(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基体の表面に、配線導体と、該配線導体と電気的に接続された厚膜抵抗体とを被着させるとともに、該厚膜抵抗体をその一部を露出させて保護ガラスで被覆し、かつ少なくともその露出部を紫外線硬化型のエポキシ樹脂から成る第１の被覆層と、硬化温度が１５０℃〜２００℃の熱硬化型のシリコーン樹脂から成る第２の被覆層とで順次被覆して成り、前記第１の被覆層および前記第２の被覆層の少なくとも一方が、緑色、青色および黒色のいずれかに着色されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記第１の被覆層の厚みが３０μｍ〜５０μｍであり、かつ前記第２の被覆層の厚みが２０μｍ〜４０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚膜抵抗体を具備する配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば半導体集積回路素子等の電子部品を搭載するための配線基板として、酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成る絶縁基体の表面にタングステンやモリブデン等の金属材料から成る配線導体と、この配線導体に電気的に接続されたランタン−ボロン系、酸化錫系等の抵抗体メタライズから成る厚膜抵抗体とを被着させて成る配線基板が知られている。
【０００３】
このような配線基板は、一般的にはセラミックグリーンシート積層法によって製作され、具体的には、例えばドクターブレード法等のシート成形技術により形成された複数枚のセラミックグリーンシートを準備し、次いでこれらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに配線導体用の金属ペーストを印刷塗布し、次いでこれらのガラスセラミックグリーンシートを上下に積層するとともに適当な大きさ、形状に切断して配線基板用の生セラミック成形体を得、その後この生セラミック成形体を高温で焼成し、最後に焼成して得た絶縁基体の表面に厚膜抵抗用の抵抗体ペーストを所定パターンに印刷塗布するとともにこの絶縁基体を前記焼成の温度よりも低い温度で熱処理することによって製作される。
【０００４】
なお、このような配線基板においては、一般的には、配線導体はその露出表面がニッケルめっき膜および金めっき膜から成るめっき金属膜により順次被覆されており、厚膜抵抗体は酸化ホウ素系ガラス等の保護ガラスでそのほぼ全体が覆われている。配線導体はめっき金属膜で被覆されることにより、その酸化腐食が有効に防止されるとともに電子素子や外部電気回路基板等との接続が容易かつ強固なものとなる。また厚膜抵抗体は保護ガラスで覆われることにより、その酸化腐食が有効に防止される。このように配線導体の露出表面をめっき金属膜で被覆するには、無電解めっき法や電解めっき法が採用される。また、厚膜抵抗体を保護ガラスで覆うには、絶縁基体の厚膜抵抗体を覆うようにして保護ガラスを約６００℃で溶融被着させる方法が採用される。この場合、保護ガラスはガラス成分が酸化アルミニウム質焼結体と酸素結合等により強固に接合することから、絶縁基体に極めて強固に接合するとともにその形成が極めて容易である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の配線基板によると、厚膜抵抗体は絶縁基体に厚膜抵抗用の抵抗体ペーストをスクリーン印刷法により所定のパターンに印刷塗布しておき、これを絶縁基体の焼成温度よりも低い温度で熱処理することによって形成されており、印刷時のばらつきによりその厚みに２〜３μｍ程度のばらつきが発生しやすく、また熱処理時の温度、雰囲気等の条件にもばらつきが発生し易い。
このような厚みのばらつきや熱処理時の条件のばらつき等は厚膜抵抗体の電気抵抗値にばらつきを発生させ、抵抗体としての機能を十分に発揮することができない場合がある。そこで、厚膜抵抗体をガラス保護膜上からレーザートリミングして厚膜抵抗体の抵抗値を調整し、抵抗体としての機能を正常に発揮できるようにすることが考えられる。
【０００６】
