(57)【要約】【課題】本発明は、エンジンルーム内の環境下で使用される電子機器において、基板の導体配線への電子部品の接続寿命を向上させるとともに腐食性ガスに対する導体配線の耐腐食性も向上させて電子機器の耐用年数を長くすることを目的とする。【解決手段】回路基板１１と、該電子基板１１に配置されて回路基板から電気が印加されて機能する電子部品９と、前記電子部品９が配置された回路基板１１を内蔵するケース３と、前記ケース３の開放面を覆うカバー６とを有するエンジンルーム内に設置される電子機器において、前記回路基板１１の表面に導体部材で形成された導体パターン１４の全表面が、ハンダ部材と相互拡散性を有する前記導体部材とは異なる金属からなる金属膜１７で被覆され、更に、絶縁性を有する保護膜１３により前記金属膜１７が被覆されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、該回路基板に配置されて回路基板から電気が印加されて機能する電子部品と、前記電子部品が配置された回路基板を内蔵するケースと、前記ケースの開放面を覆うカバーとを有するエンジンルーム内に設置される電子機器において、
前記回路基板の表面に導体部材で形成された導体パターンの全表面が、ハンダ部材と相互拡散性を有する前記導体部材とは異なる金属からなる金属膜で被覆されていることを特徴とするエンジンルーム内に設置される電子機器。
【請求項２】
前記金属膜は絶縁性を有する保護膜により被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンルーム内に設置される電子機器。
【請求項３】
前記保護膜は、ガラス、あるいは高分子化合物であることを特徴とする請求項２に記載のエンジンルーム内に設置される電子機器。
【請求項４】
前記金属膜は、アルミニウム、ニッケル、錫、亜鉛、金、白金、チタン、パラジウム、クロム、鉄、ハンダ、ルテニウム、イリジウム、ロジウム或いは、前記元素を含む合金でありかつ、その膜厚が０．０５μｍから５μｍであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のエンジンルーム内に設置される電子機器。
【請求項５】
前記導体パターンは、金、白金、ニッケル、銀、銀を含んだ合金、又は銅で形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のエンジンルーム内に設置される電子機器。
【請求項６】
回路基板と、該回路基板に配置されて回路基板から電気が印加されて機能する電子部品と、前記電子部品が配置された回路基板を内蔵するケースと、前記ケースの開放面を覆うカバーとを有するエンジンルーム内に設置される電子機器において、
前記回路基板の表面に形成された導体パターン表面が、酸化膜又は窒化膜で被覆されていることを特徴とするエンジンルーム内に設置される電子機器。
【請求項７】
前記導体パターン表面は、ハンダ付けする部分がハンダ部材と相互拡散性を有する前記導体部材とは異なる金属からなる金属膜で被覆され、前記金属膜で被覆されていない導体パターン表面が、酸化膜又は窒化膜で被覆されていることを特徴とする請求項６に記載のエンジンルーム内に設置される電子機器。
【請求項８】
前記導体パターンには、電子部品が導電性接着剤により接続され、前記導電性接着剤が接着されていない導体パターン表面が、酸化膜又は窒化膜で被覆されていることを特徴とする請求項６に記載のエンジンルーム内に設置される電子機器。
【請求項９】
前記酸化膜又は窒化膜は、絶縁性を有する保護膜により被覆されていることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載のエンジンルーム内に設置される電子機器。
【請求項１０】
前記酸化膜は、シリカ、カルシア、マグネシア、アルミナ及び、アルミナの結晶構造を有する結晶体であることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載のエンジンルーム内に設置される電子機器。
【請求項１１】
前記窒化膜は、アルミニウム、シリコン、タングテン、モリブデン、チタンの窒化物であることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載のエンジンルーム内に設置される電子機器。
