(57)【要約】【課題】セラミック基板上の金属回路層に金属リードを溶接により接続してなる回路装置において、金属リードのセラミック基板への接合強度を確保し、金属リードの剥離を極力防止する。【解決手段】セラミック基板１０の一面に孔部１１を設け、孔部１１の上に、一部が孔部１１内に入り込んだ状態で金属回路層２０と電気的に接続された導体ボール３０を設け、導体ボール３０の上に金属リード４０を配置し、導体ボール３０と金属リード４０とを溶接する。導体ボール３０の一部が孔部１１に入り込むことによるアンカー効果により、導体ボール３０とセラミック基板１０との接合強度を確保するとともに、導体ボール３０と金属リード４０との溶接による接合強度を確保する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックよりなるセラミック基板（１０）と、前記セラミック基板（１０）の一面上に形成された金属回路層（２０）と、前記金属回路層（２０）に電気的に接続された金属リード（４０）とを有する回路装置において、
前記セラミック基板（１０）の一面には、当該一面に開口する孔部（１１）が設けられており、
前記孔部（１１）の上には、一部が前記孔部（１１）内に入り込んだ状態で前記金属回路層（２０）と電気的に接続された導体（３０）が設けられており、
前記導体（３０）の上に前記金属リード（４０）が配置され、前記導体（３０）と前記金属リード（４０）とが溶接されていることを特徴とする回路装置。
【請求項２】
前記導体（３０）と前記金属リード（４０）との溶接は、レーザ溶接もしくは電子ビーム溶接により行われていることを特徴とする請求項１に記載の回路装置。
【請求項３】
前記導体（３０）と前記金属リード（４０）との溶接部においては、
前記金属リード（４０）と前記導体（３０）とが溶け合ってなる溶融部（５０）が、前記金属リード（４０）における前記導体（３０）とは反対側に位置する表面から前記金属リード（４０）の内部を通って前記導体（３０）にまで、連続して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の回路装置。
【請求項４】
前記孔部（１１）の内面は粗化されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の回路装置。
【請求項５】
前記孔部（１１）の内面には活性金属よりなる活性金属層（１３）が設けられており、この活性金属層（１３）と前記導体（３０）における前記孔部（１１）に入り込んだ部分とが密着していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の回路装置。
【請求項６】
前記導体（３０）にＴｉが含有されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の回路装置。
【請求項７】
前記孔部（１１）は複数個であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の回路装置。
【請求項８】
前記導体（３０）と前記金属リード（４０）との溶接部以外の部位にて、前記金属リード（４０）を前記セラミック基板（１０）に支持するリード支持部（６０〜６２）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の回路装置。
【請求項９】
前記セラミック基板（１０）に対する前記金属リード（４０）の位置決めを行うための位置決め部（７０、７１）が、前記セラミック基板（１０）および前記金属リード（４０）の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の回路装置。
【請求項１０】
前記金属リード（４０）には、前記導体（３０）と前記金属リード（４０）との溶接部に加わる応力を緩和する応力緩和部（８０）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の回路装置。
【請求項１１】
セラミックよりなるセラミック基板（１０）の一面上に金属回路層（２０）を形成するとともに、前記セラミック基板（１０）の一面に当該一面に開口する孔部（１１）を設ける第１の工程と、
次に、前記セラミック基板（１０）の一面において前記孔部（１１）の上に導体（３０）を配置し、前記導体（３０）の一部を前記孔部（１１）内に入り込ませた状態で前記導体（３０）と前記金属回路層（２０）とを電気的に接続するとともに、前記導体（３０）と前記金属リード（４０）とを溶接する第２の工程とを備える回路装置の製造方法であって、
前記第２の工程では、前記孔部（１１）の上への前記導体（３０）の配置、および、前記導体（３０）と前記金属回路層（２０）との電気的接続を行った後、前記導体（３０）の上に前記金属リード（４０）を搭載し、前記導体（３０）と前記金属リード（４０）との溶接を行うことを特徴とする回路装置の製造方法。
【請求項１２】
セラミックよりなるセラミック基板（１０）の一面上に金属回路層（２０）を形成するとともに、前記セラミック基板（１０）の一面に当該一面に開口する孔部（１１）を設ける第１の工程と、
次に、前記セラミック基板（１０）の一面において前記孔部（１１）の上に導体（３０）を配置し、前記導体（３０）の一部を前記孔部（１１）内に入り込ませた状態で前記導体（３０）と前記金属回路層（２０）とを電気的に接続するとともに、前記導体（３０）と前記金属リード（４０）とを溶接する第２の工程とを備える回路装置の製造方法であって、
前記第２の工程では、前記導体（３０）を前記金属リード（４０）へ取り付けた後、前記孔部（１１）の上への前記導体（３０）の配置、前記導体（３０）と前記金属回路層（２０）との電気的接続、および、前記導体（３０）と前記金属リード（４０）との溶接を行うことを特徴とする回路装置の製造方法。