ところが、厚膜抵抗体をレーザートリミングした場合、レーザートリミングされた部位が保護ガラスで覆われず露出してしまい、厚膜抵抗体の酸化腐食を有効に防止することができないという問題が誘発されてしまう。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、所定の電気抵抗値を有する厚膜抵抗体が形成され、かつ前記厚膜抵抗体の酸化腐食が有効に防止された、信頼性に優れた配線基板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、絶縁基体の表面に、配線導体と、該配線導体と電気的に接続された厚膜抵抗体とを被着させるとともに、該厚膜抵抗体をその一部を露出させて保護ガラスで被覆し、かつ少なくともその露出する部位を紫外線硬化型のエポキシ樹脂から成る第１の被覆層と、硬化温度が１５０℃〜２００℃の熱硬化型のシリコーン樹脂から成る第２の被覆層とで順次被覆して成り、前記第１の被覆層および前記第２の被覆層の少なくとも一方が、緑色、青色および黒色のいずれかに着色されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また本発明の配線基板は、前記第１の被覆層の厚みが３０μｍ〜５０μｍであり、かつ前記第２の被覆層の厚みが２０μｍ〜４０μｍであることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の配線基板によれば、厚膜抵抗体を保護ガラスで被覆するとともに、レーザートリミングにより露出する部位を紫外線硬化型のエポキシ樹脂から成る第１の被覆層と、硬化温度が１５０℃〜２００℃の熱硬化型のシリコーン樹脂から成る第２の被覆層とで順次被覆したことから、厚膜抵抗体が酸化腐食することを極めて有効に防止することができる。
【００１１】
また本発明の配線基板によれば、第１の被覆層を形成する際、熱の印加がないことから、厚膜抵抗体の露出部位に酸化等のダメージを与えることはなく、厚膜抵抗体の電気抵抗値を所望する所定値となすことができる。
【００１２】
さらに本発明の配線基板によれば、前記硬化温度が１５０℃〜２００℃の熱硬化型のシリコーン樹脂が、酸、アルカリなどに対する耐薬品性に優れることから、耐薬品性に劣る前記第１の被覆層や厚膜抵抗体を有効に保護することができ、配線導体にめっき金属層を被着させるためのめっき作業等の、配線基板を各種薬液に浸漬する作業により厚膜抵抗体等に腐食、剥離等を生じることを防ぐことができ、配線基板としての信頼性を優れたものとすることができる。また、第１の被覆層および第２の被覆層の少なくとも一方が、緑色、青色および黒色のいずれかに着色されていることにより、未硬化の樹脂前駆体を塗布したとき、未硬化の樹脂前駆体と絶縁基体とのコントラストが大きくなり、塗布された未硬化の樹脂前駆体の層の欠陥を認識し易く、この欠陥を介して侵入する外気等により厚膜抵抗体が腐食することを有効に防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の配線基板を半導体素子や容量素子等の電子部品を搭載する混成集積回路基板に適用した場合の一実施例を示す断面図であり、図中、１は絶縁基体、２は配線導体、３は厚膜抵抗体、４はガラス保護膜、５は第１被覆層、６は第２被覆層である。これらの絶縁基体１、配線導体２、厚膜抵抗体３、保護ガラス４、第１被覆層５、第２被覆層６により配線基板Ａが形成される。
【００１４】
絶縁基体１は、図１に示すように、その上面に半導体素子や容量素子等の電子部品７が搭載される略四角平板状であり、その搭載部１ａ表面には半導体素子、容量素子等の電子部品７がロウ材やガラス、樹脂等の接着材を介して取着固定される。
【００１５】
前記絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体や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、ガラスセラッミックス焼結体等の電気絶縁電気絶縁材料から成り、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ、溶剤を添加混合して得たセラミックスラリーを従来周知のドクターブレード法によりシート状となすとともに、これに適当な打ち抜き加工を施すことにより絶縁基体１用のセラミックグリーンシートを得、次いでこれらのセラミックグリーンシートを上下に積層するとともに適当な形状、大きさに切断して絶縁基体１用の生セラミック成形体となし、しかる後、この成形体を還元雰囲気中約１６００℃の温度で焼成することによって製作される。
【００１６】
また絶縁基体１には、その上面から下面にかけて導出する複数の配線導体２が被着形成されている。この配線導体２は、絶縁基体１に搭載される半導体素子７を外部電気回路に接続するための導電路として機能する。
【００１７】