【請求項１２】
前記電子機器は、内燃機器の吸気管を流れる気体の流量を計測する熱式流量計であって、前記吸気管に設置されることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のエンジンルーム内に設置される電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種センサ、マイクロプロセッサ演算器を有するコントロールユニットなどの回路基板を備えた電子機器に関し、特に車両のエンジンルーム内に設置される電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジンルーム内に設置される電子機器は、大別するとセンサとコントールユニットから構成される燃料制御装置、及びイグナイタやコイルで構成される点火制御装置に分けられる。燃料制御装置では、センサとして、吸入空気流量、ＥＧＲ流量、空気温度、大気圧、ブースト圧、スロットル角度、ストローク位置等の物理量を検出するものがあり、コントロールユニットは、これらセンサからの信号が入力され、シリンダ内での燃焼状態を制御し、点火制御装置は、イグナイタやコイルのシリンダ内での点火時期を制御している。
【０００３】
これらの電子機器は、電子駆動回路又は電子制御回路が設置された基板、基板を接着固定するベース、前記電子駆動回路や基板を格納するケース、ケースを塞ぐカバーから構成されており、基板の導体配線へのコンデンサ等の部品の取り付けにはハンダ付けが用いられている。
【０００４】
そして、コンデンサ等の部品を回路基板に取り付けるハンダ付けの技術として、基板に形成された配線や電極等の下地層又はパッド、特に銅又は銅合金からなる下地層又はパッドの上にＳｎ−Ｐｂ系ハンダバンプを形成するに際し、該Ｓｎ−Ｐｂ系ハンダバンプとの濡れ性が良好であると共に、該Ｓｎ−Ｐｂ系ハンダの成分であるＳｎの拡散を抑制し、前記下地層との反応を効果的に防止することのできるバリヤ層を形成することが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０３７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
まず、車両のエンジンルーム内に設置される電子機器における一般的な構造を図６、図７により説明する。
【０００７】
種々の電子駆動回路（又は電子制御回路）１が設置される基板１１は、セラミック、ガラスセラミック（ＬＴＣＣ）等の無機材、或いはガラスエポキシ樹脂で形成され、その基板１１の表面に回路の導体配線８と抵抗を印刷して焼成し、ハンダ付けされない導体配線８の部分をガラスコーティングして保護膜１３を形成した後、表面にコンデンサ等のチップ部品９がハンダ１２を用いてハンダ付けされて取り付けられ、ダイオード、半導体集積回路１０が実装されてハイブリッドＩＣ基板が構成されている。車載用の電子機器にはこのハイブリッドＩＣ基板が採用され、ハイブリッドＩＣ基板は接着剤４で前記金属製のベース２に接着固定される。金属製のベース２は放熱のヒートシンクとしての機能を担っており、熱伝導率の高い金属、特にアルミニウムが多く使用されている。
【０００８】
そして、ハイブリッドＩＣ基板が接着剤４で接着固定された前記金属製のベース２にケース３を接着し、その後シリコンゲル等の封止剤５を注入し硬化させる。
【０００９】
ケース３は、ケース３外部に設置されているセンシングエレメントと内部の電子駆動回路１等とを電気的に接続するターミナルをインサート成形する構造とするために樹脂で構成されている。ベース２は金属製であり、ケース３は樹脂で形成されており、ベース２とケース３とは双方の線膨張係数が大きく異なるため粘弾性を有するシリコーン接着剤４で接着封止されている。
【００１０】
更にケース３の上面に樹脂で形成されたカバー６が接着剤７で接着固定されており、ケース３とカバー６とが異なる材質で構成されている場合には、ケース３とカバー６とはシリコーン接着剤で接着される。ケース３及びカバー６を形成する樹脂部材としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２等の射出成形性に優れた樹脂が多くの車載用の電子機器に採用されている。
