(57)【要約】  【課題】  サーマルビアとＡｌハウジングや放熱体とを密接に接合させることにより半導体素子の熱による誤動作や動作停止を防止することができ、また半導体素子搭載用回路基板を使用した各種電子機器，電子装置の機能を長期間にわたり正常かつ安定にすることができるものとすること。  【解決手段】  回路基板は、絶縁基板の一主面に形成された導体層から成る半導体素子７の搭載部と、絶縁基板の他主面に形成され、貫通導体３を介して搭載部に接続されたガラス成分を含む伝熱層４と、他主面の伝熱層４に隣接する部位に形成されたガラス成分を含む抵抗体層５と、抵抗体層５を覆う保護ガラス層６とを具備し、伝熱層４と抵抗体層５と保護ガラス層６とは同時焼成されており、伝熱層４に含まれるガラス成分の軟化点をＴ１、抵抗体層５に含まれるガラス成分の軟化点をＴ２、保護ガラス層６の軟化点をＴ３としたときに、Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２である。【選択図】  図１
2005039163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層が積層されて成るとともに前記絶縁層間に配線導体が形成された絶縁基板と、該絶縁基板の一主面に形成された導体層から成る半導体素子の搭載部と、前記絶縁基板の他主面に形成されるとともに貫通導体を介して前記搭載部に接続されたガラス成分を含む伝熱層と、前記他主面の前記伝熱層に隣接する部位に形成されたガラス成分を含む抵抗体層と、該抵抗体層を覆う保護ガラス層とを具備している半導体素子搭載用回路基板において、前記伝熱層と前記抵抗体層と前記保護ガラス層とは同時焼成されて形成されており、前記伝熱層に含まれるガラス成分の軟化点をＴ１、前記抵抗体層に含まれるガラス成分の軟化点をＴ２、前記保護ガラス層の軟化点をＴ３としたときに、Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２であることを特徴とする半導体素子搭載用回路基板。
【請求項２】
前記Ｔ１と前記Ｔ３との差および前記Ｔ３と前記Ｔ２との差がそれぞれ３０℃以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体素子搭載用回路基板。
【請求項３】
前記伝熱層に含まれるガラス粉末の積算平均粒径をＤ１、前記抵抗体層に含まれるガラス粉末の積算平均粒径をＤ２、前記保護ガラス層の粉末の積算平均粒径をＤ３としたときに、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３がそれぞれ１．４乃至１０．０μｍであることを特徴とする請求項１記載の半導体素子搭載用回路基板。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の半導体素子搭載用回路基板の製造方法であって、
（１）前記貫通導体となる貫通孔を形成するとともに前記配線導体および前記搭載部となる導体ペーストパターンをそれぞれ形成したセラミックグリーンシートを複数積層し、前記貫通孔に導体ペーストを充填し焼成してセラミック多層基板を作製する工程と、
（２）前記セラミック多層基板の他主面に前記貫通導体の端面に接するように前記伝熱層となるガラス成分を含むペースト層を厚膜印刷法で形成するとともに、前記他主面の前記伝熱層に隣接する部位に前記抵抗体層となるガラス成分を含むペースト層を厚膜印刷法で形成した後、前記抵抗体層を覆って前記保護ガラス層となるガラスペースト層を厚膜印刷法で形成する工程と、
（３）前記伝熱層となるガラス成分を含むペースト層、前記抵抗体層となるガラス成分を含むペースト層および前記保護ガラス層となるガラスペースト層を同時焼成する工程と
を具備していることを特徴とする半導体素子搭載用回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搭載される半導体素子および回路基板の機能を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる半導体素子搭載用回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子や電子部品等を搭載するための配線基板としてセラミックスから成る絶縁基体に配線導体を形成したセラミック配線基板がよく知られている。
【０００３】
