(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス成分を含有し、表面および裏面を有する基板本体と、
上記基板本体の表面および裏面の少なくとも一方に露出するパッドと、
上記パッドの上方にハンダを介してハンダ付けされるネイルおよび当該ネイルから延出する軸部を有する外部端子と、を備え、
上記基板本体の表面および裏面の少なくとも一方に露出するパッドの直径Ｄと、上記外部端子のネイルの直径ｄとの比ｄ／Ｄが、０．５≦ｄ／Ｄ＜１．０の範囲にあり、
上記外部端子の硬度Ｈｖは、５０Ｈｖ≦Ｈｖ＜１００Ｈｖの範囲であると共に、
上記ハンダの溶融温度は、上記基板本体に含まれるガラス成分の軟化点よりも低い、
ことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記パッドの露出する直径Ｄは、０．５〜１．５ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記パッドは、１００重量部のＣｕに対し、４〜２２重量部のＡｌ２Ｏ３と、Ｆｅ２Ｏ３換算で１〜１０重量部のＦｅと、を含む、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記パッドの表面に、表層パッドが形成され、かかる表層パッドは、ＣｕおよびＦｅ２Ｏ３を含むと共に、かかるＦｅ２Ｏ３の含有量は、上記パッドにおけるＦｅ２Ｏ３の含有量よりも少ない、
ことを特徴とする請求項３に記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックからなる基板本体の表面および裏面の少なくとも一方に形成したパッドに、外部端子をハンダを介して高密度で且つ高強度に配設できる配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
低誘電損失のガラス−セラミックからなる基板本体と、かかる基板本体の表面および裏面の少なくとも一方に形成した低抵抗のＣｕ系金属からなるパッドと、を含む配線基板は、特に高周波領域で使用される電子部品の実装用に好適である。
更に、上記Ｃｕ系金属からなるパッドに導体ピンの外部端子をロウ付けすることで、ＭＰＵの実装用や、例えば光通信用素子を実装する光通信用の分野などに広く利用することができる。
ところで、ガラス−セラミックの焼結体からなる絶縁基体に被着させたメタライズ配線層の断線を防ぎ、且つメタライズ配線層と外部リード端子との取着を強固にするため、外部リード端子の硬度を１００〜１５０Ｈｖとし、且つかかる外部リード端子のロウ付けに用いるロウ材の溶融温度を６００℃以下とした配線基板およびその製造方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３３４１０２号公報（第１〜６頁、図１，２）
【０００４】
しかしなから、多数の外部端子を高密度で且つ強固に基板本体のパッドにハンダ付けするには、前記特許文献１に記載の配線基板およびその製造方法では、不十分であり、ハンダ付けした外部端子が外力により不用意に破損して、基板本体側のパッドや内部配線との断線を招き易い、という問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記背景技術において示した問題点を解決し、ガラス成分を含有する基板本体とこれに高密度にして形成するパッドとの密着性を高められ、且つかかるパッドごとにハンダ付けする外部端子のハンダ付け強度を高めた配線基板を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するため、互いにハンダ付けされるパッドの直径と外部端子におけるネイルの直径との関係を一定の範囲とすると共に、かかる外部端子の硬度を一定の範囲とし、且つハンダの溶融温度を基板本体に含まれるガラス成分の軟化点よりも低くする、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の配線基板（請求項１）は、ガラス成分を含有し、表面および裏面を有する基板本体と、かかる基板本体の表面および裏面の少なくとも一方に露出するパッドと、かかるパッドの上方にハンダを介してハンダ付けされるネイルおよび当該ネイルから延出する軸部を有する外部端子と、を備え、上記基板本体の表面および裏面の少なくとも一方に露出するパッドの直径Ｄと、上記外部端子のネイルの直径ｄとの比ｄ／Ｄが、０．５≦ｄ／Ｄ＜１．