【００１１】
そして、この車載用の電子機器として空気流量測定装置を例にすると、空気流量測定装置１５は、図１０に示すように、ボディ１８に固定され、ボディ１８の前端はエアクリーナ１９に固定され、後端は中間ゴムダクト２０に装着され、空気流量測定装置１５がエンジンに吸入空気を吸入する吸気管に取り付けられている。
【００１２】
ところで、近年、自動車はより一層、高信頼性が要求される傾向にある。一例を挙げれば、従来までの電子部品等に課される耐久寿命の要求は１０年、１０万マイルのレベルであったが、１５年或いは２０年、２０万マイルというような寿命保証が要求されることもある。
【００１３】
しかしながら、前記したように、車載用の電子機器では基板１１にコンデンサ等のチップ部品９を固定する方法としてハンダ付けが採用されており、電子機器の耐久寿命を長くするにはハイブリッドＩＣ基板のハンダ接続寿命を長くする必要がある。
このハンダ付けによる接続寿命について、図８、図９を用いて説明する。
【００１４】
導体配線８の材料はハンダ１２と相互拡散する金属材料で形成されており、チップ部品９もハンダ付けされる導体配線の表面には、錫、銀、銀−パラジウム、ハンダ等のメッキが施され、ハンダ１２と相互拡散するようにされており、導体配線８とチップ部品９とはハンダ１２を融点以上の温度にして溶融させることにより接続されている。
【００１５】
図８はチップ部品９が導体配線８にハンダ１２により拡散接合された初期状態、つまりハンダ１２を溶融硬化した直後の状態を模式的に示すものである。基板１１の表面に形成された導体配線８の導体材料（銀で構成されている）にハンダ１２が加熱硬化された直後に導体配線８の材料である銀とハンダ１２の錫との間には相互拡散現象が発生し、ハンダ１２の層と銀で構成された導体配線８との間に金属間化合物である、銀酸化錫（Ａｇ３Ｓｎ）層１６が形成される。この銀酸化錫１６の金属間化合物は、安定化物であり、硬く、脆い性質があり、これ自体が他物質との接続を司るような接着機能はない。
【００１６】
経時変化と共に、ハンダ１２中の錫は、導体配線８である銀と相互拡散し続けることで、この拡散層の厚さが増加する。やがて、図９に示すように銀酸化錫１６の層が銀で構成された導体配線８の全般に拡散することになる。前記したように銀酸化錫１６の層は安定化物であり電極との接続には寄与しないため、基板１１との界面で剥離することになる。
【００１７】
一般に、電子機器の寿命は、このハンダ接続部において、初期に発生する銀酸化錫１６の層が、銀導体全般に拡散するまでの時間が一つの要因をなっている。この現象は、チップ部品とハンダとの界面についても同様である。
【００１８】
また、エンジンルーム内に設置される電子機器として空気流量測定装置１５を例にして説明すると、図１０に示すようにエンジンルーム内部の吸気管には、エンジンからの燃焼ガス２１の吹き返しがあり、未燃焼ガス、ガソリン蒸気、エンジンオイル蒸気の戻りがあり、エンジンルーム内部はハイドロカーボンの滞留する雰囲気となる。
【００１９】
さらに、エンジンルーム内部では、硫黄を含むゴムダクト，ホース２０等の製品が多く使われており、エンジンルーム内部が高温になるのでゴムダクト，ホース２０等の製品から硫黄を含んだガス、あるいは硫黄化合物ガス２２が湧出するため、エンジンルーム内部が腐食環境の状態に変遷し、場合によっては前記した燃焼ガスの吹き返し、未燃焼ガスの戻しガス、ガソリン蒸気、オイル蒸気、ハイドロカーボン或いはこれらが混在した複合ガス状態となる。
【００２０】
したがって、吸気管に取り付けられている空気流量測定装置１５は、未燃焼ガスの戻しガス、ガソリン蒸気、オイル蒸気、ハイドロカーボン或いはこれらが混在した複合ガス状態に晒されることになる。
【００２１】
そして、空気流量測定装置１５のセラミック基板１１上に形成される導体配線８は、銀、あるいは銀合金により形成されている場合が多く、腐食性ガス、特に硫黄ガス、硫黄化合物ガス２２が接触すると、導体配線８を構成する銀、銀合金の配線部分が硫化腐食してしまい、電子駆動回路１の導体配線８が断線し、電子駆動回路１が動作しなくなる。エンジンルーム内に設置される電子機器として空気流量測定装置１５を例にして説明したが、空気流量測定装置以外の車載用の電子機器もハイドロカーボン等が混在した複合ガス状態に晒されている。
