と主導体層５の金属の種類や厚み、レーザーの周波数、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）、（ｂ）に示す例の切れ目９は、上述した波長のＹＡＧレーザーで、上述した周波数、出力、レーザー照射時間を調節して形成する。図３（ａ）に示す例では保護層６の厚み分の全てを蒸発飛散させ、図３（ｂ）に示す例では保護層６の厚みの途中までを蒸発飛散させるとよい。また、図３（ｃ）に示す例では、レーザー照射で保護層６を蒸発飛散させる際、レーザー照射により一旦溶融した保護層６が、切れ目９の上部に蓋状に形成され、この蓋状の保護層６により主導体層５が露出することがないものとなる。
【００２９】
また切れ目９は別の方法で形成してもよい。例えば、主導体層５を形成した後に切れ目９を形成する位置にレジスト膜を形成して保護層６を形成した後にレジストを剥離すると、レジスト膜を形成した位置には保護層６が形成されずに、図３（ａ）に示す例のような、主導体層５が露出する、保護層６の厚みと同じ深さの切れ目９が形成される。ただし、切れ目９の底に主導体層５が露出しているので、この主導体層５が腐食しないようにコーティングするのが好ましい。このコーティングは、例えば、上述したようにＡｕの表面層８を電解めっきあるいは無電解めっき法により形成する際、切れ目９の底に露出した主導体層５の表面にもＡｕが形成されることとなり、これが主導体層５のコーティングとなる。図３（ｂ）に示す例のような切れ目９は、主導体層５を形成してその上に切れ目９と主導体層５との間の厚みの下部の保護層６を形成した後に、切れ目９を形成する位置に、切れ目９の深さ（高さ）のレジスト膜を形成して同様の厚みの上部の保護層６を形成すればよい。
【００３０】
さらに、切れ目９の周辺部は、酸化されていることが好ましい。この場合は、端子２にはんだ等のろう付けによって電子部品を搭載し接続した場合に、はんだの流れが切れ目９で止まるので、改めてはんだダムを形成しなくとも、電子部品の接続にあずかるはんだの厚みが薄くなることを防ぎ、はんだの量を確保できるので、電子部品が剥がれ落ちることが抑制された接続信頼性の高い配線基板とすることができる。すなわち、切れ目９の周辺部の金属が酸化することで、酸化した部分にははんだが濡れにくくなり、はんだの流れが切れ目９で止まることとなる。酸化はＹＡＧレーザーのように比較的波長の長いレーザーを用いると切れ目９の近傍まで広がり易くなるのではんだダムとしての効果は高くなる。
【００３１】
本発明の配線基板の第２の実施形態は、図４（ａ）〜（ｃ）に示す例のように、保護層６のみに形成される切れ目９が、端子２を平面視で複数の領域に分割するように形成されている点において第１の実施形態と異なり、その他の点については同様の構成である。このような構成により、端子２の寸法が大きくなった場合でも、切れ目９によって端子２を複数に分割することで端子２の保護層６の長さが短くなるので、保護層６の残留応力を低減させることができ、その結果、下地金属層４に加わる応力が低減され、端子２が絶縁基板１から剥離し難い高い接続信頼性を有する配線基板とすることができる。
【００３２】
図４（ａ）に示す例は、切れ目９が端子２の周縁部に、端子２の外周に沿った溝状に形成されているものであり、図４（ｂ）に示す例は、溝状の切れ目９が、端子２の外辺のそれぞれに沿って端子２の端部まで縦横に形成されているものであり、図４（ｃ）に示す例は、図４（ａ）に示す例の切れ目９がミシン目状に形成されているものである。図４（ａ）に示す例のように、溝状の切れ目９が端子２の周縁部に形成されている場合は、端子２の内側の残留応力を全周にわたり効果的に緩和することができる。また図４（ｂ）に示す例のように、溝状の切れ目９が端子２の端部まで縦横に形成されている場合は、端子２の内側領域の残留応力を全周にわたり効果的に緩和することができるとともに、端子２の外側領域も分割することで残留応力の大きい外側領域の残留応力もより効果的に低下させることができるので、端子２全体の残留応力をより低下させることができる。図４（ｂ）に示す例のように端子２の平面視の形状が四角形状である場合は、四角形の角部で残留応力が大きくなるので、図４（ｂ）に示す例のように角部領域を小さくするように切れ目９を形成すると効果的である。また図４（ｃ）に示す例のように、切れ目９がミシン目状である場合は、第１の実施の形態の場合と同様に、保護層６の薄くなった部分のピンホール等から主導体層５が腐食したとしても、腐食が広がり難いものとすることができる。
【００３３】
切れ目９は、端子２を長さの短い複数の領域に分割するように形成するのであればどのように形成してもよい。切れ目９が多い方が分割された領域の長さが短くなって残留応力を小さくすることができるが、切れ目９を多くし過ぎると端子２に電子部品をはんだ等の接合材で接合する際に、接合され難い部分が増えて接続信頼性が低下してしまう場合もある。よって、少ない切れ目９で効率よく残留応力の低減を図るには、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す例のように、平面視で内側領域と外側領域とに分けるように、端子２の周縁部に形成するのが好ましい。
【００３４】
端子２の内側だけに電子素子や電子部品をろう材で接続したい場合は、切れ目９がレーザー照射によって端子２を外側と内側とに分けるように形成されていると切れ目９の近傍の保護層６表面は酸化してはんだ濡れが悪くなり、はんだの流れ止めとしても機能するようになるのではんだダムを別に形成する必要が無くなり好ましい。
【００３５】
第２の実施形態は、第１の実施形態の構成を組み合わせることでより効果的なものとなる。特に図４（ａ）および図４（ｃ）のように切れ目９が端子の端部まで形成されていない場合には有効である。
【００３６】
本発明の電子装置は、上記構成の本発明の配線基板と、端子２に接続された電子部品（図示せず）とを具備するものである。このような構成により、下地金属層４に加わる応力が低減され、端子２や配線３が絶縁基板１から剥離し難い高い接続信頼性を有する電子装置とすることができる。
【００３７】
電子部品は、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）等の電子部品であり、これらの電子部品は、例えばろう材等の接着材を介して接続される。
【符号の説明】
【００３８】
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  ：切れ目
【図１】
0005806137.tif 000002
【図２】
0005806137.tif 000003
【図３】
0005806137.tif 000004
【図４】
0005806137.tif 000005