(57)【要約】【課題】アスペクト比の高い小径の貫通孔の導通性に関して向上された配線基板および電子装置を提供すること。【解決手段】貫通孔１ａを有しており、窒化アルミニウムを主成分として含んでいる絶縁基板１と、貫通孔１ａの内面の上端部から下端部にかけて設けられたアルミニウム層２と、アルミニウム層２の表面に設けられた薄膜層３と、薄膜層３の表面に設けられた金属層４とを備えている。本発明の一つの態様による配線基板５は、このような構成を含んでいることによって、貫通孔１ａの高アスペクト比化が進んで仮に貫通孔１ａの中央部分において薄膜層３が設けられなかったとしても、アルミニウム層２によって貫通孔１ａの上端部から下端部にかけて十分な電気的経路を設けることができ、アスペクト比の高い小径の貫通孔１ａの導通性に関して向上されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有しており、窒化アルミニウムを主成分として含んでいる絶縁基板と、前記貫通孔の内面の上端部から下端部にかけて設けられたアルミニウム層と、該アルミニウム層の表面に設けられた薄膜層と、該薄膜層の表面に設けられた金属層とを備えていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
請求項１に記載された配線基板と、該配線基板に搭載された電子部品を備えていることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板および電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、照明分野において、近年、高出力の発光ダイオード素子が開発されるに従い、寿命が長いことや消費電力が小さいことによって発光ダイオード装置が照明用の光源に用いられるようになっている。このような、発光ダイオード装置には、セラミック基板の表面に配線導体を形成したり内部に貫通導体を形成した配線基板が用いられている。
【０００３】
配線基板は、例えば発光装置が小型化、高密度化または高出力化が要求されるに伴い高い放熱性や耐熱性等のセラミック基板の特徴が生かされることで需要が高まりつつある。発光装置を小型化にする方法として、配線基板に高密度に貫通孔を形成し、ＬＥＤ素子を高密度に実装する方法がある。
【０００４】
その方法の１つとして、窒化アルミニウムを主成分とする絶縁基板に貫通孔を形成した後に貫通孔内に金属層を設ける場合、絶縁基板と金属層との密着性向上のために、金属層を設ける前に、蒸着法やイオンプレーティング法、スパッタリング法等の薄膜形成技術により薄膜層を形成することがある（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2005-101178号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のようにすると、小径の貫通孔を高い寸法精度で形成することはできるものの、貫通孔の高アスペクト比化に伴って、貫通孔の中央部分において薄膜層が設けられないことがあった。そのため、薄膜層が貫通孔の上端部から下端部にかけて連続して設けられず、十分な電気的経路を設けることが不可能なことがあった。そのため、小径でアスペクト比の高い貫通孔について安定して導通させるためには改善が必要なものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの態様による配線基板は、貫通孔を有しており、窒化アルミニウムを主成分として含んでいる絶縁基板と、前記貫通孔の内面の上端部から下端部にかけて設けられたアルミニウム層と、該アルミニウム層の表面に設けられた薄膜層と、該薄膜層の表面に設けられた金属層とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の態様による電子装置は、配線基板と、該配線基板に搭載された電子部品を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一つの態様による配線基板は、貫通孔を有しており、窒化アルミニウムを主成分として含んでいる絶縁基板と、貫通孔の内面の上端部から下端部にかけて設けられたアルミニウム層と、アルミニウム層の表面に設けられた薄膜層と、薄膜層の表面に設けられた金属層とを備えている。本発明の一つの態様による配線基板は、このような構成を含んでいることによって、貫通孔の高アスペクト比化が進んで仮に貫通孔の中央部分において