【請求項１３】
セラミックよりなるセラミック基板（１０）と、前記セラミック基板（１０）の一面上に形成された金属回路層（２０）と、前記金属回路層（２０）に電気的に接続された金属リード（４０）とを有する回路装置の製造方法において、
前記セラミック基板（１０）として、前記一面に開口する孔部（１１）を有するものを用意し、
前記セラミック基板（１０）の一面において前記孔部（１１）の上に前記金属リード（４０）を配置するとともに、前記金属リード（４０）と前記金属回路層（２０）とを接触させ、
続いて、前記金属リード（４０）と前記金属回路層（２０）とを溶接により接合するとともに、この溶接により溶融した前記金属リード（４０）の一部を前記孔部（１１）内に入り込ませることを特徴とする回路装置の製造方法。
【請求項１４】
前記導体（３０）と前記金属リード（４０）との溶接は、レーザ溶接もしくは電子ビーム溶接により行うことを特徴とする請求項１３に記載の回路装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックよりなるセラミック基板上の金属回路層に金属リードを溶接により接続してなる回路装置、および、そのような回路装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の回路装置としては、セラミックよりなるセラミック基板と、セラミック基板の一面上に形成された金属回路層と、金属回路層に電気的に接続された金属リードとを有するものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、従来では、セラミック基板上の金属回路層と金属リードとを、超音波溶接により直接接続している。金属リードを超音波溶接で接続する場合、部材同士の塑性流動により接続するため熱による影響が少ないことや、回路基板としての電気的損失を小さくできる、といった利点が挙げられる。
【特許文献１】特開２００２−９１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、金属回路層と金属リードとを超音波溶接する場合、セラミック基板と金属回路層との界面に熱的衝撃は少ないものの、金属回路層と金属リードとの界面の接合強度に比べ、セラミック基板と金属回路層との界面の接合強度が非常に弱い。そのため、信頼性的に、後者の界面の剥がれが発生し、セラミック基板から金属リードが剥離しやすいという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、セラミック基板上の金属回路層に金属リードを溶接により接続してなる回路装置において、金属リードのセラミック基板への接合強度を確保し、金属リードの剥離を極力防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、セラミック基板（１０）の一面には、当該一面に開口する孔部（１１）を設け、孔部（１１）の上に、一部が孔部（１１）内に入り込んだ状態で金属回路層（２０）と電気的に接続された導体（３０）を設け、導体（３０）の上に金属リード（４０）を配置し、導体（３０）と金属リード（４０）とを溶接したことを、第１の特徴とする。
【０００７】
それによれば、導体（３０）の一部が孔部（１１）に入り込むことで、それによるアンカー効果により、導体（３０）とセラミック基板（１０）との接合強度が確保されるとともに、導体（３０）と金属リード（４０）との接合については、溶接による接合強度が確保される。そのため、本発明によれば、金属リード（４０）のセラミック基板（１０）への接合強度を確保し、金属リード（１０）の剥離を極力防止することができる。
【０００８】
ここで、導体（３０）と金属リード（４０）との溶接は、レーザ溶接もしくは電子ビーム溶接により行われていることが好ましい。超音波溶接では、フリーな状態の金属リード（４０）が共振を起こしてしまい、溶接しにくいが、レーザ溶接や電子ビーム溶接といった非接触的溶接を採用すれば、そのような問題を回避できる。
【０００９】
そして、導体（３０）と金属リード（４０）との溶接をレーザ溶接もしくは電子ビーム溶接により行えば、導体（３０）と金属リード（４０）との溶接部において、金属リード（４０）と導体（３０）とが溶け合ってなる溶融部（５０）が、金属リード（４０）における導体（３０）とは反対側に位置する表面から金属リード（４０）の内部を通って導体（３０）にまで、連続して形成されたものにできる（後述の図１等参照）。
【００１０】
また、孔部（１１）の内面を粗化されたものにすれば、孔部（１１）の内面のアンカー効果がより向上する（後述の図６参照）。
【００１１】
また、孔部（１１）の内面に、活性金属よりなる活性金属層（１３）を設け、この活性金属層（１３）と導体（３０）における孔部（１１）に入り込んだ部分とが密着しているものにすれば、導体（３０）とセラミック基板（１０）との密着強度が向上する（後述の図７参照）。
【００１２】
また、導体（３０）に活性金属であるＴｉを含有させてもよい。この場合も、導体（３０）とセラミック基板（３０）との密着強度が向上する。
【００１３】
また、孔部（１１）は１個でもよいが、複数個とすることにより、上記したアンカー効果のさらなる向上が期待できる。
【００１４】
また、導体（３０）と金属リード（４０）との溶接部以外の部位にて、金属リード（４０）をセラミック基板（１０）に支持するリード支持部（６０〜６２）を設けてもよい（後述の図８〜図１０参照）。それによれば、溶接部以外の部位にて金属リード（４０）がセラミック基板（１０）に支持されるため、金属リード（４０）の接合強度確保の点で好ましい。
【００１５】
また、セラミック基板（１０）に対する金属リード（４０）の位置決めを行うための位置決め部（７０、７１）を、セラミック基板（１０）および金属リード（４０）の少なくとも一方に設ければ、金属リード（４０）をセラミック基板（１０）に取り付ける際の位置決めが容易になる（後述の図１１、図１２参照）。