【００２２】
そのため、エンジンルーム内部に設置される電子機器は、ケース３内に配置して金属製のベース２、ケース３及びカバー６を接着剤で接着して密封し、さらに、図７に示すように、導体配線８をガラスコーティングして保護膜１３を形成し、腐食性ガスによる導体配線８を保護することが行われている。
【００２３】
ところが、上記したように、金属製のベース２とケース３との接着にはシリコーン接着剤を用いる必要がある。シリコーン接着剤は、シリコーン樹脂特有の物理的性質があり、それはガス透過率が大きいことである。一般的に多くのポリ結合を有する工業用高分子材料は、ガス透過性が低くガス遮蔽体と言える。ポリアミド（ナイロン等），飽和ポリエステル樹脂群（ＰＢＴ，ＰＥＴ等）はガス透過性が小さく常識的に問題となるレベルではない。しかし、シリコーン樹脂は、Ｓｉ（シリコン）とＯ（酸素）が直鎖状に繋がるシロキサン結合によりポリマーが形成されており、このシロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）は分子間距離が大きいため柔軟であり、分子回転立体障害が小さく、かつ分子間力が小さいため、ガス透過性が大きいと言う物理的性質がある。したがって、腐食性ガスの環境下に晒された車載用の電子機器では、封止部であるべきはずのシリコーン接着剤による接着封止部４から腐食性ガス２２が透過してケース３内部に侵入し、シリコンゲル等の封止剤５をも透過する。
【００２４】
そして、図１１に示すように、ガラスコーティングによる保護膜１３にはピンホール、ボイド、ハンダリングミスに伴うガラス傷等のガラス欠陥部２３があり、このガラス欠陥部２３を皆無にすることができない。そのため、このガラス欠陥部２３から浸入した腐食性ガスが導体配線８に接触し、導体配線８が腐食しこのガラス欠陥部２３を起点として腐食が進行し、導体全面が腐食に至るおそれがある。
【００２５】
前記特許文献１に示すものでは、ハンダの錫が銀で形成された導体配線に拡散することによるハンダ接続の寿命に対しては解決することができるが、エンジンルームに設置され、腐食性ガスに曝される特異な環境に対応することについては何ら考慮されていない。
【００２６】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、エンジンルーム内の環境下で使用される電子機器において、基板の導体配線への電子部品の接続寿命を向上させるとともに腐食性ガスに対する導体配線の耐腐食性も向上させてセンサ部品及びコントロールユニットで構成される電子機器の耐用年数を長くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前記目的を達成するために、本発明に係るエンジンルーム内に設置される電子機器は、回路基板と、該回路基板に配置されて回路基板から電気が印加されて機能する電子部品と、前記電子部品が配置された回路基板を内蔵するケースと、前記ケースの開放面を覆うカバーとを有し、前記回路基板の表面に導体部材で形成された導体パターンの全表面が、ハンダ部材と相互拡散性を有する前記導体部材とは異なる金属からなる金属膜で被覆されていることを特徴としている。
【００２８】
本発明は、導体部材で形成された導体パターンの全表面が、ハンダ部材と相互拡散性を有する前記導体部材とは異なる金属からなる金属膜で被覆されており、ハンダの錫が導体パターンの導体部材中に拡散しないので、電子部品を配置するためのハンダによる接続寿命が長くなり、また、エンジンルーム内に滞留する腐食性ガスが金属膜で遮られて導体部材に接触しないので、導体部材が腐食して断線することながないので電子機器の耐用年数を増大できる。
【００２９】
本発明に係るエンジンルーム内に設置される電子機器は、金属膜が絶縁性を有する保護膜により被覆されていることを特徴としており、電子機器の電子部品等の短絡を防止できるし、保護膜により腐食性ガスを遮ることができるので、腐食性ガスにより導体部材が腐食するのを一層少なくできる。
【００３０】
本発明に係るエンジンルーム内に設置される電子機器は、具体的には、金属膜が、アルミニウム、ニッケル、錫、亜鉛、金、白金、チタン、パラジウム、クロム、鉄、ハンダ、ルテニウム、イリジウム、ロジウム或いは、前記元素を含む合金でありかつ、その膜厚が０．０５μｍから５μｍであり、保護膜が、ガラス、あるいは高分子化合物である。