そして配線導体２の絶縁基体１上面に露出する部位には半導体素子等の電子部品７の電極がボンディングワイヤ８等の導電性接続部材を介して電気的に接続され、配線導体２の絶縁基体１下面に導出した部位は外部電気回路基板の配線導体に錫−鉛半田等の低融点ロウ材を介して電気的に接続される。
【００１８】
なお、配線導体２は、タングステンやモリブデン、銅、銀等の金属粉末から成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダー、溶剤を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体１用のセラミックグリーンシートに従来周知のスクリーン印刷法により所定のパターンに印刷塗布し、これを絶縁基体１用の生セラミック成形体とともに同時焼成することによって絶縁基体１の上面から下面にかけて被着形成される。
【００１９】
また絶縁基体１の下面には、配線導体２と電気的に接続するようにして厚膜抵抗体３が被着形成されている。厚膜抵抗体３は、配線導体２と、配線導体２と電気的に接続された電子部品７とにより形成される電気回路の抵抗値を所定の値に調整する作用をなす。厚膜抵抗体３を予め配線基板に形成しておくと、配線導体２にチップ抵抗等を改めて接続する工程を削減することや、配線基板を小型化することができるという効果を得ることができる。
【００２０】
このような厚膜抵抗体３は、例えばランタン−ボロン（ＬａＢ６）系合金、酸化錫（ＳｎＯ２）等の抵抗体粉末から成り、酸化錫から成る場合であれば、酸化錫粉末に適当な有機バインダー、溶剤を添加混合して得た抵抗体ペーストを、焼成して成る絶縁基体１の下面に、配線導体２と接続するようにして所定パタ−ンに印刷塗布し、これを約９００℃の温度で熱処理して焼き付けることにより、絶縁基体１下面に被着形成される。
【００２１】
なお、厚膜抵抗体３は、トリミング後の抵抗値が所定の抵抗値となるようにその厚み、幅、長さが選定され、例えば半導体素子と容量素子とから成る電気回路の抵抗体として使用される場合であれば、一般的にはトリミング後の抵抗値が数０Ω〜数ｋΩとなるように設定される。
【００２２】
このような厚膜抵抗体３は、その厚みが５μｍ未満であると、厚膜抵抗体３に断線が発生しやすくなり、他方、５０μｍを超えると、絶縁基体１から剥離しやすくなる。従って、厚膜抵抗体３の厚みは５〜５０μｍの範囲が好ましい。
【００２３】
また厚膜抵抗体３はその幅が０．０５ｍｍ未満であると、厚膜抵抗体３に断線が発生しやすくなり、他方、１．５ｍｍを超えると、絶縁基体１の下面に厚膜抵抗体３を効率よく配置することが困難となる傾向にある。従って、厚膜抵抗体３の幅は０．０５〜１ｍｍの範囲が好ましい。
【００２４】
更に、前記厚膜抵抗体３はその長さが０．１ｍｍ未満であると、抵抗体としての所定の抵抗値を得ることが困難であるとともに厚膜抵抗体３のトリミングが困難となる傾向にあり、他方、１００ｍｍを超えると、絶縁基体１上に厚膜抵抗体３を効率よく配置することが困難となる傾向にある。従って、前記厚膜抵抗体３の長さは０．１〜１００ｍｍの範囲としておくことが好ましい。
【００２５】
なお、前記厚膜抵抗体３と配線導体２との電気的な接続は、銅から成る厚膜導体１０を介して行うようにしてもよく、この場合、銅厚膜導体１０と厚膜抵抗体３との密着性が良好であることから、配線導体２と厚膜抵抗体３とをより一層確実に電気的に接続させることができる。前記厚膜導体１０は、例えば、銅粉末に適当な有機バインダー、溶剤を添加、混合して得た銅ペーストを、絶縁基体１の下面に、厚膜抵抗体３を被着形成させる前に、配線導体２とその一部が重なるようにして印刷塗布し、約９００℃の温度で熱処理し、焼き付けることにより、絶縁基体１の下面に所定パターンに被着形成することができる。
【００２６】
また前記厚膜抵抗体３は、その表面に保護ガラス４が被着されている。
前記保護ガラス４は、厚膜抵抗体３の酸化を防ぐとともに、後述する厚膜抵抗体３にレーザトリミングを施す際、トリミングされる部位以外の部位の露出表面がダメージを受けることを防ぐ作用をなす。
【００２７】
このような保護ガラス４は、例えば酸化ホウ素系ガラス等のガラスから成り、酸化ホウ素系ガラスの粉末に適当な有機バインダー、溶剤を添加、混合して得たガラスペーストを厚膜抵抗体３の全面を覆うようにして印刷塗布し、約６００〜６５０℃で熱処理し、焼き付けることにより被着形成される。
【００２８】