【００１６】
また、金属リード（４０）に、導体（３０）と金属リード（４０）との溶接部に加わる応力を緩和する応力緩和部（８０）を設ければ、溶接部に加わる応力が緩和され、金属リード（４０）の接合強度確保の点で好ましい（後述の図１３参照）。
【００１７】
また、本発明は、回路装置の製造方法として、セラミック基板（１０）の一面上に、金属回路層（２０）および当該一面に開口する孔部（１１）を設け、次に、孔部（１１）の上への導体（３０）の配置、および、導体（３０）と金属回路層（２０）との電気的接続を行った後、導体（３０）の上に金属リード（４０）を搭載し、導体（３０）と金属リード（４０）との溶接を行うことを、第２の特徴とする（後述の図４参照）。
【００１８】
また、本発明は、回路装置の製造方法として、セラミック基板（１０）の一面上に、金属回路層（２０）および当該一面に開口する孔部（１１）を設け、次に、導体（３０）を金属リード（４０）へ取り付けた後、孔部（１１）の上への導体（３０）の配置、導体（３０）と金属回路層（２０）との電気的接続、および、導体（３０）と前記金属リード（４０）との溶接を行うことを、第３の特徴とする（後述の図５参照）。
【００１９】
ここで、第２の特徴を有する製造方法では、セラミック基板（１０）側に導体（３０）を設けた後、導体（３０）に金属リード（４０）を取り付けるが、第２の特徴を有する製造方法では、あらかじめ導体（３０）を金属リード（４０）に取り付けた後、セラミック基板（１０）側に導体（３０）を取り付ける。
【００２０】
このように両製造方法では、セラミック基板（１０）、導体（３０）および金属リード（４０）の取り付け順序が異なるが、これら第２の特徴を有する製造方法および第３の特徴を有する製造方法によれば、上記第１の特徴を有する回路装置を適切に製造することができる。
【００２１】
さらに、本発明は、回路装置の製造方法として、セラミック基板（１０）として、一面に開口する孔部（１１）を有するものを用意し、セラミック基板（１０）の一面において孔部（１１）の上に金属リード（４０）を配置するとともに、金属リード（４０）と金属回路層（２０）とを接触させ、続いて、金属リード（４０）と金属回路層（２０）とを溶接により接合するとともに、この溶接により溶融した金属リード（４０）の一部を孔部（１１）内に入り込ませることを、第４の特徴とする（後述の図１５参照）。
【００２２】
それによれば、金属リード（４０）の一部が孔部（１１）に入り込むことで、それによるアンカー効果により、金属リード（４０）とセラミック基板（１０）との接合強度が確保されるため、上記のような導体を用いなくても、金属リード（４０）のセラミック基板（１０）への接合強度を確保し、その剥離を極力防止することができる。
【００２３】
この第４の特徴を有する製造方法の場合、導体（３０）と金属リード（４０）との溶接は、レーザ溶接もしくは電子ビーム溶接により行うことができる。
【００２４】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る回路装置１００の概略断面構成を示す図であり、図２は、図１中のセラミック基板１０の単体構成図であり、図３は、この回路装置１００におけるセラミック基板１０の一面上の概略平面構成を示す図である。なお、図３では、金属リード４０および導体ボール３０は、セラミック基板１０との位置関係を示すため、破線にて示してある。
【００２７】
回路装置１００は、大きくは、セラミックよりなるセラミック基板１０と、セラミック基板１０の一面上に形成された金属回路層２０と、金属回路層２０に導体３０を介して電気的に接続された金属リード４０とを備えて構成されている。
【００２８】
セラミック基板１０は、アルミナや窒化珪素などのセラミックよりなる配線基板である。このセラミック基板１０は、単層基板でも、セラミックよりなる層が複数積層された積層基板でもよい。このようなセラミック基板１０は、一般的なセラミック基板と同様に、グリーンシートを焼成することにより形成できる。
【００２９】
セラミック基板１０の一面上には、この金属回路層２０が形成されている。この金属回路層２０は、配線基板としてのセラミック基板１０における配線の一部として構成されている。この金属回路層２０は、たとえば、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）などの導体ペーストにより形成された厚膜、または、メッキ膜などにより構成されている。
【００３０】
ここで、図１〜図３に示されるように、セラミック基板１０の一面には、当該一面に開口する孔部１１が設けられている。この孔部１１は、１個でもよいが、ここでは複数個設けられている。この孔部１１は、セラミック基板１０を形成するときのグリーンシートの段階で穴あけ加工等により形成したり、セラミック基板１０の焼成後にレーザや切削加工などによる穴あけ加工によって形成することができる。
【００３１】
ここでは、孔部１１は丸孔形状であり、セラミック基板１０の一面のうち金属回路層２０が位置する部位すなわち金属回路層２０の内部に配置されるとともに、金属回路層２０の外側にも配置されている。たとえば、１個の孔部１１の径は０．１ｍｍ〜０．３ｍｍであり、深さは０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであることが好ましい。また、このように複数個配置された孔部１１について、その配置密度は、１個／ｍｍ2〜２個／ｍｍ2であることが好ましい。
【００３２】
また、セラミック基板１０の一面上において、孔部１１の上には導体としての導体ボール３０が設けられている。この導体ボール３０は、ワイヤボンディング法により配設されたＡｕやＣｕなどや、印刷法などにより配設されたはんだなどの導体材料よりなるもので、実際には、全体として球状のものが潰れたような形状をなしている。