【００３１】
本発明に係るエンジンルーム内に設置される電子機器は、具体的には、導体パターンが、金、白金、ニッケル、銀、銀を含んだ合金、又は銅で形成されている。
【００３２】
また、本発明に係るエンジンルーム内に設置される電子機器は、回路基板と、該回路基板に配置されて回路基板から電気が印加されて機能する電子部品と、前記電子部品が配置された回路基板を内蔵するケースと、前記ケースの開放面を覆うカバーとを有し、前記回路基板の表面に導体部材で形成された導体パターンの表面が、酸化膜又は窒化膜で被覆されていることを特徴としている。
【００３３】
本発明は、導体部材で形成された導体パターンの表面が、酸化膜又は窒化膜で被覆されており、エンジンルーム内に滞留する腐食性ガスが酸化膜又は窒化膜で遮られて導体部材に接触しないので、導体部材が腐食して断線することながないので電子機器の耐用年数を増大できる。
【００３４】
さらに、本発明に係るエンジンルーム内に設置される電子機器は、導体パターン表面が、ハンダ付けする部分がハンダ部材と相互拡散性を有する導体部材とは異なる金属からなる金属膜で被覆され、前記金属膜で被覆されていない導体パターン表面が、酸化膜又は窒化膜で被覆されていることを特徴としている。
【００３５】
本発明は、導体パターン表面が、ハンダ付けされる部分がハンダ部材と相互拡散性を有する導体部材とは異なる金属からなる金属膜で被覆されており、導体パターンの導体部材に電子部品をハンダ付けしたハンダの錫が、導体部材中に拡散しないのでハンダ付けの寿命を長くすることができ、金属膜で被覆されていない導体パターン表面が、酸化膜又は窒化膜で被覆されており、エンジンルーム内に滞留する腐食性ガスが酸化膜又は窒化膜で遮られて導体部材に接触しないので、導体部材が腐食して断線することがなく、電子機器の耐用年数を増大できる。
【００３６】
また、本発明に係るエンジンルーム内に設置される電子機器は、電子部品が導体パターンに導電性接着剤で接続され、前記導電性接着剤が接着されていない導体パターン表面が、酸化膜又は窒化膜で被覆されていることを特徴としている。
【００３７】
本発明に係るエンジンルーム内に設置される電子機器は、酸化膜又は窒化膜が、絶縁性を有する保護膜により被覆されていることを特徴としている。本発明では、酸化膜又は窒化膜が絶縁性を有する保護膜によりさらに被覆されているので、電子機器の電子部品等の短絡を防止できるし、保護膜により腐食性ガスを遮ることができるので、腐食性ガスにより導体部材が腐食するのを一層少なくできる。
【００３８】
本発明に係るエンジンルーム内に設置される電子機器は、具体的には、酸化膜が、シリカ、カルシア、マグネシア、アルミナ及び、アルミナの結晶構造を有する結晶体であり、窒化膜が、アルミニウム、シリコン、タングテン、モリブデン、チタンの窒化物であり、電子機器が、内燃機器の吸気管を流れる気体の流量を計測する熱式流量計であって、前記吸気管に設置されている。
【発明の効果】
【００３９】
本発明は、エンジンルーム内に設置される電子機器において、前記回路基板の表面に導体部材で形成された導体パターンの全表面が、ハンダ部材と相互拡散性を有する前記導体部材とは異なる金属からなる金属膜で被覆されていることにより、ハンダに含まれる錫が導体パターンに拡散することを抑制してハンダによる接続寿命を長くすることができ、また、導体パターンを金属膜によってエンジンルーム内にある腐食性ガスから保護することができるので、電子機器の耐用年数を長くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明に係るエンジンルーム内に設置される電子機器の要部を図に基づき説明する。図１は、本実施形態の要部拡大図であり、図２は電子機器のハンダ付けによる接続寿命が延びる原理を模式的に示すものである。
【００４１】
セラミック基板１１の表面に、銀を印刷、転写又はメッキすることにより銀の導体配線（導体部材）１４による導体パターンを形成した後、導体配線１４の表面全体に、ハンダと相互拡散性を有する導体配線１４とは別の金属部材であるニッケルによりバリア金属膜１７を形成し、導体配線１４の周囲を被覆する。そして、ハンダ１２をバリア金属膜１７に塗布した後に電子部品であるチップ部品９を搭載し、硬化炉（リフロー炉）を通過させることによりハンダ１２を溶融してチップ部品９をバリア金属膜１７が形成された導体配線１４にハンダ付けによって接続する。これにより基板１１にチップ部品９を配置した回路基板が得られる。本実施形態では、バリア金属膜１７の上面に、ガラス、樹脂等の保護膜１３を更に形成し、一層、腐食性ガスに対して抗力のある回路基板１を構成している。