薄膜層が設けられなかったとしても、アルミニウム層によって貫通孔の上端部から下端部にかけて十分な電気的経路を設けることができる。
【００１０】
本発明の他の態様による電子装置は、上記構成の配線基板を備えていることによって、アスペクト比の高い小径の貫通孔１ａの導通性に関して向上されるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は本発明の一つの実施形態における電子装置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示された電子装置のＡ−Ａ線における縦断面図である。
【図２】（ａ）は図１に示された電子装置に使用される配線基板（母配線基板）の一つの実施形態を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ部の拡大図であり、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線における縦断面図である。
【図３】図２（ｃ）に示された配線基板の要部を拡大して示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態における配線基板の要部の拡大図である。
【図５】本発明の他の実施形態における配線基板の要部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のいくつかの例示的な実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１（ａ）、（ｂ）、図１に示された電子装置に使用される配線基板（母配線基板）の一つの実施形態を示す平面図である図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および図２（ｃ）に示された配線基板５の要部の拡大断面図である図３を参照して本発明の第１の実施形態における電子装置について説明する。図１（ａ）、（ｂ）に示されているように、本実施形態における電子装置は、配線基板５と、配線基板５に搭載された電子部品６とを含んでいる。
【００１４】
また、図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および図３に示されているように、配線基板５は、貫通孔１ａを有しており、窒化アルミニウムを主成分として含んでいる絶縁基板１と、貫通孔１ａの内面の上端部から下端部にかけて設けられたアルミニウム層２と、アルミニウム層２の表面に設けられた薄膜層３と、薄膜層３の表面に設けられた金属層４とを含んでいる。
【００１５】
また、配線基板５は、製品寸法が小さいことが多いため、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示されているように、配線基板５が多数個形成された母配線基板５´を分割することによって作成される場合があるが、本発明においては母配線基板も配線基板に含まれる。
【００１６】
図２に示された本実施形態における母配線基板５´および母配線基板５´を分割してできる配線基板５の作成方法について、以下に説明を行う。窒化アルミニウムを主成分として含んでいる母絶縁基板１´は、主原料としての窒化アルミニウムに焼結助剤としてのイットリア、カルシア及び適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状となすとともに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を採用することによってグリーンシート（生シート）を形成し、しかる後、前記グリーンシートを高温（約１８００℃）で焼成することによって製作される。なお、絶縁基板１は生産性を高めるために、通常は絶縁基板１を多数個集合した母絶縁基板の状態で作成し、母配線基板５´が完成した時点もしくは電子装置が完成した時点で分割されることが多いので、作成工程については主に母配線基板５´の作成工程とするが、母配線基板５´を分割すること無く、直接配線基板５を作成することも可能である。また、窒化アルミニウムを主成分として含むとは、絶縁基板１中に窒化アルミニウムが８０質量％以上含むことを言う。絶縁基板１中に含まれる窒化アルミニウムが８０質量％未満であると、貫通孔１ａ表面にアルミニウム層２を安定して形成し難い。好ましくは絶縁基板１中の窒化アルミニウムは９５質量％以上含有されて