０未満の範囲にあり、上記外部端子の硬度Ｈｖは、５０Ｈｖ≦Ｈｖ＜１００Ｈｖの範囲であると共に、上記ハンダの溶融温度は、上記基板本体に含まれるガラス成分の軟化点よりも低い、ことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、基板本体の表面や裏面に露出するパッドの直径Ｄに対し、外部導体におけるネイルの直径ｄの比が０．５〜１．０未満であるため、多数のパッドを上記表面や裏面に高密度に形成しても、これらの上方にハンダを介して外部端子を高密度に立設することが可能となる。しかも、外部端子の硬度（Ｈｖ）が前記のように、従来に比べて低いため、外力によりパッドとハンダ付けされるネイルに生じる応力が緩和され、且つ外部端子部の表層パッドも破壊しにくいので、パッドや内部配線との導通を保つことが容易となる。更に、前記ハンダの溶融温度が基板本体に含まれるガラス成分の軟化点よりも低いため、ハンダ付けの加熱（リフロー）によって、隣接する基板本体が変形しないため、外部端子とパッドとの断線を確実に防ぐことが可能となる。従って、多数のパッドにハンダを介して外部端子を高密度で強固に接合された配線基板となる。
【０００８】
前記パッドの直径Ｄと外部端子のネイルの直径ｄとの比ｄ／Ｄが０．５未満になると、外部端子の軸部が過度に細径となり実用的でなくなり、一方、上記比ｄ／Ｄが１．０以上になると、ハンダ付けすべきハンダがネイルの周囲を包囲し難くなり、接合強度が低下するため、これらを除いた前記範囲とした。
また、外部端子の硬度Ｈｖが５０Ｈｖ未満になると、比較的小さな外力でも不用意に塑性変形し易くなり、一方、１００Ｈｖ以上になると、比較的小さな外力でも容易に折損し易くなるため、これらを除いた前記範囲とした。望ましい硬度Ｈｖは、５０〜８５Ｈｖ、より望ましくは、５５〜８０Ｈｖである。
更に、ハンダの融点を前記基板本体に含まれるガラス成分の軟化点よりも低くしたのは、ハンダ付け時にハンダを加熱・溶融しても、基板本体が軟化ないし変形する事態を防ぎ、外部端子とパッドや内部配線との断線を防ぐためである。
【０００９】
尚、前記ガラス成分を含む基板本体には、ガラス−アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ガラス−珪酸（ＳｉＯ２）、ガラス−窒化アルミニウム、ガラス−酸化ジルコニウム、ガラス−ムライトなどのガラス−セラミックで構成される基板が含まれる。
また、前記パッドは、９９．３０〜７９．２ｗｔ％のＣｕと、Ａｌ２Ｏ３およびＦｅ酸化物を含むＦｅの合計が０．７０〜２０．８ｗｔ％とからなると表すこともできる。更に、前記Ｆｅ酸化物には、Ｆｅ２Ｏ３やＦｅ３Ｏ４が含まれる。
また、前記パッドに含まれるＡｌ２Ｏ３の平均粒径は、１〜４μｍである。
更に、前記外部端子は、前記パッドにハンダ付けされる大径のネイルと、当該ネイルからパッドの反対側で且つ外側に延びる小径の軸部とが一体のものである。
加えて、前記外部端子には、いわゆる４２アロイ（Ｆｅ−４２ｗｔ％Ｎｉ）、いわゆる１９４合金（Ｃｕ−２．３ｗｔ％Ｆｅ−０．０３ｗｔ％Ｐ）、あるいはコバール（Ｆｅ−２９ｗｔ％Ｎｉ−１７ｗｔ％Ｃｏ）などに対し、所定の焼き鈍し処理を施したものが用いられる。
【００１０】
また、本発明には、前記パッドの露出する直径Ｄは、０．５〜１．５ｍｍである、配線基板（請求項２）も含まれる。
これによれば、基板本体の表面や裏面に露出するパッドの直径が、従来に比べて狭小になるので、多数のパッドを基板本体のなどに高密度で形成できる。従って、外部との導通を取る多数の外部端子を有する高性能の配線基板となる。
尚、前記パッドの露出する直径が０．５ｍｍ未満になると、ハンダ付けすべき外部導体のネイルの直径が過少となり且つハンダの接合強度が低下し、一方、上記直径が１．５ｍｍを越えると、前記基板本体の表面や裏面に多数のパッドを高密度で配置し難くなるため、これらを除いた前記範囲とした。
【００１１】
付言すれば、本発明には、前記外部端子のネイルにおいて、前記パッドと対向する位置は、曲面となっている、配線基板も含まれ得る。
これによる場合、外力によって外部端子のネイルとハンダとの境界面に生じる応力が広い面積に分散して一層緩和されるので、外部端子のずれや脱落に起因する断線を確実に防ぐことが可能となる。
【００１２】
また、本発明には、前記外部端子のうち、前記ネイルから延出する軸部の直径は、０．１５〜０．４５ｍｍである、配線基板も含まれ得る。
これによる場合、軸部の直径が従来よりも細径となり、且つ前記硬度Ｈｖと相まって外力による不用意な曲がりや折損を防ぎ、パッドや内部配線との導通が確実に取れる配線基板とすることが可能となる。