更に前記保護ガラス４で覆われた厚膜抵抗体３は、レーザートリミングによりその電気抵抗値が所定の値に調整され、トリミングされた部位が保護ガラス４から露出するため、この露出部が酸化することを防ぐために、紫外線硬化型のエポキシ樹脂から成る第１の被覆層５と、硬化温度が１５０℃〜２００℃の熱硬化型のシリコーン樹脂から成る第２の被覆層６とにより被覆される。
【００２９】
前記紫外線硬化型の有機樹脂から成る第１の被覆層５は、例えば、紫外線硬化型のエポキシ樹脂で形成され、未硬化のエポキシ樹脂前駆体を適当な光重合開始剤等の添加成分と混合し、絶縁基体１の下面の配線導体２を除くほぼ全面を覆うようにして印刷塗布するとともに、約３００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射し、光硬化させることによって露出する厚膜抵抗体３の表面、絶縁基体１の表面及び保護ガラス３の表面に被着形成される。
【００３０】
前記紫外線硬化型エポキシ樹脂等の紫外線硬化型の有機樹脂から成る第１の被覆層５は、絶縁基体１、厚膜抵抗体３及び保護ガラス４のいずれとも密着性が良好であることから、露出する厚膜抵抗体３の表面、絶縁基体１の表面及び保護ガラス４の表面に極めて強固に被着する。
【００３１】
また、前記紫外線硬化型の有機樹脂から成る第１の被覆層５を形成する際、熱の印加がないことから、厚膜抵抗体３の露出部位に酸化等のダメージを与えることはなく、厚膜抵抗体３の電気抵抗値を所望する所定値となすことができる。
【００３２】
なお、前記紫外線硬化型の有機樹脂から成る第１の被覆層５は、その厚みが３０μｍ未満の薄いものとなると、厚膜抵抗体３を有効に被覆するのが困難となり、また５０μｍを超えると、搭載した半導体素子の作動時に発する熱で絶縁基体１と第１の被覆層５との熱膨張係数の差に起因して生じる熱応力等により絶縁基体１から剥がれ易くなる危険性がある。従って、前記第１の被覆層は、その厚みを３０μｍ〜５０μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００３３】
更に前記紫外線硬化型のエポキシ樹脂から成る第１の被覆層５の表面には、硬化温度が１５０℃〜２００℃の熱硬化型のシリコーン樹脂から成る第２の被覆層６が被着されている。
【００３４】
前記第２の被覆層６は、硬化温度が１５０℃〜２００℃の熱硬化型樹脂、具体的にはシリコーン樹脂が好適に使用され、例えば、未硬化のシリコーン樹脂前駆体を第１の被覆層５の全面を覆うようにして塗布するとともに、約１５０℃、３０分の条件で加熱硬化させることによって、第１の被覆層５の表面を被覆するように被着される。
【００３５】
硬化温度が１５０℃〜２００℃の熱硬化型のシリコーン樹脂から成る第２の被覆層６は、酸、アルカリ等の薬品に対する耐薬品性に優れることから、耐薬品性に劣る前記第１の被覆層５（および厚膜抵抗体３の露出部位）を有効に保護し、例えば、後述するように、配線導体２にニッケルめっき膜、金めっき膜等のめっき金属膜９を被着させるために配線基板Ａを酸性のニッケルめっき浴や、酸性またはアルカリ性の金めっき浴に浸漬したときに、第１の被覆層５等が前記めっき浴により侵食され、厚膜抵抗体３の被覆が不完全となって酸化、腐食してしまう、ということを有効に防止することができる。
【００３６】
前記第２の被覆層６は、またその厚みが２０μｍ未満の薄いものとなると、第１の被覆層５を有効に被覆してめっき浴等の薬品から保護することが困難となる危険性がある。従って、前記第２の被覆層６は、その厚みを２０μｍ以上としておくことが好ましく、形成時の作業性や経済性を考慮すれば、２０μｍ〜４０μｍの範囲としておくことが好適である。
【００３７】
更に前記配線導体２はその露出表面に配線導体２とボンディングワイヤ８等の導電性接続部材および低融点ロウ材等との接続を容易かつ強固なものとするために、１〜１０μｍ程度の厚みのニッケルめっき膜と０．１〜３μｍ程度の厚みの金めっき膜とからなるめっき金属膜９が被着されている。
【００３８】
前記ニッケルめっき膜と金めっき膜とからなるめっき金属膜９は、例えば硫酸ニッケルとリン系、またはホウ素系の還元剤を主成分とする無電解ニッケルめっき浴（酸性）と、シアン化金カリウムとホウ素系還元剤とを主成分とする無電解金めっき浴（アルカリ性）を準備し、各々のめっき浴に、配線基板Ａを順次、所定時間ずつ浸漬することによって配線導体２の露出表面に所定厚みに被着形成される。このめっき金属膜９を形成する場合、耐薬品性に劣る第１の被覆層５および厚膜抵抗体３が耐薬品性に優れる第２の被覆層６で被覆されているため厚膜抵抗体３に腐食、剥離等を生じることが有効に防止され、これによって配線基板としての信頼性を優れたものとすることができる。