このセラミック配線基板は、セラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）積層法を採用することによって以下のように製作される。まず、セラミック原料粉末にガラス粉末，有機バインダー，溶剤，可塑剤等を添加混合して泥漿状となし、これをドクターブレード法やカレンダーロール法等によってシート状に成形してグリーンシート（セラミック生シート）を得、グリーンシート表面に金（Ａｕ），銀（Ａｇ），パラジウム（Ｐｄ），白金（Ｐｔ），銅（Ｃｕ），タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）等の金属粉末に所望のガラス粉末，有機バインダー，溶剤，可塑剤等を添加混合して得られる金属ペーストをスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布する。しかる後、このグリーンシートを複数枚積層して積層体となすとともに、この積層体を約８００〜１６００℃の温度で焼成することによって製作される。
【０００４】
さらに、抵抗体層を形成するために厚膜印刷法を用いて抵抗体層となるペースを所望の形状で印刷形成し、５００〜９００℃で焼き付けを行なう。その後、抵抗体層が形成されたセラミック多層基板に保護ガラス層を形成するために、厚膜印刷法を用いてガラスを含むペーストを抵抗体層を覆うようにして印刷塗布し、４００〜７００℃で焼き付けし形成する。
【０００５】
また、自動車等用の車載機器等に用いられる配線基板においては、車載機器の高機能化に伴い半導体素子搭載用回路基板（以下、単に回路基板ともいう）に実装されるＩＣチップの発熱量が増加する一途をたどっており、従来よりＩＣチップの発熱を冷却するために回路基板内にサーマルビアを設けてＩＣチップ搭載面と逆の面へ熱を移動させて冷却する方法や、この方法でも熱の放散が不十分な場合は回路基板をグリースを介してアルミニウム（Ａｌ）ハウジングや放熱体（ヒートパイプ）等に接着し、Ａｌハウジングや放熱体（ヒートパイプ）等から熱の放散を行なう方法が一般的に採られてきた。
【０００６】
このような回路基板は以下のように製造される。まず、焼成されたセラミック多層基板に抵抗体層を形成するために厚膜印刷法を用いて抵抗体層となるペーストを所望の形状に印刷形成し、５００〜９００℃で焼き付けを行なう。その後、抵抗体層が形成されたセラミック多層基板に保護ガラス層を形成するために、厚膜印刷法を用いてガラスを含むペーストで抵抗体層を覆い所望の形状に印刷塗布し、４００〜７００℃で焼き付ける。
【０００７】
また、その他の製造方法として、焼成されたセラミック多層基板に抵抗体層を形成するために厚膜印刷法を用いて抵抗体層となるペーストを所望の形状に印刷形成し、５０〜１５０℃で乾燥し、引き続き保護ガラス層となるガラスを含むペーストで抵抗体層を覆うようにして印刷塗布し、５００〜９００℃で抵抗体層および保護ガラス層を同時に焼き付ける方法も広く知られている。
【特許文献１】特開平８−１５３９４５号公報
【特許文献２】特開平８−２５０６２３号公報
【特許文献３】特開平８−２５０８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、厚膜印刷法により形成された抵抗体層を有する回路基板においては、抵抗体層を外的な衝撃、湿気、異物から保護するために、抵抗体層を覆う保護ガラス層をコーティングすることが一般的に行なわれている。この構成においては、回路基板をＡｌハウジングや放熱体に接着した場合、サーマルビアとＡｌハウジングや放熱体との間に保護ガラス層が存在し熱の伝導を妨げてしまう。一般的な保護ガラス層の熱伝導率は４〜５Ｗ／ｍＫであり、サーマルビアの１０〜２０Ｗ／ｍＫ、Ａｌハウジングの素材であるＡｌの４０〜５０Ｗ／ｍＫと比較しても、熱伝導に大きな障害となることが判る。従って、この構成においては、今後の更なるＩＣチップの高発熱化によりＩＣチップから発生する熱を十分に放散できなくなるため、動作中のＩＣチップ自体の温度が上昇してＩＣチップの誤動作や動作停止が生じるという問題点の発生が十分に予想される。
【０００９】
また、熱放散を向上させる構成として、サーマルビア下部に保護ガラス層がかからない構成が採用される場合もあるが、この構成では、回路基板をＡｌハウジングや放熱体に接着した場合、サーマルビアとＡｌハウジングや放熱体が直接接合されるために熱伝導が比較的良好になる。しかしながら、この構成では、サーマルビア下部に保護ガラス層との段差が生じ凹部が生じる。このため回路基板をＡｌハウジングや放熱体にグリースで実装する際に、この凹部に気泡を巻き込んでしまう。このため、気泡が巻き込まれた部分に関しては、サーマルビアとＡｌハウジングや放熱体との間に熱伝導を妨げる気泡が存在することとなり、その結果熱伝導性が大きく低下するという問題点があった。