尚、外部端子の軸部の直径が０．１５ｍｍ未満になると、過度に細径となって不用意に曲がり易くなり、一方、上記直径が０．４５ｍｍを越えると、ネイルの直径を含めて外部端子が過度に太径となるため、これらを除いた前記範囲が推奨される。
【００１３】
更に、前記パッドは、１００重量部のＣｕに対し、Ａｌ２Ｏ３およびＦｅ酸化物を含むＦｅを合計で０．７〜２６．２重量部含んでいる、配線基板も本発明に含まれ得る。
これによる場合、前記パッドが、１００重量部のＣｕに対し、Ａｌ２Ｏ３Ｆｅ酸化物を含むＦｅを合計で０．７〜２６．２重量部含んでいるため、そのうちのＡｌ２Ｏ３により、かかるパッドと基板本体のガラスーセラミックとの間で化学的な接着が得られると共に、当該パッドとガラス−セラミックとの熱膨張差が縮小される。また、Ｆｅ２Ｏ３などの酸化鉄が基板本体のガラス−セラミック材料に拡散することによって、ガラス成分と上記パッドとの密着性を高められる。更に、酸化鉄の添加により、当該パッドと基板本体のガラス−セラミックとの焼成収縮量を近づけることができるので、基板本体の反りを抑制することも可能となる。
このため、上記パッドの上方で、例えば、Ｓｎ−Ｓｂ系合金などのハンダを加熱（リフロー）し、当該ハンダ介して、外部導体を接合した際、上記リフロー時にパッドと基板本体のガラスーセラミックとの界面で残留する応力を小さくできる。従って、高密度にして接合した外部端子に外力が作用しても、反りの少ない基板本体にパッドが強固に密着しているため、当該外部端子、ハンダ、およびパッドと共に、当該パッドに隣接するガラス−セラミックの部分的な剥離を確実に防止できるため、例えば、中継基板などとの導通も確実に取ることができる。
【００１４】
前記パッドにおいて、１００重量部のＣｕに対し、Ａｌ２Ｏ３およびＦｅ酸化物を含むＦｅの合計量が０．７重量部よりも少なくとなると、前記化学的な接着が得られず、且つパッドとガラス−セラミックとの熱膨張差や焼成収縮差を顕著に縮小できなくなる。
一方、Ａｌ２Ｏ３およびＦｅ酸化物を含むＦｅの合計量が２６．２重量部よりも多くとなると、上記各効果が飽和すると共に、Ａｌ２Ｏ３の増加によって、その表面へのメッキ金属の付き回り性が低下し、Ｆｅの過度な増加により配線基板が反り易くなる。これらの理由により、Ａｌ２Ｏ３とＦｅ酸化物を含むＦｅとの合計量を規定している。
【００１５】
また、本発明には、前記パッドは、１００重量部のＣｕに対し、４〜２２重量部のＡｌ２Ｏ３と、Ｆｅ２Ｏ３換算で１〜１０重量部のＦｅと、を含む、配線基板（請求項３）も含まれる。
これによれば、上記パッドが、１００重量部のＣｕに対し、４〜２２重量部のＡｌ２Ｏ３を含んでいるため、基板本体のガラスーセラミックとの間で化学的な接着が一層確実に得られる共に、当該パッドとガラス−セラミックとの熱膨張差も確実に縮小できる。このため、前記ハンダのリフロー時において、パッドと基板本体のガラスーセラミックとの界面で残留する応力を小さくできる。
一方、上記パッドが、１００重量部のＣｕに対し、Ｆｅ２Ｏ３換算で１〜１０重量部のＦｅを含んでいるため、基板本体中のガラス成分とパッドとの密着性を高められ、パッドと基板本体のガラス−セラミックとの焼成収縮差を小さくし、基板本体の反りを確実に抑制することができる。
従って、反りの少ない基板本体に多数のパッドが強固に密着しているため、接合した外部端子に外力が作用しても、かかる外部端子、ハンダ、パッドと共に、当該パッドに隣接するガラス−セラミックの部分剥離を確実に防止できる。尚、上記パッドに含まれるＦｅ２Ｏ３は、Ｆｅ換算で０．７〜４．２重量部である。
【００１６】
加えて、本発明には、前記パッドの表面に、表層パッドが形成され、かかる表層パッドは、ＣｕおよびＦｅ２Ｏ３を含むと共に、かかるＦｅ２Ｏ３の含有量は、上記パッドにおけるＦｅ２Ｏ３の含有量よりも少ない、配線基板（請求項４）も含まれる。
これによれば、上記パッドと、その表面に形成されるＣｕおよび比較的少量のＦｅ２Ｏ３を含む表層パッドと、からなる２層構造のパッドとなる。しかも、基板本体のガラス−セラミックに接する上記パッドは、当該ガラス−セラミックとの間で、化学的な接着および小さな熱膨張差となる。一方、表層パッドは、Ｃｕおよび比較的少量のＦｅ２Ｏ３を含むため、下層のパッドと上方に形成し且つリフローされるハンダとの双方の密着強度を高めることができる。尚、表層パッドにおけるＦｅ２Ｏ３の含有量は、１００重量部のＣｕに対し、１重量部以下である。
【００１７】
付言すれば、本発明には、前記表層パッドの表面にＮｉおよびＡｕメッキ層が被覆されている、配線基板も含まれ得る。