【００３３】
ここで、導体ボール３０は、ワイヤボンディング法による加熱・加圧や、はんだの流動性などを利用して、孔部１１の上に配置されることにより、その一部が孔部１１内に入り込んだ状態となっている。そして、導体ボール３０は、その一部が孔部１１に食い込んだ状態で金属回路層２０と接触して電気的に接続されている。
【００３４】
また、ここで、孔部１１は、一般のセラミック基板に設けられるビアホールとして形成してもよいが、このとき、孔部１１の内面と金属回路層２０と導体ボール３０とを、Ｃｕ、Ａｕもしくはそのいずれか１つを含む合金などの同一金属からなるものにすることが好ましい。
【００３５】
また、金属リード４０は、導体ボール３０の上に配置されており、導体ボール３０と金属リード４０とは溶接されて電気的に接続されている。この金属リード４０は、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｆｅ合金などの板材からなる。また、図示しないが、導体ボール３０との接合性を考慮すれば、金属リード４０の表面には、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄなどよりなるめっきが施されていることが望ましい。
【００３６】
ここで、本実施形態では、導体ボール３０と金属リード４０との溶接は、レーザ溶接もしくは電子ビーム溶接により行われている。これらレーザ溶接や電子ビーム溶接は、一般的な溶接方法を採用できる。
【００３７】
そのため、図１に示されるように、導体ボール３０と金属リード４０との溶接部においては、金属リード４０と導体ボール３０とが溶け合ってなる溶融部５０が、金属リード４０における導体ボール３０とは反対側に位置する表面から金属リード４０の内部を通って導体ボール３０にまで、連続して形成されている。
【００３８】
こうして、金属リード４０は、導体ボール３０を介して金属回路層２０と電気的に接続されており、この金属リード４０は、外部の図示しない配線部材に対して電気的に接続されるようになっている。それにより、回路装置１００と外部とは金属リード４０を介して、電気的に接続されるようになっている。
【００３９】
なお、本実施形態の回路装置１００においては、セラミック基板１０には、図示しないＩＣチップ、抵抗素子、コンデンサ素子などの実装部品が実装されている。そして、これら実装部品は、金属回路層２０とともに回路装置１００における回路を構成しており、当該回路装置１００は、金属リード４０を介して外部との電気的なやりとりが可能になっている。
【００４０】
次に、本実施形態の回路装置１００の製造方法について、図４を参照して述べる。図４は、本回路装置１００の製造方法を示す工程図であり、各工程におけるワークの断面を示している。
【００４１】
まず、図４（ａ）に示されるように、セラミック基板１０を用意する第１の工程を行う。このセラミック基板１０は、その一面上に、上記した厚膜やめっきなどによって金属回路層２０が形成されるとともに、上記した穴あけ加工などにより孔部１１が形成されたものである。
【００４２】
この第１の工程を行った後、第２の工程を行う。まず、セラミック基板１０の一面において孔部１１の上に、上記したワイヤボンディングやはんだ印刷などの手法を用いて、導体ボール３０を配置する。
【００４３】
このとき、図４（ａ）に示されるように、これら手法により、導体ボール３０の一部が孔部１１に入り込んだ状態で、導体ボール３０と金属回路層２０とが電気的に接続される。こうして、孔部１１の上への導体ボール３０の配置および導体ボール３０と金属回路層２０との電気的接続が行われる。
【００４４】
さらに、第２の工程では、次に、図４（ｂ）に示されるように、導体ボール３０の上に金属リード４０を搭載する。このとき、金属リード４０は導体ボール３０の上に単純に接触させて置くだけでもよいが、両部材３０、４０を熱圧着させるようにしてもよい。
【００４５】
次に、第２の工程では、導体ボール３０と金属リード４０とをレーザ溶接もしくは電子ビーム溶接により溶接する。このとき、レーザもしくは電子ビームは、金属リード４０における導体ボール３０とは反対側の表面（図４（ｃ）中の金属リード４０の上面）に照射される。
【００４６】
それにより、図４（ｃ）に示されるような導体ボール３０と金属リード４０とが溶け合った上記溶融部５０が形成され、両者３０、４０が接合される。こうして、第２の工程が終了し、本実施形態において、セラミック基板１０と、セラミック基板１０の一面上に形成された金属回路層２０と、金属回路層２０に電気的に接続された金属リード４０とを有する回路装置１００ができあがる。
【００４７】
ところで、本実施形態によれば、セラミック基板１０の一面に、当該一面に開口する孔部１１を設け、孔部１１の上に導体ボール３０を設け、この導体ボール３０と金属回路層２０とを電気的に接続するとともに、導体ボール３０の一部を孔部１１内に入り込ませた状態とし、さらに、導体ボール３０の上に金属リード４０を配置し、導体ボール３０と金属リード４０とを溶接している。
【００４８】
それによれば、導体ボール３０の一部が孔部１１に入り込んでいる、すなわち、導体ボール３０がセラミック基板１０に食い込んでいることで、それによるアンカー効果が発揮され、導体ボール３０とセラミック基板１０との接合強度が確保される。それとともに、導体ボール３０と金属リード４０との接合については、溶接によって接合強度が確保される。
【００４９】