【００１０】
また、サーマルビア下部に保護ガラス層がかからない構成とし、その直下に金属や高熱伝導材料部品を半田等のロウ材やエポキシ樹脂等からなる接着材を介し接合させて凸状部を形成し、気泡を巻込まないようにした構成も取られている。しかしながら、凸状部形成後の伝熱層においては、基板面に複数存在するサーマルビアにそれぞれ取り付けられる伝熱層のコプラナリティー（平坦度）が安定しないため、回路基板がＡｌハウジングや放熱体に実装された場合、一部の伝熱層がＡｌハウジングや放熱体に接触せず、その結果熱伝導性が低下するという問題点があった。
【００１１】
また、サーマルビア下部直下に金属や高熱伝導材料部品を半田等のロウ材やエポキシ樹脂等からなる接着材を介して予め接合させて凸状部を形成し、その後、抵抗体層を形成する構成も考えられるが、抵抗体層は印刷法で形成されるのが一般的であり、この方法では抵抗体層となるペーストの印刷の際に、伝熱層が凸状部となって突出しているので、抵抗体層となるペーストの印刷厚みが均一にならず、抵抗体層の抵抗値にバラツキを発生させるという問題点がある。
【００１２】
また、従来の回路基板の製法においては、印刷形成された抵抗体層と、保護ガラス層と、伝熱層とについて、それぞれ焼成を行なうため、エネルギー消費量が大きく環境保護の観点からも適切な製造方法とはいえない。
【００１３】
また、製造工程の流れが抵抗体層の焼成、保護ガラス層の印刷、保護ガラス層の焼成、伝熱層の印刷、伝熱層の焼成となり、印刷工程と焼成工程とが互い違いに進められる。焼成時における印刷された抵抗体層となるペースト、保護ガラス層となるペーストおよび伝熱層となるペーストの挙動は、一般的に収縮や変形を伴うものである。よって、従来の製造方法では焼成された抵抗体層は収縮や変形を起こしており、その上に保護ガラス層を印刷するため、高精度を要求される製品において位置ズレを起こす原因となっていた。
【００１４】
しかしながら、上記従来の製造方法で製作された回路基板は、今後のＩＣチップの高発熱化によりＩＣチップから発生する熱を十分に放散できなくなることが十分に予想されるため、動作中のＩＣチップ自体の温度が上昇し、ＩＣチップの誤動作や動作停止が発生するという問題点が発生する可能性が高い。その結果、従来の回路基板を用いた機器は、その機能を長期間にわたり正常かつ安定に発揮させることができず、特に車載機器等では人命に関わる事故の原因となる可能性がある。
【００１５】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決すべく完成されたものであり、その目的は、表面に同時焼成された抵抗体層とそれを覆う保護ガラス層とそれに隣接する伝熱層とを有する放熱性が向上した回路基板であって、サーマルビアと熱を放散させるＡｌハウジングや放熱体とを密接に接合させることによりＩＣチップの熱による誤動作や動作停止を防止することができ、また回路基板を使用した各種電子機器，電子装置の機能を長期間にわたり正常かつ安定にすることができる回路基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の半導体素子搭載用回路基板は、複数の絶縁層が積層されて成るとともに前記絶縁層間に配線導体が形成された絶縁基板と、該絶縁基板の一主面に形成された導体層から成る半導体素子の搭載部と、前記絶縁基板の他主面に形成されるとともに貫通導体を介して前記搭載部に接続されたガラス成分を含む伝熱層と、前記他主面の前記伝熱層に隣接する部位に形成されたガラス成分を含む抵抗体層と、該抵抗体層を覆う保護ガラス層とを具備している半導体素子搭載用回路基板において、前記伝熱層と前記抵抗体層と前記保護ガラス層とは同時焼成されて形成されており、前記伝熱層に含まれるガラス成分の軟化点をＴ１、前記抵抗体層に含まれるガラス成分の軟化点をＴ２、前記保護ガラス層の軟化点をＴ３としたときに、Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の半導体素子搭載用回路基板において、好ましくは、前記Ｔ２と前記Ｔ３との差および前記Ｔ３と前記Ｔ１との差がそれぞれ３０℃以上であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の半導体素子搭載用回路基板において、好ましくは、前記伝熱層に含まれるガラス粉末の積算平均粒径をＤ１、前記抵抗体層に含まれるガラス粉末の積算平均粒径をＤ２、前記保護ガラス層の粉末の積算平均粒径をＤ３としたときに、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３がそれぞれ１．４乃至１０．０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の半導体素子搭載用回路基板の製造方法は、上記本発明の半導体素子搭載用回路基板の製造方法であって、