これによる場合、表層パッドの上において、各種のハンダをリフローしても、上記２層のメッキ層によって、当該表層パッド中の金属酸化物の生成を抑制でき、Ｃｕの比率が高められるため、メッキ金属の被着を容易にすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明の配線基板１の概略を示す断面図、図２は、図１中の一点鎖線部分Ａの部分拡大図である。
基板本体２は、図１，図２に示すように、表面３および裏面４を有する基板本体２と、かかる基板本体２の裏面４に形成された複数のパッド２０と、各パッド２０ごとの表面に形成された複数の表層パッド２２と、各表層パッド２２ごとの上方（図示で下方）にハンダ２３を介して垂直にハンダ付けされた外部端子（導体ピン）２６と、を含んでいる。
【００１９】
前記基板本体２は、ガラス−アルミナ（セラミック）からなる絶縁層５〜７を一体に積層したものである。
また、パッド２０は、Ｃｕ、平均粒径が１〜４μｍのＡｌ２Ｏ３粒子、およびＦｅ２Ｏ３を含むＦｅ酸化物を含み、１００重量部のＣｕに対し、４〜２２重量部のＡｌ２Ｏ３と、Ｆｅ２Ｏ３換算で１〜１０重量部のＦｅとを混合した金属−セラミックの複合材である。更に、表層パッド２２は、ＣｕおよびＦｅ２Ｏ３を含み、１００重量部のＣｕに対し、１重量部以下のＦｅ２Ｏ３を混合したものである。
更に、上記ハンダ２３は、絶縁層５〜７に含まれるガラス成分の軟化点よりも低い約２５０℃でリフロー（溶融）可能な低融点のＳｎ−Ｓｂ系合金からなる。
【００２０】
図１，図２に示すように、基板本体２の絶縁層５〜７間には、Ｃｕからなる配線層９，１０が形成され、基板本体２の表面３には、Ｃｕからなる複数の接続パッド１４が形成されると共に、これらの間および裏面４のパッド２０との間を、Ｃｕからなるビア導体１１〜１３が接続している。
基板本体２の裏面４には、前記パッド２０と前記表層パッド２２との外周部を貫通孔１８の開口縁１９が覆っている（オーバーコート）ガラスよりなる被覆層８が所要の厚みで形成されている。かかる被覆層８は、例えば、珪酸を主成分とするガラスからなり、その表面（基板本体２の裏面）８ａに複数の貫通孔１８が開口している。
尚、ガラスからなる被覆層８には、基板本体２と同じ成分のガラス−アルミナに、Ｃｒ、Ｍｎ、またはＦｅなどの色彩粉（顔料）を混ぜたものを用いても良い。
【００２１】
図２に示すように、各表層パッド２２ごとの上方（図示では下方）には、１９４合金からなり硬度（Ｈｖ）が５０Ｈｖ〜１００Ｈｖ未満である複数の外部端子２６がハンダ２３を介してハンダ付けされている。かかる外部端子２６のうち、ほぼ半球形状の曲面２８ａと円柱部とからなるネイル２８は、隙間２４を介して表層パッド２２と対向している。かかる外部端子２６は、配線基板１自体を図示しない中継基板やマザーボートの表面電極などに接続するために活用される。
尚、表層パッド２２の表面には、Ｎｉメッキ層とＡｕメッキ層との２層のメッキ層からなるメッキ層２１が所定の厚みで被覆されている。また、外部端子２６およびハンダ２３の表面にも、Ｎｉメッキ層とＡｕメッキ層とを被覆しても良い。
【００２２】
因みに、基板本体２のサイズは、５１ｍｍ×５１ｍｍ×厚み２ｍｍ、ガラスよりなる被覆層８の厚みは、約２０μｍである。かかる絶縁層８の表面（基板本体２の裏面）８ａに露出する表層パッド２１の直径Ｄは、０．８ｍｍ、外部端子２６におけるネイル２８の径方向の直径ｄは、０．６ｍｍであり、両者の比ｄ／Ｄは、０．７５である。かかるネイル２８のほぼ半球形状を呈する曲面２８ａの曲率半径ｒは、約０．３ｍｍ、外部端子２６の軸部２６ａの直径ｃは、０．３ｍｍである。
図１に示すように、基板本体２の表面３上に位置する複数の接続パッド１４上には、融点が約２３０℃と低い合金（例えば、９６．５ｗｔ％Ｓｎ−３．５ｗｔ％Ｓｂ）からなるハンダ１５を介して、ＩＣチップ（電子部品）１６の底面に設けた外部電極１７が接続される。これにより、基板本体２の表面３上に、当該ＩＣチップ１６が実装される。
【００２３】
以上のような配線基板１によれば、基板本体２の裏面８ａに露出する表層パッド２１の直径Ｄに対し、外部端子２６におけるネイル２８の直径ｄの比ｄ／Ｄが０．５〜１．０未満であるので、複数のパッド２０，２１を上記裏面８ａに高密度に形成しても、これらの下方にハンダ２３を介して外部端子２６を高密度にハンダ付けできる。しかも、外部端子２６の硬度Ｈｖが、８０Ｈｖと従来に比べて低いため、外力によりパッド２０，２１とのロウ付部に生じる応力が緩和され、且つ当該外部端子２６の軸部２６ａも折れたり曲がりにくいので、パッド２０や配線層９などとの導通を安定して取ることができる。更に、前記ハンダ２３の溶融温度が基板本体２に含まれるガラス成分の軟化点よりも低いため、ハンダ付けの加熱（リフロー）によって、隣接する基板本体２のガラス−セラミック部分が変形しないため、導体ピン２６とパッド２０との断線を確実に防ぐことができる。