いることが好ましい。窒化アルミニウムが９５質量％以上含まれていると、絶縁体の熱伝導率を１７０Ｗ／ｍＫ以上としやすいため、熱放散性に優れた配線基板５となるので好ましい。
【００１７】
窒化アルミニウムからなる母絶縁基板１´の所定の部位にレーザー加工によって貫通孔１ａを形成する。波長の短いＹＡＧレーザーや、エキシマレーザーを使用すると、窒化アルミニウムが瞬時に蒸発してしまい、アルミニウム層２が貫通孔１ａの内面に形成されにくく、ＣＯ２レーザーを使用すると、窒化アルミニウムの表面に安定してアルミニウム層２が形成され易いのでＣＯ２レーザーを使用するのが好ましい。例えば、窒化アルミニウムの含有率が９５質量％で熱伝導率が１７０Ｗ／ｍＫ、板厚０．３８ｍｍの絶縁基板を用い、出力２０Ｗで焦点の径がφ０．１ｍｍのＣＯ２レーザー（波長１０．６μｍ）を用いて貫通孔１ａを形成すると、入射側の直径が０．１３ｍｍで、出射側の直径は０．０６ｍｍとなり、貫通孔１ａの表面にアルミニウムが形成された貫通孔１ａとすることができる。このときのアルミニウム層２の厚みは１〜１６μｍであった。
【００１８】
アルミニウム層２の形成方法は、窒化アルミニウムからなる母絶縁基板１´に貫通孔１ａを形成するときの上述のレーザー加工により窒化アルミニウムが還元されることによるものであり、この形成方法により、アルミニウム層２が貫通孔１ａの内面の上端部から下端部にかけて設けられるものとなる。
【００１９】
薄膜層３を構成する密着金属層は、母絶縁基板１´の表裏面の貫通孔１ａの周囲にレーザー加工で形成される凸部を必要に応じて研磨等で除去平坦化し、絶縁基板１の表裏面および貫通孔１ａの上下面付近に形成される。密着金属層は例えば、窒化タンタルやニッケルークロム、ニッケルークロムーシリコン、タングステンーシリコン、モリブデンーシリコン、タングステン、モリブデン、チタン、クロム等から成り、蒸着法やイオンプレーティング法、スパッタリング法等の薄膜形成技術を採用することにより貫通孔１ａ内のアルミニウム層２および絶縁基板１上に被着される。例えば真空蒸着法を用いて形成する場合には、母絶縁基板１´を真空蒸着装置の成膜室内に設置して、成膜室内の蒸着源に密着金属層と成る金属片を配置し、その後、成膜室内を真空状態（１０−２Ｐａ以下の圧力）にするとともに、蒸着源に配置された金属片を加熱して蒸着させ、この蒸着した金属片の分子を絶縁基板１に被着させることにより、密着金属層と成る薄膜金属の層を形成する。そして、薄膜金属層が形成された絶縁基板１にフォトリソグラフィ法を用いてレジストパターンを形成した後、エッチングによって余分な薄膜金属層を除去することにより、密着金属層が形成される。密着金属層の上面には薄膜層３を構成するバリア層が被着され、バリア層は密着金属層と主導体層と接合性、濡れ性が良く、密着金属層と主導体層とを強固に接合させるとともに密着金属層と主導体層との相互拡散を防止する作用をなす。バリア層は、例えば、ニッケルークロムや白金、パラジウム、ニッケル、コバルト等から成り、蒸着法やイオンプレーティング法、スパッタリング法等の薄膜形成技術により密着金属層の上面に被着される。
【００２０】
密着金属層の厚さは０.０１〜０.５μｍ程度が良い。０.０１μｍ未満では、絶縁基板
１およびアルミニウム層２上に密着金属層を強固に密着させることが困難となる傾向がある。０.５μｍを超える場合は、密着金属層の成膜時の内部応力によって密着金属層の剥
離が生じ易くなる。
【００２１】
また、バリア層の厚さは０.０５〜１μｍ程度が良い。０.０５μｍ未満では、ピンホール等の欠陥が発生してバリア層としての機能を果たしにくくなる傾向がある。１μｍを超える場合は、成膜時の内部応力によりバリア層の剥離が生じ易くなる。
【００２２】
金属層４の形成方法は、絶縁基板１の表裏面共に、表面配線７を形成しない部分にレジ
スト膜(不図示)を形成し、薄膜層３およびアルミニウム層２の表面に銅を電解めっきで形成することによるものであり、この形成方法により、金属層４が貫通孔１ａ内に充填されると共に表面配線７となる部分に厚い導体層が形成される。
【００２３】
なお、密着金属層として、チタン（Ｔｉ）を用い、その上に銅（Ｃｕ）をこの順でスパッタを行うと、チタンと銅の接合部にはチタン／銅のバリア層が形成され、表面には銅の導体層が形成されるので、その表面に電解めっきで銅を形成すると、金属層４が全て銅で形成されることになるので、電気抵抗や熱抵抗が低くなると共に大電流を流しやすくなるので好ましい。