（１）前記貫通導体となる貫通孔を形成するとともに前記配線導体および前記搭載部となる導体ペーストパターンをそれぞれ形成したセラミックグリーンシートを複数積層し、前記貫通孔に導体ペーストを充填し焼成してセラミック多層基板を作製する工程と、
（２）前記セラミック多層基板の他主面に前記貫通導体の端面に接するように前記伝熱層となるガラス成分を含むペースト層を厚膜印刷法で形成するとともに、前記他主面の前記伝熱層に隣接する部位に前記抵抗体層となるガラス成分を含むペースト層を厚膜印刷法で形成した後、前記抵抗体層を覆って前記保護ガラス層となるガラスペースト層を厚膜印刷法で形成する工程と、
（３）前記伝熱層となるガラス成分を含むペースト層、前記抵抗体層となるガラス成分を含むペースト層および前記保護ガラス層となるガラスペースト層を同時焼成する工程と
を具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の回路基板は、絶縁基板の一主面に形成された導体層から成る半導体素子の搭載部と、絶縁基板の他主面に形成されるとともに貫通導体を介して搭載部に接続されたガラス成分を含む伝熱層と、他主面の伝熱層に隣接する部位に形成されたガラス成分を含む抵抗体層と、抵抗体層を覆う保護ガラス層とを具備していることから、熱の伝導を妨げる保護ガラス層が、サーマルビアとしての貫通導体と熱を放散させる外部のＡｌハウジングや放熱体との間に存在しないため、半導体素子から発生した熱を効率良く外部に放散することができる。
【００２１】
また、貫通導体下部に接合された伝熱層表面を保護ガラス層表面よりも突出させることもできることから、回路基板をＡｌハウジングや放熱体にグリースを用い接合する際に配線導体が気泡を巻込むこともなく、伝熱層とＡｌハウジングや放熱体とを良好に接合することが可能となり、その結果、半導体素子から発生した熱を効率良く放散することが可能となる。
【００２２】
また、抵抗体層と保護ガラス層と伝熱層とが同時焼成で形成されており、伝熱層に含まれるガラス成分の軟化点をＴ１、抵抗体層に含まれるガラス成分の軟化点をＴ２、保護ガラス層の軟化点をＴ３としたときに、Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２であることから、伝熱層を１度の焼成工程で効率良く回路基板に接合できるとともに、抵抗体層および保護ガラス層も同時焼成するため、これらを一体的に形成して強固な接合構造を得ることができる。さらに、厚膜印刷法で複数の伝熱層を形成した場合においても、各々の伝熱層の平坦度は安定しており、回路基板がＡｌハウジングや放熱体に実装された場合に伝熱層とＡｌハウジングや放熱体との間に隙間が生じることを防ぐことができる。
【００２３】
本発明の半導体素子搭載用回路基板は、好ましくはＴ１とＴ３との差およびＴ３とＴ２との差がそれぞれ３０℃以上であることから、保護ガラス層が抵抗体層中へ流れ込むことによる抵抗値上昇や、伝熱層中のフィラーが保護ガラス層内に流れ込み保護ガラス層の絶縁抵抗値を低下させることを防ぐことができる。
【００２４】
また本発明の半導体素子搭載用回路基板は、好ましくは伝熱層に含まれるガラス粉末の積算平均粒径をＤ１、前記抵抗体層に含まれるガラス粉末の積算平均粒径をＤ２、前記保護ガラス層の粉末の積算平均粒径をＤ３としたときに、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３がそれぞれ１．４μｍ以上であることから、ガラス粉末の表面エネルギーが特異的に増大し、より低温で軟化することが無い。またガラス粉末のＤ１，Ｄ２，Ｄ３それぞれ１０．０μｍ以下であることから、セラミック配線基板で一般的に形成される３０〜５００μｍ幅の配線をスクリーン印刷法で印刷する場合にも凸凹の無い配線面が得られる。ここでの積算平均粒径とは、ガラス粉末の粒径を細かい方から数えて数量５０％になったときの粒径を示す。その結果、半導体素子から発生する熱を十分に放散できるため、動作している半導体素子自体の温度が上昇して半導体素子の誤動作や動作停止が発生するという問題も防止できる回路基板を製造できるので、この回路基板を用いた各種電子機器，電子装置を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００２５】