【００４２】
本発明の電子機器は、図６に示すように、この回路基板を金属製のベース２に接着固定し、金属製のベース２にケース３を接着し、その後シリコンゲル等の封止剤５を注入し硬化した後、ケース３にカバー６を接着することにより構成されている。
【００４３】
そして、本実施形態では、図１（ｂ）、図２に模式的に示すように、銀の導体配線１４の周囲をニッケルで形成したバリア金属膜１７で被覆しており、ハンダ１２の錫が拡散するのをバリア金属膜１７によって抑制されるので、ハンダ１２の錫が銀の導体配線１４に拡散して銀酸化錫１６が形成されるのを抑制し、ハンダ付けの寿命を長くすることができる。
【００４４】
また、ニッケルで形成したバリア金属膜１７は、エンジンルーム内部のガソリン蒸気、オイル蒸気、ハイドロカーボン或いはこれらが混在した複合ガス状態における腐食ガスに接触しても腐食することがない。したがって、図３に示すように本実施形態によれば、例え保護膜１３にガラス欠陥２３があったとしても、導体配線１４の表面がバリア金属膜１７で被覆されており、バリア金属膜１７が硫黄ガス、硫黄系の腐食性ガスを遮るバリア膜となり、腐食性ガスが銀で形成された導体配線１４に接触することがないので、導体配線１４が短時間で腐食して回路導体が断線に至ることはない。特にバリア金属膜１７の金属としてニッケル、チタン、アルミニウムを用いた場合には、その効果は顕著である。
【００４５】
さらに、上記のようにして形成した回路基板１をヒートサイクル（−４０〜１３０℃）試験を１０００ｃｙｃ実施したが、銀の導体配線１４の表面をニッケルによるバリア金属膜１７で被覆した本発明のハイブリッドＩＣ基板では、錫の拡散がバリア金属膜１７により抑制され、銀で形成された導体配線１４への錫の拡散はほとんど無いことが確認でき、ハンダの接続寿命が長くなることが実証できた。
【００４６】
これに対し、銀の導体配線１４の表面をバリア金属膜１７で被覆していない従来の回路基板では、チップ部品９をハンダ付けした当初、そのハンダ接合部を切断し、その断面における錫の拡散状態を分析した結果、初期の相互拡散は３〜４μｍであった。これをヒートサイクル（−４０〜１３０℃）試験を１０００ｃｙｃ実施した結果、錫は銀の導体配線１４中に１０μｍ拡散し、至る部分に銀酸化錫層１６の金属間化合物が確認された。
【００４７】
本実施形態では、セラミック基板１１の表面に銀の導体配線（導体部材）１４を形成しているが、導体配線１４は、基板１１の表面に銀−パラジウム、金、白金又は銅を印刷、転写又はメッキすることにより形成してもよい。また、バリア金属膜１７は、ニッケルに限られず、錫、亜鉛、金、白金、チタン、パラジウム、クロム、鉄、ハンダ、ルテニウム、イリジウム、ロジウム或いは、前記した元素を含む合金で構成してもよく、かつ、その膜厚が0.05μｍ〜５μｍであることが望ましく、膜厚が0.05μｍより薄い場合には、ハンダ付けによる所望の接続寿命が得られないことがあり、膜厚が５μｍより厚い場合に接続寿命が得られるが、経済的に無駄となる。基板１１、導体配線１４及びバリア金属膜１７の好適な組み合わせの一例を示すと、基板１１はアルミナ或いはガラスセラミック基板であり、基板１１の表面に形成される導体配線１４の材料は銀であり、この銀で形成された導体配線１４を含む導体パターン全体のバリア金属膜１７としてニッケルで被覆する。
【００４８】
次に、ハンダ付けによる接続寿命を決定する相互拡散を理論的に説明する。
拡散元素が金属中に拡散する拡散係数は、次の式（ａ）で算出される。
【００４９】
Ｄ＝Ｒｏ×ＥＸＰ（−Ｑ／ＲＴ）………………………………（ａ）
Ｄ：拡散係数
Ｒｏ：係数
Ｑ：活性化エネルギー
Ｒ：気体定数
Ｔ：絶対温度
【００５０】