従って、多数のパッド２０にハンダ２３を介して外部端子２６を高密度で強固にハンダ付けした配線基板となる。
【００２４】
しかも、ガラス−セラミックからなる基板本体２の裏面４に、パッド２０および表層パッド２２が２層で形成されているので、Ａｌ２Ｏ３の含有量が基板本体２のガラス−セラミック、パッド２０、表層パッド２２の順で段階的に少なくなっている。このため、ガラス−セラミックからなる裏面４、パッド２０、および表層パッド２２の隣接する２者間同士の化学的な接着がそれぞれ確実に高められ、且つ基板本体２、パッド２０、表層パッド２２、および前記ハンダ２３との間における熱膨張係数の差も小さく抑制できる。更に、Ｆｅ２Ｏ３を含むＦｅが上記パッド２０に含まれるため、基板本体２中のガラス成分とパッド２０との密着強度が向上し、且つ基板本体２のガラス−セラミックとパッド２０との焼成収縮差が小さくなることで、基板本体２の反りを確実に抑制できる。
【００２５】
この結果、前記ビア導体１１〜１３を介して配線層９，１０と表層パッド２２との導通が確実に取れる。更に、基板本体２とパッド２０とが両者の界面で強固に密着するため、パッド２０、表層パッド２２、およびこれらに隣接する被覆層８が部分的に剥離し、これらと共に外部端子２６が外力によって不用意に外れる事態を確実に防止できる。
しかも、ガラスからなる被覆層８が、パッド２０と表層パッド２２との外周部を覆うように形成されているため、これらを物理的にも基板本体２のガラス−セラミック側に強固に密着させている。このため、かかる配線基板１によれば、導体ピン２６を介して、マザーボードなどのプリント基板との導通が確実に取れると共に、表面３上へのＩＣチップ１６の実装も確実に行うことも可能である。
【００２６】
前記配線基板１は、以下の製造方法によって製造した。
予め、複数枚のガラス−セラミックからなるグリーンシートを用意した。かかるグリーンシートは、ガラス粉末、フィラであるセラミック粉末、有機バインダ、可塑剤、および有機溶剤などを混合したものからなる。
上記ガラス粉末のガラス成分には、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｂａ、またはＺｒを示す）、ＰＢ系ガラス、あるいはＢｉ系ガラスなどが含まれる。
また、上記セラミック粉末には、例えばＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｒＯ２とアルカリ希土類金属酸化物との複合酸化物、ＴｉＯ２とアルカリ希土類金属酸化物との複合酸化物、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物である例えばスピネル、ムライト・コージェライトなど、が含まれる。
上記ガラス粉末とセラミック粉末とを、重量比で４０：６０〜６０：４０の割合で混合した。
【００２７】
更に、前記グリーンシートに配合する有機バインダには、例えばアクリル系、ポリビニルブチラール系、ポリビニルアルコール系、アクリル−スチレン系、ポリプロピレンカーボネート系、あるいはセルロース系の単独重合体または共重合体などが含まれる。
前記ガラス粉末、セラミック粉末、および有機バインダに加え、必要に応じて所要量の可塑剤、溶剤（有機溶剤または水）を更に加えてスラリとした。その後、かかるスラリをドクターブレード法により、厚さ数１０〜数１００μｍのシート状に成形することで、前記グリーンシートが得られた。
【００２８】
そして、得られたガラス−セラミックからなる複数枚のグリ−ンシートの表面および裏面の少なくとも一方に、Ｃｕ粒子を含む導電性ペーストをスクリーン印刷により、所定パターンで印刷・形成すると共に、上記グリ−ンシートを貫通するビアホールにも上記導電性ペーストを充填した。その結果、図３で例示するように、追って前記絶縁層７となり、内部の配線層１０、およびビア導体１３、を有するグリーンシートｓ７が得られた。
次いで、図３中の一点鎖線部分Ｂを拡大した図４に示すように、グリーンシートｓ７の裏面４における所定の位置に、厚み約２０μｍである複数のパッド２０をスクリーン印刷により形成した。かかるパッド２０は、Ｃｕ、Ａｌ２Ｏ３粒子、およびＦｅ２Ｏ３を含み、１００重量部のＣｕに対し、４〜２２重量部のＡｌ２Ｏ３と、Ｆｅ２Ｏ３換算で１〜１０重量部のＦｅとを混合した混合材からなっていた。
【００２９】