本発明の半導体素子搭載用回路基板の製造方法は、
（１）貫通導体となる貫通孔を形成するとともに配線導体および搭載部となる導体ペーストパターンをそれぞれ形成したセラミックグリーンシートを複数積層し、貫通孔に導体ペーストを充填し焼成してセラミック多層基板を作製する工程と、
（２）セラミック多層基板の他主面に貫通導体の端面に接するように伝熱層となるガラス成分を含むペースト層を厚膜印刷法で形成するとともに、他主面の伝熱層に隣接する部位に抵抗体層となるガラス成分を含むペースト層を厚膜印刷法で形成した後、抵抗体層を覆って保護ガラス層となるガラスペースト層を厚膜印刷法で形成する工程と、
（３）伝熱層となるガラス成分を含むペースト層、抵抗体層となるガラス成分を含むペースト層および保護ガラス層となるガラスペースト層を同時焼成する工程と
を具備しており、伝熱層となるガラス成分を含むペースト層、抵抗体層となるガラス成分を含むペースト層および保護ガラス層となるガラスペースト層を同時焼成する工程を有していることから、焼成工程が１回で済み、エネルギー消費量が削減でき今後の環境保護の流れにそった製造方法である。また、焼成による収縮変形や寸法変化の影響がない状態で、抵抗体層と保護ガラス層と伝熱層との位置決めができ、これらの位置精度の高い回路基板を製造し得る製造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、本発明の半導体素子搭載用回路基板を添付図面に基づき説明する。
【００２７】
図１は本発明の回路基板の実施の形態の一例を示す断面図である。また、図２は従来の回路基板の一例を示す断面図である。また、図３は本発明の回路基板がＡｌハウジングに実装された場合の実施の形態の一例を示す断面図である。図１〜図３において、１は絶縁層、２は配線導体、３は貫通導体、４は伝熱層、５は抵抗体層、６は抵抗体層を保護する保護ガラス層、７は半導体素子、８はＡｌハウジングや放熱体である。
【００２８】
本発明の回路基板は、複数の絶縁層１が積層されて成るとともに絶縁層１間に配線導体２が形成された絶縁基板と、絶縁基板の一主面に形成された導体層から成る半導体素子７の搭載部と、絶縁基板の他主面に形成されるとともに貫通導体３を介して搭載部に接続されたガラス成分を含む伝熱層４と、他主面の伝熱層４に隣接する部位に形成されたガラス成分を含む抵抗体層５と、抵抗体層５を覆う保護ガラス層６とを具備し、伝熱層４と抵抗体層５と保護ガラス層６とは同時焼成されて形成されており、伝熱層４に含まれるガラス成分の軟化点をＴ１、抵抗体層５に含まれるガラス成分の軟化点をＴ２、保護ガラス層６の軟化点をＴ３としたときに、Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２である。
【００２９】
なお、本発明において、Ｔ１は７２０℃程度、Ｔ２は５６０℃程度、Ｔ３は６３０℃程度である。
【００３０】
本発明において、絶縁層１は、酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，炭化珪素質焼結体，窒化珪素質焼結体，ガラスセラミックス質焼結体等のセラミックスから成る電気絶縁材料である。
【００３１】
ガラスセラミックス質焼結体はガラス成分とフィラー成分とから成るが、ガラス成分としては、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す）、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は同一または異なっており、Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す）、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は上記と同じである）、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３はＬｉ、ＮａまたはＫを示す）、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３は上記と同じである）、Ｐｂ系ガラス、Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。