【００３９】
かくして本発明の配線基板によれば、絶縁基体１の上面に半導体素子や容量素子等の電子部品７を、ガラスや樹脂、ロウ材等の接着剤を介して接着固定するとともにこの電子部品７の各電極を配線導体２にボンディングワイヤ８等の導電性接続部材を介して電気的に接続することによって混成集積回路基板として完成し、配線導体２の露出部を外部の電気回路基板に低融点ロウ材を介して接続することにより、搭載された電子部品７と外部電気回路とが電気的に接続される。
【００４０】
なお、本発明の配線基板は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能であり、例えば、上記実施例では、第１の被覆層５および第２の被覆層６を絶縁基体１下面のほぼ全面に被着させているが、厚膜抵抗体３の露出部位とその周辺のみを被覆するように被着させてもよい。
【００４１】
また、前記第１の被覆層５および第２の被覆層６はその各々を１回ずつの印刷塗布によって形成するものに限定されるものではなく、複数回の印刷塗布、複数回の紫外線硬化、熱硬化によって形成してもよい。前記第１の被覆層５および第２の被覆層６の各々を複数回の印刷塗布、複数回の紫外線硬化、熱硬化によって形成した場合、絶縁基体１や厚膜抵抗体３等に対する第１の被覆層５の被着強度および第１の被覆層５に対する第２の被覆層６の被着強度が強くなって配線基板の長期信頼性を極めて優れたものとすることが可能となる。従って、前記第１の被覆層５および第２の被覆層６はその各々を複数回の印刷塗布、複数回の紫外線硬化、熱硬化によって形成することが好ましい。
【００４２】
更に前記第１の被覆層５および前記第２の被覆層６の少なくとも一方は、緑色、青色および黒色のいずれかに着色されていることから、未硬化の樹脂前駆体を塗布したとき、未硬化の樹脂前駆体と絶縁基体１とのコントラストが大きくなり、塗布された未硬化の樹脂前駆体の層の欠陥を認識し易く、この欠陥を介して侵入する外気等により厚膜抵抗体３が腐食することを有効に防止することができる。従って、前記第１の被覆層５および前記第２の被覆層６の少なくとも一方は、緑色、青色および黒色のいずれかに着色されている。
【００４３】
更にまた上述の実施例では、本発明の配線基板を混成集積回路基板用に用いた例で説明したが、これを基体と蓋体とから成る容器内部に半導体素子を気密封止する構造の半導体素子収納用パッケージの基体に適用してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、厚膜抵抗体を保護ガラスで被覆するとともに、レーザートリミングにより露出する部位を紫外線硬化型のエポキシ樹脂から成る第１の被覆層と、硬化温度が１５０℃〜２００℃の熱硬化型のシリコーン樹脂から成る第２の被覆層で順次被覆したことから、厚膜抵抗体が酸化腐食することを極めて有効に防止することができる。
【００４５】
また本発明の配線基板によれば、第１の被覆層を形成する際、熱の印加がないことから、厚膜抵抗体の露出部位に酸化等のダメージを与えることはなく、厚膜抵抗体の電気抵抗値を所望する所定値となすことができる。
【００４６】
さらに本発明の配線基板によれば、前記硬化温度が１５０℃〜２００℃の熱硬化型のシリコーン樹脂が、酸、アルカリなどに対する耐薬品性に優れることから、耐薬品性に劣る前記第１の被覆層や厚膜抵抗体を有効に保護することができ、配線導体にめっき金属層を被着させるためのめっき作業等の、配線基板を各種薬液に浸漬する作業により厚膜抵抗体等に腐食、剥離等を生じることを防ぐことができ、配線基板としての信頼性を優れたものとすることができる。また、第１の被覆層および第２の被覆層の少なくとも一方が、緑色、青色および黒色のいずれかに着色されていることにより、未硬化の樹脂前駆体を塗布したとき、未硬化の樹脂前駆体と絶縁基体とのコントラストが大きくなり、塗布された未硬化の樹脂前駆体の層の欠陥を認識し易く、この欠陥を介して侵入する外気等により厚膜抵抗体が腐食することを有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の配線基板の一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・絶縁基体
２・・・・配線導体
３・・・・厚膜抵抗体
４・・・・保護ガラス
５・・・・第１の被覆層
６・・・・第２の被覆層
７・・・・電子部品
８・・・・ボンディングワイヤ
９・・・・めっき金属膜
【図１】
0004570190.tif 000002