このように、本実施形態によれば、従来では直接、超音波溶接によって接続していた金属リード４０と金属回路層２０との接続を、導体ボール３０を介して行うことで、金属リード４０のセラミック基板１０への接合強度を確保し、金属リード１０の剥離を極力防止することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、導体ボール３０と金属リード４０との溶接を、レーザ溶接もしくは電子ビーム溶接により行っている。従来のような超音波溶接では、金属リード４０の溶接時に、フリーな状態の金属リード４０が、溶接の超音波によって共振を起こしてしまい、溶接しにくい。
【００５１】
しかし、本実施形態のように、レーザ溶接や電子ビーム溶接であれば、溶接対象物に溶接治具が接触したり、溶接対象物に振動が加わることはない。つまり、これらレーザ溶接や電子ビーム溶接は非接触的溶接であり、これらの溶接方法を採用すれば、上記した超音波溶接における共振の問題を回避することができ、溶接が行われやすく、接合信頼性の点で好ましい。
【００５２】
また、本実施形態では、溶接時に、金属リード４０と金属回路層２０との間に導体ボール３０を介在させることにより、レーザ溶接・電子ビーム溶接の熱的影響を緩和することができるという利点もある。
【００５３】
また、このような本実施形態の効果を適切に発揮するための溶接部の寸法構成等について、具体的な一例を述べておく。まず、金属リード４０の厚さ（図１中の上下方向の厚さ）については、たとえば０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であり、この金属リード４０の表面に上記したＳｎ、Ｎｉなどのめっきが施されている場合は、当該めっきの厚さは１μｍ〜３μｍ程度である。また、導体ボール３０の高さは０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度であり、金属回路層２０の厚さは０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度である。
【００５４】
また、上記図３に示される例では、孔部１１は、セラミック基板１０の一面のうち金属回路層２０が位置する部位、および、金属回路層２０の外側の部位の両部位に配置されていた。
【００５５】
ここで、上記した孔部１１による効果を鑑みれば、孔部１１は、セラミック基板１０の一面のうち金属回路層２０が位置する部位のみに設けられていてもよいし、金属回路層２０の外側の部位のみに設けられていてもよい。つまり、導体ボール３０が金属回路層２０と接して電気的に接続されつつ、孔部１１にも一部が入り込むように、孔部１１が配置されていればよい。
【００５６】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る回路装置１００の製造方法を示す工程図であり、各工程におけるワークの断面を示している。本実施形態の製造方法は、最終的に上記第１実施形態に示したものと同様の回路装置１００を製造するものであるが、第２の工程における手順を変形したものである。
【００５７】
上記図４に示される回路装置１００の製造方法では、第１の工程でセラミック基板１０を用意し、続く第２の工程では、セラミック基板１０側に導体ボール３０を設けた後、導体ボール３０に金属リード４０を搭載していた。
【００５８】
それに対して、本実施形態の製造方法では、第１の工程によって、一面上に金属回路層２０および孔部１１を有するセラミック基板１０を用意し、続く第２の工程では、図５（ａ）に示されるように、導体ボール３０を孔部１１および金属回路層２０の上に配置する前に、あらかじめ導体ボール３０を金属リード４０へ取り付けておく。
【００５９】
この導体ボール３０の金属リード４０への取り付けは、上記したワイヤボンディングやはんだ印刷などの手法を用いて行うことができる。第２の工程では、その後、図５（ｂ）に示されるように、金属リード４０に取り付けられた状態の導体ボール３０を、孔部１１および金属回路層２０の上へ搭載する。
【００６０】
この導体ボール３０の搭載は熱圧着により行うことで、導体ボール３０の一部が孔部１１に入り込んだ状態で、導体ボール３０と金属回路層２０とが電気的に接続される。こうして、孔部１１の上への導体ボール３０の配置および導体ボール３０と金属回路層２０との電気的接続が行われる。
【００６１】
さらに、本製造方法の第２の工程においても、図５（ｃ）に示されるように、導体ボール３０と金属リード４０とをレーザ溶接もしくは電子ビーム溶接により溶接する。こうして、第２の工程が終了し、本実施形態によっても上記同様の回路装置１００ができあがる。そして、本実施形態の回路装置１００によっても、上記第１実施形態と同様の効果が発揮される。
【００６２】
（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態に係る回路装置１０１の概略断面構成を示す図である。本実施形態の回路装置１０１は、上記第１実施形態の回路装置と比べて、「孔部１１の内面を粗化した」ところが相違する。
【００６３】
図６に示されるように、孔部１１の内面は、粗化された面としての粗化部１２として構成されている。この粗化部１２は、たとえば、粗化されたＮｉめっきにより構成したり、Ｃｕなどのめっき膜を形成しておき、これを粗化エッチングするという一般的な手法により形成することが可能である。
【００６４】
本実施形態によれば、上記第１実施形態に述べた効果に加えて、孔部１１の内面のアンカー効果がより向上し、導体ボール３０とセラミック基板１０との接合強度のさらなる向上が見込まれる。そのため、結果的に、金属リード４０のセラミック基板１０への接合強度を、より強固に確保できると期待される。
【００６５】
（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態に係る回路装置１０２の概略断面構成を示す図である。本実施形態の回路装置１０２は、上記第１実施形態の回路装置と比べて、孔部１１の内面に活性金属よりなる「活性金属層１３を設けた」ところが相違する。