活性化エネルギーは、拡散係数を算出する式（ａ）の分子項であり、拡散の起こりやすさを決定付ける因子である。つまり、異なる金属同士が相互拡散するためには、外部から与えられる活性化エネルギーが必要であり、この活性化エネルギーの値が小さいほど、外部から与えられるエネルギーが小さくとも拡散が開始されることになり、活性化エネルギーは拡散が開始しやすいことを示す指標となっている。
【００５１】
係数Ｒｏは振動数項であり、式（ａ）の拡散係数の１次項となっており、係数が大きいほど拡散の進行速度が速く、係数が小さいほど拡散の進行速度が遅いことを示す指標である。
【００５２】
従って、金属間の相互拡散は、活性化エネルギーと係数Ｒｏの相互関係で決まるものであり、それは材料の組み合わせにより個々の値と採ることが判っている。
【００５３】
表１は拡散元素における活性化エネルギー及び係数を示している（金属データブック、改定３版より転載。）。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
上記表１により金属間の相互拡散を具体的にみると、Ｓｎと銀との間の活性化エネルギーは１６４（kJ／mol）であり、Ｓｎとニッケルとの間の活性化エネルギーは２７４（kJ／mol）であり、Ｓｎと銀との間の活性化エネルギーよりもＳｎとニッケルとの間の活性化エネルギーの方が大きい。つまり、Ｓｎとニッケルとの間では、Ｓｎと銀との間よりも相互拡散が起こりにくいことを示している。従って、銀にハンダ付けした場合は、ニッケルにハンダ付けした場合よりも相互拡散が起こりやすく、それだけ、金属間化合物を多く生成し、早い時期で接続信頼性を損なうことになる。従って、銀の導体配線１４に直接ハンダ付けして電子部品を接続するより、銀の導体配線１４とハンダの中間にニッケルによるバリアメタル層１７を形成して接続すると、ハンダ中の錫の拡散が遅延することで（金属間化合物の生成を抑える効果）、導体配線１４と基板１１の接続信頼性を向上させることができる。
【００５６】
そして、自動車のエンジンルーム内の場合、その環境温度は最高でも１３０℃を越えることはない。このような温度環境であれば、銀とニッケルとの間における活性化エネルギー点を超える活性化エネルギーが与えられることがないので、銀の導体配線をニッケルで被覆すると、銀への錫の拡散を阻害でき、銀酸化錫層１６の生成を抑制することで、永年に渡る、電気機器のチップ部品９の接続信頼性を飛躍的に向上させることが可能となる。
【００５７】
また、ＳｎとＡｌの相互拡散をみると、ＳｎとＡｌの活性化エネルギーは８４.５（kJ／mol）と他の金属の組み合わせよりも活性化エネルギーが小さく、ＳｎとＡｌとの相互拡散は表１の中では最も小さな活性化エネルギーで開始される。しかしながら、ＳｎとＡｌの相互拡散における係数Ｒｏは３.１×１０-11であり、Ｓｎと銀との相互拡散における係数Ｒｏは２.５×１０-５であり、ＳｎとＡｌの相互拡散における係数Ｒｏは、Ｓｎと銀との相互拡散における係数Ｒｏより極めて小さいので、ＳｎとＡｌの相互拡散は、拡散現象が発生しても、相互拡散の進行速度が遅い。つまりＳｎとＡｌの相互拡散は、拡散の進行速度が遅いために、Ｓｎと銀との相互拡散よりも遅くなるので、アルミニウム（Ａｌ）もバリア金属膜１７の金属として用いることができることが理解できる。
【００５８】
上記表１からバリア金属膜１７として、上述した、亜鉛、金、チタン、鉄、アルミニウムで構成してもよいことが分かる。
【００５９】
図４は、本発明に係る電子機器の他の実施形態の要部拡大図である。
【００６０】
本実施形態では、導体配線１４の全面をニッケルのバリア金属膜１７で被覆せず、チップ部品９をハンダ付けする導体配線１４部分のみに、ニッケルのバリア金属膜１７を形成して導体配線１４を被覆し、ハンダ付けをしない部分には、シリカによるバリア膜１８を形成して導体配線１４を被覆している。
【００６１】
本実施形態では導体配線１４の表面がバリア金属膜１７で被覆されており、バリア膜１８が硫黄ガス、硫黄系の腐食性ガスを遮るバリア膜となり、腐食性ガスが銀で形成された導体配線１４に接触することがないので、導体配線１４が短時間で腐食して回路導体が断線に至ることはない。
【００６２】
バリア膜としては、酸化膜、窒化膜があり、酸化膜としては、シリカ、カルシア、マグネシア、アルミナ、及びアルミナの結晶構造を有する結晶体が有効なバリア膜となる。窒化膜としては、アルミニウム、シリコン、タングテン、モリブデン、チタンの窒化物が有効である。
【００６３】