【００３２】
また、フィラー成分としては、例えばＡｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、ＴｉＯ２とアルカリ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（例えばスピネル，ムライト，コージェライト）等が挙げられる。
【００３３】
配線導体２および貫通導体（サーマルビア）３は、例えば、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），金（Ａｕ），銀（Ａｇ），パラジウム（Ｐｄ），白金（Ｐｔ），ニッケル（Ｎｉ），銅（Ｃｕ），等の金属材料粉末を主成分とするメタライズ金属からなる。このメタライズ金属は導体ペーストを焼結させることにより得られるが、導体ペーストの焼成収縮とガラスセラミックスの焼成収縮とを合わせたり、ガラスセラミックス質焼結体から成る絶縁層１との接合強度を確保したりするために、導体ペースト中にガラス粉末やセラミック粉末を添加してもよく、配線導体２，貫通導体３は、それぞれ添加するガラス粉末やセラミック粉末の種類および添加量が異なっていてもよい。
【００３４】
抵抗体層５は、配線導体２に接続されてその抵抗値を調整するためのものであり、二酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）や銀パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金、ランタンボライト（ＬａＢ５）、二酸化錫（ＳｎＯ２）、銅ニッケル（Ｃｕ−Ｎｉ）合金等を主成分とし、バインダーと、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系、Ｂｉ２Ｏ３−ＳｉＯ２系、ＺｎＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスを混練してペーストとし、厚膜印刷法を用いて所望の形状に形成して予め50〜150℃で乾燥させる。
【００３５】
保護ガラス層６は、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系、Ｂｉ２Ｏ３−ＳｉＯ２系、ＺｎＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスを主成分とし、バインダーと混練してペースト状とし、厚膜印刷法を用いて所望の形状に形成して予め乾燥させる。
【００３６】
伝熱層４は、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ダイヤモンド（Ｃ）等を主成分とし、バインダーと、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系、Ｂｉ２Ｏ３−ＳｉＯ２系、ＺｎＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスとを混練してペーストとし、厚膜印刷法を用いて所望の形状に形成する。
【００３７】
そして、抵抗体層５と保護ガラス層６と伝熱層４とは、約850℃で同時焼成によって形成される。
【００３８】
ここで、下記の表１は、本発明の回路基板を構成するガラスセラミックス質焼結体から成る絶縁基板のガラス成分の組成の種類を示すものである。また表２は、本発明の回路基板に形成した抵抗体層５と保護ガラス層６とのガラス成分の組成（表１の種類Ａ〜Ｌを使用）の組み合わせによる抵抗体層５の抵抗値上昇について確認した結果を示すものである。また表３は、本発明の回路基板に形成した伝熱層４と保護ガラス層６とのガラス成分の組成（表１の種類Ａ〜Ｌを使用）の組み合わせによる、保護ガラス層６内に伝熱層４中のフィラーの溶出有無の確認、および伝熱層４中のフィラーの溶出の影響によって抵抗体層５の所望の抵抗値が良好か否かについて確認した結果を示すものである。
【００３９】
また、表４は、伝熱層４と抵抗体層５と保護ガラス層６のガラス成分について、ガラス粉末の積算平均粒径と軟化温度の変化を示差熱分析（ＤＴＡ）で測定および算出したものである。表５は、伝熱層４と抵抗体層５と保護ガラス層６のガラス成分について、ガラス粉末の積算平均粒径と、それぞれのスクリーン印刷後に８０℃程度で乾燥を行い、その後の表面粗さ（最大高さ：Ｒｍａｘ）を測定したものである。
【００４０】