【００２４】
表面配線層７の厚さは２〜２００μｍ程度が良い。２μｍ未満では、十分に電流を流すことができない傾向があり、２００μｍを超えると、温度サイクル信頼性が低下する傾向がある。なお、表面配線層７の厚みが５０μｍ以上となると絶縁基板１との熱膨張差が無視できなくなるが、上下の表面配線層７の厚みの差が５μｍ以下であると配線基板５に反りが発生し難くなるので好ましい。
【００２５】
なお、金属層４および表面配線層７が銅の場合は、表面にニッケル層、金層をこの順に形成すると表面の腐食防止のために好ましい。
【００２６】
次にレジストを剥離し、露出した薄膜層３をフッ酸でエッチングし除去することで、母配線基板５´となる。
【００２７】
焼成済みの母絶縁基板１´にレーザー加工によって貫通孔１ａを形成し表面配線７を形成することにより、寸法精度の高い母配線基板５´とすることができるので、母配線基板上に自動機等で発光素子等の電子部品６を容易に配置したり、ボンディングワイヤ８による電気的な接続を行うことができるようになるので、生産性が高まり好ましい。
【００２８】
母配線基板５´で電子装置まで組み立てた場合は、多数の電子装置を組み立てた状態から、ダイシングやレーザー割断等の方法で、個別の電子装置に分割する。もしくは、母配線基板５´を同様の方法で個別の配線基板５に分割してから同様に電子部品６を配置接続することで電子装置となる。
【００２９】
本実施形態の配線基板５において、貫通孔１ａを有しており、窒化アルミニウムを主成分として含んでいる絶縁基板１と、貫通孔１ａの内面の上端部から下端部にかけて設けられたアルミニウム層２と、アルミニウム層２の表面に設けられた薄膜層３と、薄膜層３の表面に設けられた金属層４とを備えていることによって、貫通孔１ａの高アスペクト比化が進んで仮に貫通孔１ａの中央部分において薄膜層３が設けられなかったとしても、アルミニウム層２によって貫通孔１ａの上端部から下端部にかけて十分な電気的経路を設けることができ、アスペクト比の高い小径の貫通孔１ａの導通性に関して向上されるものとなる。
【００３０】
また、本実施形態の電子装置において、上記構成の配線基板５を備えていることによって、アスペクト比の高い小径の貫通孔１ａの導通性に関して向上されるものとなる。
【００３１】
（第２の実施形態）
図４を参照して本発明の第２の実施形態における電子装置について説明する。本実施形態の電子装置において、第１の実施形態と異なる点は、貫通孔１ａ内の金属層４の構造である。第１の実施形態において貫通孔１ａ内が金属層４で充填される構造であったが、本実施形態においては貫通孔１ａの内面に層状に形成されており、貫通孔の一方は表面配線層７で塞がれているが、他方は開放している構造である。この第２の実施形態の構造にす
ることによって、絶縁基板１と金属層４の熱膨張差による応力が加わり難くなっていることで、貫通孔１ａの配置密度が高くなったとしても、絶縁基板１に応力による割れが発生し難くなるので好ましい。
【００３２】
（第３の実施形態）
図５を参照して本発明の第３の実施形態における電子装置について説明する。本実施形態の電子装置において、貫通孔１ａを金属層４で充填した後に表裏面を研磨し、その後表面配線層７を形成した物であるが、この様に、貫通孔１ａ内の金属層４と表面配線層７を別に形成した場合は表面配線層７を金属層４と異なる金属とする事ができるので、表面配線層７として薄膜形成技術を用いた層以外に厚膜層を形成することも容易となり、また、薄膜形成技術を用いて形成する場合でも貫通導体まで形成した絶縁基板１を準備しておき、必要に応じて絶縁基板１の表裏面に様々な表面配線層７を形成することができるようになり、納期を短縮できるので好ましい。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・・・絶縁基板
１ａ・・・・貫通孔
２・・・・・アルミニウム層
３・・・・・薄膜層
４・・・・・金属層
５・・・・・配線基板
６・・・・・電子部品
７・・・・・表面配線層
８・・・・・ボンディングワイヤ
【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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