また、チップ部品９が導体配線１４に導電性接着剤により接続される場合には、導体配線１４の表面にニッケルのバリア金属膜１７を形成する必要はない。
【００６４】
更に、バリア膜１８の上面に、ガラス、樹脂等の保護膜を形成すると、一層、腐食性ガスに対して抗力のある回路基板にできる。
【００６５】
エンジンルーム内に設置する電子機器は多数あるが、ここでは空気流量計１５を本発明の電子機器の具体例として図５に基づき説明する。
【００６６】
空気流量計１５は、エンジンに吸入される吸入空気を計測するのによく使われるセンサであり、発熱抵抗体２４を、空気温度を計測する感温抵抗体２５よりも常に一定の温度だけ高くなるように加熱するように定温度制御回路２６により温度制御されている。発熱抵抗体２４は空気流の中に設置され、その表面部分が放熱面となっているため、空気流量が多いと放熱面から多く放熱されることになり、発熱抵抗体２４を加熱するために定温度制御回路２６により多くの電流が流されることになる。この電流を計測することにより空気流量を計測するものである。
【００６７】
そして、その全体的な構成は吸入空気を導入しつつ、熱式流量計１５を保持するボディ３０において、全流量の一部が流入する副通路２７中に発熱抵抗体２４、感温抵抗体２５、吸入空気温度測定用の温度センサ２８が配置されている。これら抵抗体素子と定温度制御回路２６はケース２９に埋設された導電性部材によるターミナル３１を介し電気的信号の伝達を行なう構造となっている。図１、図４等で説明した本発明の回路基板の構成を、吸入空気流量計の定温度制御回路２６に採用することで、回路部品と基板上に形成された導体との接続信頼性を向上させると共に、腐食性ガスから回路基板に形成された導体パターンを保護する方策として有効であり、信頼性の高い空気流量計１５を提供することができる。尚、本発明はここで説明した空気流量計１５のみならず、他の電子機器に適用できることは言うまでもない。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。また、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係る電子機器の一実施形態の要部を示し、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【図２】ハンダ付けの接続寿命が延びる原理を模式的に示す図。
【図３】導体配線をコーティングしている保護膜の状態を示す断面図。
【図４】本発明に係る電子機器の他の実施形態の要部を示し、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【図５】空気流量計１５を吸気管に設置した断面図。
【図６】車載用の電子機器の構成を示す断面図。
【図７】図６におけるチップ部品のハンダ付け部分を示す断面図。
【図８】ハンダ付け部の導体配線とハンダの初期の拡散状態を示す図。
【図９】ハンダ付け部においてハンダの錫の拡散が進行した状態を示す図。
【図１０】熱式流量計が設置された吸気管内の腐食性ガス等の環境を示す図。
【図１１】導体配線をコーティングしている保護膜の状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００７０】
１……回路基板、２……ベース、３……ケース、４……接着剤、５……封止剤、６……カバー、７……カバー接着剤、８，１４……導体配線、９……チップコンデンサ、１０……集積回路、１１……基板、１２……ハンダ、１３……保護膜、１５……空気流量測定装置、１６……銀酸化錫層、１７……バリア金属膜（バリアメタル層）、１８……バリア膜、１９……前方ゴムダクト、２０……後方ゴムダクト、２１……エンジンからの戻りガス、２２……ゴムダクトからの発生ガス、２３……ガラス欠陥部、２４……発熱抵抗体、２５……感温抵抗体、２６……駆動回路、２７……副通路、２８……温度センサ、２９……ケース
【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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【図１１】
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