更に、図５に示すように、各パッド２０の表面（上）に、スクリーン印刷法により、厚み約１５μｍの表層パッド２２を形成した。かかる表層パッド２２は、ＣｕとＦｅ２Ｏ３とを含み、１００重量部のＣｕに対し、１重量部以下のＦｅ２Ｏ３を混合したものであり、上記パッド２０に比べてＣｕの含有量が多く且つＦｅ２Ｏ３の含有量が少ない。このため、表層パッド２２は、パッド２０を介して、ビア導体１３の端面を含むグリーンシートｓ７の裏面４に形成したが、かかる裏面４に直に形成する場合に比べて、強固に接合された。
引き続いて、パッド２０と表層パッド層２２との外周部を囲うように所定のマスキング（図示せず）を施した後、図６に示すように、基板本体２の裏面４上に、前記ガラス成分からなる軟質ガラスの被覆層８を、塗布コーティングにより形成した。かかる被覆層８が固化すると、図６に示すように、ガラスよりなる被覆層８の表面８ａに開口する貫通孔１８の開口縁１９が、パッド２０および表層パッド２２の外周部を覆う形状（オーバーコート）になった。
【００３０】
かかる状態で、前記被覆層８を含むグリーンシートｓ７と追って前記絶縁層５，６となるグリーンシートとを積層した。更に、得られた積層体を１００〜８００℃の温度域に加熱して前記有機バインダなどの有機成分を除去し、更に約８００〜１０００℃の温度域に加熱して焼成した。
その結果、図７に示すように、ガラス−セラミックの絶縁層５〜７からなり、内部の配線層９，１０、ビア導体１１〜１３、および表面３の接続パッド１４を有する基板本体２と、その裏面４に形成された被覆層８とが得られた。
次いで、図７中の一点鎖線部分Ｃを拡大した図８に示すように、前記表層パッド２２の表面に対し、厚み２〜５μｍのＮｉメッキ層および厚み約０．０２〜０．３μｍのＡｕメッキ層の２層からなるメッキ層２１を被覆した。
【００３１】
更に、図８中の矢印で示すように、ガラスよりなる被覆層８において、底面８ａに露出する表層パッド２２の表面、あるいは前記メッキ層２１が底面に露出する貫通孔１８内に、１９４合金からなる外部端子（導体ピン）２６を、そのネイル２８の曲面２８ａが対向するようにして挿入した。
かかる外部端子２６の硬度は、５０Ｈｖ以上で且つ１００Ｈｖ（例えば、８０Ｈｖ）であり、上記ネイル２８における径方向の直径ｄと、被覆層８の底面８ａに露出する表層パッド２２（パッド２０）の直径Ｄとの比ｄ／Ｄは、０．５以上で且つ１．０未満（例えば、０．７５）であった。ネイル２８の曲面２８ａ上には、融点が約２２０℃のＳｎ−Ｓｂ系合金からなるハンダ２５をほぼ半球形状にして予め形成した。
かかるハンダ２５と表層パッド２２、あるいは前記メッキ層２１とが接触し且つ外部端子２６の軸部２６ａの軸心が基板本体２の裏面４に対し直角に保った状態として、上記ハンダ２５をその融点直上の温度付近に加熱（リフロー）した。
【００３２】
その結果、前記ハンダ２５が溶融されると、前記図２で示したように、前記メッキ層２１との隙間２４を含めて、導体ピン２６のネイル２８の曲面２８ａおよび円周面を包囲するように、凝固したほぼ円錐形状のハンダ２３となった。このため、当該ハンダ２３を介して、外部端子２６を基板本体２の裏面４の下方に強固にして接合できた。
そして、外部端子２６および上記ハンダ２３の表面に対し、電解Ｎｉメッキおよび電解Ａｕメッキを施した。その結果、図８中の一点鎖線部分Ｅを拡大した同図中の部分面で示すように、軸本体２７の表面に厚み３〜７μｍのＮｉメッキ層２９ａと厚み約０．０２〜０．３μｍのＡｕメッキ層２９ｂとが被覆された。かかるＡｕメッキ層２９ｂにより、外部端子２６およびハンダ２３の耐食性が確保された。以上の各工程を経て、前記図１，図２に示した配線基板１が得られた。
【００３３】
更に、基板本体２の表面３上方にＩＣチップ１６を実装するため、表面３に位置する複数の接続パッド１４上に、低融点の前記Ｓｎ−Ｓｂ系合金からなるハンダ１５を介してＩＣチップ１６の底面に設けた外部電極１７を載置した状態で、上記ハンダ１５をその融点付近に加熱（リフロー）した。
その結果、前記図１に示したように、基板本体２の表面３上方にＩＣチップ１６を実装した配線基板１が得られた。
尚、前記表層パッド２２の表面に対し、前記メッキ層２１を被覆する工程は、省略することも可能である。
【実施例】
【００３４】
ここで、本発明の具体的な実施例について説明する。
ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系ガラスからなるガラス粉末、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｒＯ２とアルカリ希土類金属酸化物との複合酸化物からなるフィラのセラミック粉末、アクリル系の有機バインダ、可塑剤、および有機溶剤を混合して、セラミックスラリを得た。尚、上記ガラス粉末とセラミック粉末と混合比は、５０重量部：５０重量部とした。かかるスラリをドクターブレード法によって、厚さが３００μｍで縦横サイズが同じである複数枚のグリーンシートに成形した。