【００６６】
この活性金属層１３は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなどの活性金属より選択された金属を、一般的な真空蒸着などにより、孔部１１の内面に蒸着したものである。このような活性金属は、ロウ付けなどにおいて界面活性剤として機能するものである。
【００６７】
この蒸着は、上記した穴あけ加工による孔部１１の形成後に行うことで、孔部１１の内面に活性金属層１３が形成される。その後は、この孔部１１および金属回路層２０に対して上記同様に、導体ボール３０を配置してやればよい。そして、この活性金属層１３と導体ボール３０における孔部１１に入り込んだ部分とが密着している。
【００６８】
本実施形態によれば、上記第１実施形態に述べた効果に加えて、これら活性金属層１３は、ロウ付けにおける界面活性剤の作用を発揮するため、導体ボール３０とセラミック基板１０との密着強度のさらなる向上が期待できる。
【００６９】
（第５実施形態）
上記第４実施形態では、セラミック基板１０の孔部１１側に活性金属を設けたが、導体ボール３０側に活性金属であるＴｉを設けてもよい。すなわち、「導体ボール３０にＴｉを含有させた」ものであってもよい。
【００７０】
具体的には、導体ボール３０を構成するＣｕとＴｉとの合金を作製する。たとえばＴｉを１ｗｔ％〜３ｗｔ％添加したＣｕ合金を作製し、この合金をワイヤとして加工し、これをワイヤボンディング法によって導体ボール３０として、セラミック基板１０の一面に配置すればよい。
【００７１】
この場合も、活性金属であるＴｉが、ロウ付けにおける界面活性剤の作用を発揮するため、導体ボール３０とセラミック基板１０との密着強度が向上する。なお、本実施形態は、導体ボール３０にＴｉを含有させる構成であるため、上記した各実施形態に適用可能である。つまり、本実施形態は、活性金属層１３を有する上記第４実施形態の構成と併用してもよい。
【００７２】
（第６実施形態）
図８は、本発明の第６実施形態に係る回路装置の概略断面構成を示す図である。本実施形態の回路装置は、上記第１実施形態の回路装置において、「リード支持部６０」を付加した構成を有するところが相違する。
【００７３】
図８に示されるように、リード支持部６０は、導体ボール３０と金属リード４０との溶接部以外の部位にて、金属リード４０をセラミック基板１０に支持している。ここでは、リード支持部６０は、金属リード４０側に設けられており、金属リード４０と一体成形されセラミック基板１０の一面側に延びる突起部６０として構成されている。
【００７４】
そして、このリード支持部としての突起部６０が、金属リード４０とセラミック基板１０との間に介在して金属リード４０を支持するため、金属リード４０は溶接部以外の部位においても、セラミック基板１０に支持された状態となる。そのため、金属リード４０のセラミック基板１０への接合強度がより強固なものとなる。
【００７５】
このように、本実施形態によれば、上記第１実施形態に述べた効果に加えて、リード支持部６０による金属リード４０の接合強度の補強効果が発揮される。そのため、金属リード４０の接合信頼性に優れた回路装置を構成する上で好ましい。また、本実施形態は上記した各実施形態に適用可能である。
【００７６】
（第７実施形態）
図９は、本発明の第７実施形態に係る回路装置の概略断面構成を示す図である。本実施形態の回路装置も、上記第１実施形態の回路装置において、「リード支持部６１」を付加した構成を有するところが相違する。
【００７７】
ここでは、図９に示されるように、リード支持部６１は、金属リード４０のうち溶接部以外の部位であってセラミック基板１０の一面に対向する部位を、セラミック基板１０と接するように折り曲げた折り曲げ部６１として、構成されている。
【００７８】
この場合、このリード支持部としての折り曲げ部６１が、金属リード４０におけるセラミック基板１０への接触部分となり、金属リード４０は折り曲げ部６１を介してセラミック基板１０に支持される。
【００７９】
そのため、本実施形態においても、上記第６実施形態と同様に、金属リード４０は溶接部以外の部位においてもセラミック基板１０に支持され、金属リード４０のセラミック基板１０への接合強度がより強固なものとなる。
【００８０】
（第８実施形態）
図１０は、本発明の第８実施形態に係る回路装置の概略断面構成を示す図である。本実施形態の回路装置も、上記第１実施形態の回路装置において、「リード支持部６２」を付加した構成を有するところが相違する。
【００８１】
ここでは、図１０に示されるように、リード支持部６２は、ワイヤボンディング法により形成されたＡｕなどよりなる金属部材６２である。この金属部材６２は、金属リード４０に設けられた貫通孔４１を介してセラミック基板１０の一面に設けられているパッド２１に接続されている。
【００８２】
つまり、金属部材６２は、いわゆる貫通孔４１を介して金属リード４０を押さえつけるリベットの如き機能を発揮し、リード支持部としての役割を果たすものである。この場合、リード金属４０と導体ボール３０との溶接固定を行った後、金属リード４０の貫通孔４１を介して、セラミック基板１０のパッド２１にワイヤボンディングを打つことにより、金属部材６２が形成される。
【００８３】
そして、本実施形態においては、金属部材６２によって、金属リード４０はセラミック基板１０のパッド２１に固定されて支持されているため、上記第６実施形態と同様の効果が期待される。
【００８４】
なお、リード支持部は、溶接部以外の部位にて金属リード４０をセラミック基板１０に支持するものであればよく、金属リード４０およびセラミック基板１０の両方、またはいずれか一方にのみ設けられたもの、あるいは、当該両部材１０、４０とは別体のものであってもよい。
【００８５】