なお、表３において、抵抗体層５の抵抗値変化が所望の抵抗値に対して１０％以下となった場合を○とし、１０％を超える場合を×とした。
【表１】
2005039163.tif 000003
【００４１】
【表２】
2005039163.tif 000004
【００４２】
【表３】
2005039163.tif 000005
【００４３】
【表４】
2005039163.tif 000006
【００４４】
【表５】
2005039163.tif 000007
【００４５】
そして、本発明の回路基板は以下のようにして作製される。まず、本発明の回路基板の製造方法は、
（１）貫通導体３となる貫通孔を形成するとともに配線導体２および搭載部となる導体ペーストパターンをそれぞれ形成したセラミックグリーンシートを複数積層し、貫通孔に導体ペーストを充填し焼成してセラミック多層基板を作製する工程と、
（２）セラミック多層基板の他主面に貫通導体３の端面に接するように伝熱層４となるガラス成分を含むペースト層を厚膜印刷法で形成するとともに、他主面の伝熱層４に隣接する部位に抵抗体層５となるガラス成分を含むペースト層を厚膜印刷法で形成した後、抵抗体層５を覆って保護ガラス層６となるガラスペースト層を厚膜印刷法で形成する工程と、
（３）伝熱層４となるガラス成分を含むペースト層、抵抗体層５となるガラス成分を含むペースト層および保護ガラス層６となるガラスペースト層を同時焼成する工程とを具備しているものである。
【００４６】
そして、例えば絶縁層１がガラスセラミックス質焼結体から成る場合、まずセラミック粉末，ガラス粉末等の原料粉末に所望の有機バインダー，可塑剤，有機溶剤等を添加混合して泥漿状となし、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法によりシート状に成形してグリーンシートを作製する。また、銅や銀等の低融点金属粉末に所望の有機溶剤，溶媒を添加混合して導体ペーストを作製する。
【００４７】
次に、グリーンシートに、例えば打ち抜き法により層間貫通導体や貫通導体３を形成するための貫通孔および配線パターン状の溝を形成し、例えばスクリーン印刷法により、その貫通孔に導体ペーストを充填し、続いてその他の配線導体２について各層表部に所定の回路パターンとなるように導体ペーストを印刷する。これら導体ペーストが印刷されたグリーンシートを積層し、必要に応じて５０〜１００℃の温度で３〜２００ＭＰａの圧力で圧着し、約８００〜１０００℃の温度で焼成する。
【００４８】
さらに、セラミック多層基板の表面に、二酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）や銀パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金等を主成分としガラス成分を含む抵抗体層５となるペーストを、所望の形状に厚膜印刷法を用いてペースト層を形成し、５０〜１５０℃で乾燥させる。その後、抵抗体層５が形成されたセラミック多層基板に保護ガラス層６を形成するために、厚膜印刷法を用いてガラスを主成分とするガラスペーストを抵抗体層５を覆うようにして印刷形成し、５０〜１５０℃で乾燥させる。さらに、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ダイヤモンド（Ｃ）等を主成分としガラス成分を含む伝熱層４となるペーストを、所望の形状に厚膜印刷法を用いて形成し、５００〜９００℃で焼成する。
【００４９】
その後、回路基板の表面に露出する配線導体２や貫通導体３の表面に、腐食防止等のためにニッケルめっき、パラジウムめっきおよび金めっき等を被着させるとよい。
【００５０】
上記のように製造された本発明の回路基板は、熱の伝導を妨げる保護ガラス層６が、貫通導体３と外部の熱放散用のＡｌハウジングや放熱体８との間に存在しない構成となるため、半導体素子７から発生した熱を効率良く放散することが可能となる。
【００５１】
また、貫通導体３下端面に接合された伝熱層４が保護ガラス層６面に対し凸になることが可能なことから、Ａｌハウジングや放熱体８にグリースを用いて接合する場合に貫通導体３下部が気泡を巻込むことも無く、伝熱層４とＡｌハウジングや放熱体８とを良好に接合することができ、その結果、半導体素子７から発生した熱を効率良く放散することが可能となる。
【００５２】