各グリーンシートの裏面における同じ位置に、厚み２０μｍである複数のパッド２０をスクリーン印刷により形成した。かかるパッド２０は、Ｃｕ、Ａｌ２Ｏ３粒子、およびＦｅ２Ｏ３を含み、１００重量部のＣｕに対し、１２重量部のＡｌ２Ｏ３と、Ｆｅ２Ｏ３換算で５重量部のＦｅとを混合した混合材からなっていた。
【００３５】
次に、各パッド２０の表面（上）に、スクリーン印刷法により、厚み１５μｍの表層パッド２２を形成した。かかる表層パッド２２は、ＣｕとＦｅ２Ｏ３とを含み、１００重量部のＣｕに対し、１重量部以下のＦｅ２Ｏ３を混合したもので、上記パッドに比べＣｕの含有量が多く且つＦｅ２Ｏ３の含有量が少なくなっていた。
次いで、パッド２０と表層パッド層２２との外周部を囲うように所定のマスキングを施した後、各グリーンシートの裏面上に、前記ガラス成分からなる軟質ガラスの被覆層８を、塗布コーティングにより形成した。かかる被覆層８を固化させて、ガラスよりなる被覆層８の表面に開口する貫通孔１８の開口縁１９がパッド２０および表層パッド２２の外周部を覆う形状（オーバーコート）にした。
【００３６】
かかる状態で、前記被覆層８を含む各グリーンシートに前記と同じグリーンシートを積層した。得られた積層体を約２５０℃の温度域に加熱して前記有機バインダなどの有機成分を除去し、更に約１０００℃の温度域に加熱・焼成して、複数個の基板本体２を得た。次に、各基板本体２における前記表層パッド２２の表面に対し、厚み５μｍのＮｉメッキ層および厚み０．１μｍのＡｕメッキ層の２層からなるメッキ層２１を被覆した。
【００３７】
次に、各基板本体２の底面８ａに露出する表層パッド２２の表面上で且つ前記メッキ層２１が底面に露出する貫通孔１８内ごとに、１９４合金からなる外部端子２６を、そのネイル２８の曲面２８ａが対向するようにして挿入した。予め、ネイル２８ごとの曲面２８ａ上には、融点が約２２０℃のＳｎ−Ｓｂ系合金からなるハンダ２５をほぼ半球形状にして形成した。
各基板本体２ごとに、表１に示すように、軸部２６ａの直径ｃは０．３０ｍｍ、およびパッド２０の直径Ｄは０．８ｍｍで共通とし、外部端子２６のネイル２８の直径ｄ、および比ｄ／Ｄを変化させて、各例ごとに１０個ずつ用意した。また、各例のネイル２８の形状についても、表１中に示した。
更に、各例ごとのハンダ２５と前記メッキ層２１とが接触し且つ外部端子２６の軸部２６ａの軸心が基板本体２の裏面８ａに対し直角に保った状態として、上記ハンダ２５をその融点直上の温度（２４０℃）付近に加熱（リフロー）した。
【００３８】
【表１】
0004685984.tif 000002
【００３９】
そして、各例ごとの外部端子２６に対し、軸部２６ａの軸心に対して４５度傾斜した方向に沿って、破壊するまで一定の速度で引っ張った引張る試験の結果を、表１に示した。表１中で、○は、１個でも２０Ｎを越えて外部端子２６の軸部２６ａが破壊したものを、▲は、１個でも２０Ｎ以下で軸部２６ａが破壊したものを、×は、１個でもパッド２０と基板本体２との間、またはパッド２０と外部端子２６との間で、パッド２０または外部端子２６の剥離を生じたものを示す。
表１によれば、実施例１〜３は、引張強度が２０Ｎ以下では、それぞれ全ての外部端子２６がネイル２８で外れず、且つ軸部２６ａで折れたり曲がっていなかった。これは、前記比ｄ／Ｄが０．５〜１．０未満で且つ外部端子２６の硬度が５０〜１００Ｈｖ未満の範囲にあったため、前記引張り力によるパッド２０とのハンダ付けされるネイル２８に生じる応力が緩和され、且つ軸部２６ａも折れたり曲がらなかったもの、と推定される。
【００４０】
一方、比較例１〜３，５は、引張強度が２０Ｎ以下で、外部端子２６の軸部２６ａで折れるか、曲がっていた。これは、前記比ｄ／Ｄが０．５〜１．０未満から外れていたか、硬度が５０Ｈｖ未満と過度に軟らかかったため、と推定される。
更に、比較例４，６〜８は、外部端子２６を含むパッド２０が基板本体２から剥離したか、あるいは、外部端子２６がネイル２８から外れていた。これは、前記比ｄ／Ｄが０．５〜１．０未満から外れていたか、硬度が１００Ｈｖ以上と過度に高かったため、と推定される。尚、比較例８は、ネイル２８のパッド２０に対向する形状が平面であり、前記応力が分散せずに集中したため、上記比ｄ／Ｄが０．５〜１．０未満で且つ硬度が１００Ｈｖ未満であっても、外部端子２６がネイル２８から外れもの推定される。