上記第６実施形態、上記第７実施形態では、リード支持部はそれぞれ金属リード４０に設けられ、本第８実施形態では、金属リード４０およびセラミック基板１０とは別体のものであったが、たとえば、リード支持部としては、セラミック基板１０に一体に設けられ金属リード４０を支持する突起などであってもよい。
【００８６】
（第９実施形態）
図１１は、本発明の第９実施形態に係る回路装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）中の上面図である。本実施形態の回路装置は、上記第１実施形態の回路装置において、「位置決め部７０」を付加した構成を有するところが相違する。
【００８７】
図１１に示されるように、本実施形態の位置決め部７０は、セラミック基板１０の一面のうち金属リード４０と正対する部位に設けられた凹部７０である。この凹部７０は、図１１（ｂ）に示されるように、金属リード４０の幅よりもやや大きな幅を有しており、当該凹部７０の両端が金属リード４０からはみ出している。
【００８８】
そのため、金属リード４０をセラミック基板１０上に搭載するときには、この凹部７０に金属リード４０を重ね合わせるようにすれば、セラミック基板１０に対する金属リード４０の位置決めを行うことが容易になる。
【００８９】
このように、本実施形態によれば、上記第１実施形態に述べた効果に加えて、位置決め部７０による金属リード４０の位置決めの容易化という効果を発揮することが可能となる。また、本実施形態は、上記した各実施形態に適用可能である。なお、この位置決め部を上記リード支持部と併用する場合、上記リード支持部を避けた位置に、位置決め部を設ければよい。
【００９０】
（第１０実施形態）
図１２は、本発明の第１０実施形態に係る回路装置の概略平面構成を示す図である。本実施形態の回路装置も、上記第１実施形態の回路装置において、「位置決め部７１」を付加した構成を有するところが相違する。
【００９１】
図１２に示されるように、本実施形態の位置決め部７１は、セラミック基板１０から延びる突起７１ａと、金属リード４０に設けられ当該突起７１ａが挿入される貫通孔７１ｂとにより構成されている。
【００９２】
この構成の場合、金属リード４０をセラミック基板１０上に搭載するときには、この突起７１ａを貫通孔７１ｂに挿入するようにすれば、セラミック基板１０に対する金属リード４０の位置決めを行うことが容易になる。このように、本実施形態によっても、上記第９実施形態と同様の効果が発揮される。
【００９３】
また、本実施形態の場合、セラミック基板１０側の突起７１ａを、金属リード４０側の貫通孔７１ｂに圧入するようにすれば、突起７１ａによって金属リード４０が固定されて支持された状態となる。つまり、この場合、金属リード４０の接合強度が補強されるという効果を発揮することが可能となる。
【００９４】
また、上記したように、位置決め部７０、７１は、セラミック基板１０側に設けられた凹部７０や、突起７１ａおよび貫通孔７１ｂとしてセラミック基板１０および金属リード４０の両方に設けられたものとして構成されていたが、たとえば、金属リード４０のみに設けられた突起などを位置決め部としてもよい。
【００９５】
（第１１実施形態）
図１３は、本発明の第１１実施形態に係る回路装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は第１の例を示す断面図、（ｂ）は第２の例を示す断面図、（ｃ）は第３の例を示す平面図である。本実施形態の回路装置は、上記第１実施形態の回路装置において、「応力緩和部８０」を付加した構成を有するところが相違する。
【００９６】
図１３に示されるように、応力緩和部８０は金属リード４０に設けられている。この応力緩和部８０は、導体ボール３０と金属リード４０との溶接部に加わる応力を緩和するものであり、ここでは、金属リード４０の一部を部分的に細くした構成としている。
【００９７】
このように金属リード４０の一部を細くすることは、図１３（ａ）、（ｂ）に示されるように、金属リード４０の厚さを薄くするものであってもよいし、図１３（ｃ）に示されるように、金属リード４０の幅を狭くするものであってもよい。このようにすることで、この細くなった応力緩和部８０が変形しやすくなり、上記溶接部に加わる応力を緩和することが可能となる。
【００９８】
また、図１３（ｂ）では、応力緩和部８０の部分だけでなく、溶接部までも応力緩和部８０と同程度に厚さを薄くしているが、この場合、金属リード４０の導体ボール３０への溶接が容易になるという効果もある。
【００９９】
また、本実施形態は上記した各実施形態に適用可能であり、その場合、上記した各実施形態の効果に加えて、溶接部の接合信頼性の向上が期待される。また、応力緩和部８０の具体的な形状は、上記図１３に示されるような金属リード４０の一部を部分的に細くした構成に限定するものではない。
【０１００】
（第１２実施形態）
図１４は、本発明の第１２実施形態に係る孔部１１の種々の形状を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）は孔部１１の断面形状、（ｄ）〜（ｆ）は孔部１１の平面形状すなわち開口部形状を示す。本実施形態は、上記各実施形態において適用可能な孔部１１の種々の形状を示すものである。
【０１０１】
上記した各実施形態では、孔部１１の断面は長方形状であったが、図１４に示されるように、孔部１１の断面形状は、（ａ）順テーパ状、（ｂ）逆テーパ状、（ｃ）階段状などであってもよい。また、孔部１１の開口部は、図１４に示されるように、（ｄ）三角形、（ｅ）四角形、（ｆ）円形などでもよい。要するに、孔部１１の形状については、特に限定されるものではなく種々の形状が採用できる。
【０１０２】
（第１３実施形態）
図１５は、本発明の第１３実施形態に係る回路装置を示す概略断面図である。上記の各実施形態では導体ボール３０を介在させた溶接構成を実現していたが、本実施形態では、「導体ボール３０を介在させない回路装置の製造方法」を提供する。