また、抵抗体層５と保護ガラス層６と伝熱層４とが同時焼成され、伝熱層に含まれるガラス成分の軟化点をＴ１、抵抗体層に含まれるガラス成分の軟化点をＴ２、保護ガラス層の軟化点をＴ３としたときに、Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２であることにより、伝熱層４を１度の焼成工程で効率良く接合できるとともに、抵抗体層５と保護ガラス層６と伝熱層４とが同時焼成により一体的に形成されて強固な接合構造を得ることができる。さらに、厚膜印刷法で複数の伝熱層４を形成した場合においても、各々の伝熱層４の平坦度は安定しており、回路基板がＡｌハウジングや放熱体に実装された場合に伝熱層４とＡｌハウジングや放熱体との間に隙間が生じることを防ぐことができる。
【００５３】
本発明の回路基板において、Ｔ１とＴ３との差およびＴ３とＴ２との差がそれぞれ３０℃以上であることが好ましく、この場合、保護ガラス層６が抵抗体層５中へ流れ込むことによる抵抗値上昇や、伝熱層４中のフィラーが保護ガラス層６内に流れ込み保護ガラス層６の絶縁抵抗値を低下させることもなくなる。
【００５４】
一方、Ｔ２とＴ３との差が３０℃未満の場合、抵抗体層５中のガラスが粉末状の非常に疎の状態で保護ガラス層６が溶融する。これにより、保護ガラス層６が抵抗体層５中に含まれる金属粒子間に溶け込むため、抵抗体層５の抵抗値を上昇させることとなる。また、溶け込み量が多い場合、抵抗体層５の導電性が劣化して絶縁体に近くなることがある。
【００５５】
また、Ｔ３とＴ１との差が３０℃未満の場合、保護ガラス層６中のガラスが粉末状の非常に疎の状態で伝熱層４中のガラスが溶融する。これにより、伝熱層４中のガラスがフィラーと共に保護ガラス層６内に溶け込むため、保護層として絶縁を保つための保護ガラス層６の絶縁抵抗値が低下する。また、溶け込み量が多い場合、保護ガラス層６で保護されている回路基板表面の配線導体２同士の間で電気的短絡が発生しやすくなる。
【００５６】
本発明の回路基板において、好ましくはＴ２とＴ３との差およびＴ３とＴ１との差がそれぞれ３０℃以上であることにより、今後半導体素子７が高発熱化したとしても、半導体素子７から発生する熱を十分に放散できるため、動作している半導体素子７自体の温度が上昇してその誤動作や動作停止が発生するという問題を防止することができる。
【００５７】
一般的にこのような回路基板に使用される粉末ガラスの積算平均粒径は１．０〜２０．０μｍ程度であるが、本発明の回路基板においては、好ましくはＤ１，Ｄ２，Ｄ３がそれぞれ１．４μｍ以上であることにより、ガラス粉末の表面エネルギーが特異的に増大して、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３がより低温になり、その結果、保護ガラス層６が抵抗体層５中へ流れ込むことによる抵抗値上昇や、伝熱層４中のフィラーが保護ガラス層６内に流れ込み保護ガラス層６の絶縁抵抗値を低下させることがなくなる。
【００５８】
また、ガラス粉末のＤ１，Ｄ２，Ｄ３がそれぞれ１０．０μｍ以下であることから、セラミック配線基板で一般的に形成される３０〜５００μｍ幅の配線をスクリーン印刷法で印刷する場合にも凸凹の無い配線面が得られる。その結果、本発明の回路基板を用いた電子機器，電子装置を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００５９】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更は可能である。例えば、上述した回路基板の製造方法においては、抵抗体層５、保護ガラス層６、伝熱層４が回路基板の同一面に形成される場合について述べたが、伝熱層４が抵抗体層５、保護ガラス層６と逆の面に存在する場合にも本発明の製造方法は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の半導体素子搭載用回路基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】従来の半導体素子搭載用回路基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の半導体素子搭載用回路基板がＡｌハウジングに実装された場合の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１：絶縁層
２：配線導体
３：貫通導体
４：伝熱層
５：抵抗体層
６：保護ガラス層
７：半導体素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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