以上のような実施例１〜３によって、本発明の効果が裏付けられた。
【００４１】
図９は、前記配線基板１の変形形態である配線基板１ａを示す部分断面図である。配線基板１ａも、前記同様の配線層９，１０やビア導体１１〜１３を内蔵する基板本体２と、その裏面４に前記同様の被覆層８とを備えている。基板本体２の裏面４には、やや厚肉とした前記同様のパッド２０が複数形成され、その外周部を被覆層８に設けた貫通孔１８の開口縁１９が覆っている。
図９に示すように、配線基板１ａでは、パッド２０の表面にメッキ層２１が被覆され、かかるパッド２０およびメッキ層２１の上方（図示で下方）に、ハンダ２３を介して導体ピン２６のネイル２８がハンダ付けされている。
【００４２】
尚、外部端子２６の硬度（Ｈｖ）は、前記と同じ範囲であり、そのネイル２８の半径ｄと被覆層８の表面８ａ（基板本体２の裏面４）に露出するパッド２０の半径Ｄとの比ｄ／Ｄも前記と同じ範囲にある。
即ち、配線基板１ａは、前記配線基板１における表層パッド２２を省略したものである。このため、パッド２０の表面に対するメッキ層２１の密着性が、前記配線基板１の場合に比べて若干低下する場合がある。
以上の配線基板１ａによれば、基板本体２のガラス−セラミックとパッド２０との間では、前記配線基板１と同程度の密着強度が得られ、パッド２０およびメッキ層２１に対し、ハンダ２３を介して外部端子２６を強固に接合できた。
【００４３】
本発明は、前述した形態に限定されるものではない。
例えば、前記パッド２０におけるＣｕ、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅの配合割合は、前記範囲内で適宜選択することが可能である。
また、前記パッド２０や表層パッド２２を基板本体２の表面３のみに形成し、かかる表面３側に前記ハンダ２３を介して外部端子２６を立設することも可能であり、あるいは、基板本体２の表面３と裏面４との双方に外部端子２６を立設することも可能である。
更に、前記被覆層８を省略し、基板本体２の裏面４にパッド２０、またはパッド２０および表層パッド２２を形成し、これらの上にハンダ２３を介して導体ピン２６をハンダ付けする形態としても良い。
【００４４】
また、前記基板本体２は、表面３に開口するキャビティを有する形態として良く、かかる形態では前記ＩＣチップ１６の電子部品や発光ダイオードなどの発光素子は、上記キャビティの底面に実装される。
更に、前記ハンダ２５（２３）は、前記Ｓｎ−Ｓｂ系以外のＳｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ系など低融点合金を適用することも可能である。
加えて、前記外部端子２６の材質は、１９４合金に限らず、コバールや４２アロイとしても良く、そのネールヘッド部２８は、偏平な円柱形のものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の配線基板の概略を示す断面図。
【図２】図１中の一点鎖線部分Ａの部分拡大図。
【図３】上記配線基板を得るための製造工程を示す概略図。
【図４】図３に続く製造工程で且つ同中の一点鎖線部分Ｂの部分拡大図。
【図５】図４に続く製造工程を示す概略図。
【図６】図５に続く製造工程を示す概略図。
【図７】図６に続く製造工程を示す概略図。
【図８】図７に続く製造工程で且つ図７中の一点鎖線部分Ｃの部分拡大図。
【図９】上記配線基板の変形形態を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１．１ａ……配線基板
２……………基板本体
３……………表面
４……………裏面
８……………ガラスよりなる被覆層
８ａ…………被覆層の表面（基板本体の裏面）
２０…………パッド
２２…………表層パッド
２３，２５…ハンダ
２６…………外部端子
２６ａ………軸部
２８…………ネイル
Ｄ……………パッドの直径
ｄ……………ネイルの直径
ｒ……………ネイル曲面の半径
ｃ……………軸部の直径
【図１】
0004685984.tif 000003
【図２】
0004685984.tif 000004
【図３】
0004685984.tif 000005
【図４】
0004685984.tif 000006
【図５】
0004685984.tif 000007
【図６】
0004685984.tif 000008
【図７】
0004685984.tif 000009
【図８】
0004685984.tif 000010
【図９】
0004685984.tif 000011