【０１０３】
図１５に示される回路装置は、上記第１実施形態に示される回路装置１００（上記図１〜図３参照）において、導体ボール３０を省略し、金属リード４０と金属回路層２０とを直接、溶接している。ここで、本実施形態では、溶接により溶融した金属リード４０の一部が孔部１１内に入り込んだ状態となっている。ここで、孔部１１の位置は上記第１実施形態と同様のものにできる。
【０１０４】
本実施形態の製造方法では、まず、セラミック基板１０として、セラミック基板１０の一面に、当該一面に開口する孔部１１を有するものを用意する。次に、セラミック基板１０の一面において孔部１１および金属回路層２０の上に金属リード４０を配置するとともに、金属リード４０と金属回路層２０とを接触させる。
【０１０５】
続いて、金属リード４０と金属回路層２０とを溶接により接合するとともに、この溶接により溶融した金属リード４０の一部を孔部１１内に入り込ませる。この溶接としては、レーザ溶接もしくは電子ビーム溶接などにより行えば、金属リード４０の一部を溶融させて孔部１１に入り込ませることが容易である。
【０１０６】
本実施形態によれば、金属リード４０の一部が孔部１１に入り込むことで、それによるアンカー効果により、金属リード４０とセラミック基板１０との接合強度が確保される。そのため、上記した導体ボールを用いることなく、金属リード４０のセラミック基板１０への接合強度を確保し、その剥離を極力防止することができる。
【０１０７】
（他の実施形態）
なお、上記第１〜第１２の各実施形態において、金属リード４０としてその表面が粗化されたものを採用してもよい。この場合、たとえば、金属リード４０の表面を粗化されたＮｉめっきにより構成したり、Ｃｕなどのめっき膜を粗化エッチングするという一般的な手法により実現可能である。
【０１０８】
そして、この場合、金属リード４０を粗化したことによるアンカー効果により、導体ボール３０と金属リード４０との接続強度が向上する。また、レーザ溶接を行う場合、金属リード４０の粗化された表面によって、レーザが吸収されやすくなるので、溶接が容易となる。
【０１０９】
また、上記した第１〜第１２の各実施形態では、導体ボール３０と金属リード４０の溶接をレーザ溶接または電子ビーム溶接により行ったが、これらの溶接は超音波溶接で行ってもよい。この場合、上記したような金属リード４０の全体から導体ボール３０まで貫通する溶融部５０は形成されない。また、上記のすべての実施形態において、溶融部５０は１個ではなく、複数個あってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る回路装置の概略断面図である。
【図２】図１中のセラミック基板の単体構成図である。
【図３】図１中の回路装置におけるセラミック基板の一面上の概略平面図である。
【図４】第１実施形態の回路装置の製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る回路装置の製造方法を示す工程図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る回路装置の概略断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る回路装置の概略断面図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る回路装置の概略断面図である。
【図９】本発明の第７実施形態に係る回路装置の概略断面図である。
【図１０】本発明の第８実施形態に係る回路装置の概略断面図である。
【図１１】本発明の第９実施形態に係る回路装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）中の上面図である。
【図１２】本発明の第１０実施形態に係る回路装置の概略平面図である。
【図１３】本発明の第１１実施形態に係る回路装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は第１の例を示す断面図、（ｂ）は第２の例を示す断面図、（ｃ）は第３の例を示す平面図である。
【図１４】本発明の第１２実施形態に係る孔部の種々の形状を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）は孔部の断面形状、（ｄ）〜（ｆ）は孔部の平面形状を示す。
【図１５】本発明の第１３実施形態に係る回路装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０…セラミック基板、１１…孔部、１３…活性金属層、
２０…金属回路層、３０…導体としての導体ボール、４０…金属リード、
５０…溶融部、６０〜６２…リード支持部、７０、７１…位置決め部、
８０…応力緩和部。
【図１】
2008205253.tif 000003
【図２】
2008205253.tif 000004
【図３】
2008205253.tif 000005
【図４】
2008205253.tif 000006
【図５】
2008205253.tif 000007
【図６】
2008205253.tif 000008
【図７】
2008205253.tif 000009
【図８】
2008205253.tif 000010
【図９】
2008205253.tif 000011
【図１０】
2008205253.tif 000012
【図１１】
2008205253.tif 000013
【図１２】
2008205253.tif 000014
【図１３】
2008205253.tif 000015
【図１４】
2008205253.tif 000016
【図１５】
2008205253.tif 000017