(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に表層導体層又は表層抵抗体層を形成し、その上に絶縁層を介して接続用の導体層を形成したセラミック回路基板において、
前記絶縁層を同種のガラスを含む少なくとも２層の絶縁層で構成し、そのうちの上部の絶縁層を緻密度の粗いガラスセラミックで形成し、下部の絶縁層を前記上部の絶縁層よりも緻密度の高いガラスセラミックで形成したことを特徴とするセラミック回路基板。
【請求項２】
前記各絶縁層を形成するガラスセラミックのガラス含有量を変更することで、各絶縁層の緻密度が調整されていることを特徴とする請求項１に記載のセラミック回路基板。
【請求項３】
セラミック基板と前記各絶縁層は、共に、焼成温度が８００〜１０００℃のガラスセラミックで形成され、同時焼成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のセラミック回路基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板表面に表層導体層又は表層抵抗体層を形成し、その上に絶縁層を介して接続用の導体層を形成したセラミック回路基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のセラミック回路基板は、図２に示すように、セラミック基板１１の表面に、表層導体層１２（又は表層抵抗体層）を形成し、その上に絶縁層１３を介して半田付け用又はワイヤボンディング用の導体ランド１４を形成したものがある。この場合、絶縁層１３は、ガラスセラミック（低温焼成セラミック）のペーストを印刷して８００〜１０００℃で焼成したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ガラスセラミックで形成された絶縁層１３の絶縁性を高めるには、絶縁層１３をガラス成分の多い緻密度の高いガラスセラミックで形成する必要がある。しかし、絶縁層１３に含まれるガラス成分が多くなると、焼成時に、絶縁層１３から導体ランド１４中に拡散するガラス成分が増加して、導体ランド１４の表面がガラスリッチ（ガラス成分が過剰な状態）になり、半田濡れ性やワイヤボンディング性が低下して、接続信頼性が低下する欠点がある。
【０００４】
従って、半田濡れ性やワイヤボンディング性を確保するには、絶縁層１３をガラス含有量の少ないガラスセラミックで形成する必要があるが、ガラス含有量が少なくなると、ガラスセラミック（絶縁層１３）の緻密度が粗くなって、絶縁層１３の絶縁性が低下する欠点がある。このため、絶縁層１３をガラス含有量の少ないガラスセラミックで形成する場合には、絶縁層１３の厚みを厚くすることで絶縁性を確保する必要があるが、絶縁層１３の厚みを厚くすると、その分、基板表層部の凹凸が大きくなり、チップの搭載性が低下する欠点がある。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、絶縁層の厚みを厚くしなくても必要な絶縁性を確保できると共に、その上面に形成した接続用の導体層の半田濡れ性・ワイヤボンディング性も確保することができるセラミック回路基板を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１のセラミック回路基板は、基板表面に形成した表層導体層（又は表層抵抗体層）と接続用の導体層との間に介在させる絶縁層を同種のガラスを含む少なくとも２層の絶縁層で構成し、そのうちの上部の絶縁層を緻密度の粗いガラスセラミックで形成し、下部の絶縁層を前記上部の絶縁層よりも緻密度の高いガラスセラミックで形成したものである。この構造では、接続用の導体層の下面に接する上部の絶縁層は、緻密度の粗いガラスセラミックで形成されているため、上部の絶縁層から接続用の導体層に拡散するガラス成分が少なくなり、接続用の導体層の表面がガラスリッチにならず、接続用の導体層の半田濡れ性やワイヤボンディング性が良好に保たれる。一方、下部の絶縁層は、緻密度の高いガラスセラミックで形成されているため、絶縁性が十分に確保される。
【０００７】
この場合、各絶縁層（ガラスセラミック）の緻密度の調整方法は、例えば、ガラスセラミックのペーストに配合するアルミナ粒子の粒径を変更したり、或は、添加物の種類や配合量を変えることによって緻密度を調整しても良いが、請求項２のように、各絶縁層を形成するガラスセラミックのガラス含有量を変更することで各絶縁層の緻密度を調整しても良い。つまり、上部の絶縁層をガラス含有量の比較的少ないガラスセラミックで形成して緻密度を粗くすれば、上部の絶縁層から接続用の導体層へのガラス成分の拡散が効果的に抑えられる。また、下部の絶縁層をガラス含有量の比較的多いガラスセラミックで形成すれば、下部の絶縁層の緻密度が効果的に高められて絶縁性が十分に高められる。
【０００８】
また、請求項３のように、基板と各絶縁層を、共に、焼成温度が８００〜１０００℃のガラスセラミックで形成し、同時焼成すると良い。このようにすれば、１回の焼成工程で、基板と各絶縁層、表層導体層又は表層抵抗体層、接続用の導体層が同時に焼成され、生産性が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。セラミック基板２１はガラスセラミック（低温焼成セラミック）の単層基板又は多層基板である。ガラスセラミックは、ＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラス粉末５０〜６５重量％（好ましくは６０重量％）とＡｌ2 Ｏ3 粉末５０〜３５重量％（好ましくは４０重量％）との混合物が用いられている。これ以外にも、例えば、ＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系のガラス粉末とＡｌ2 Ｏ3 粉末との混合物を用いたり、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系のガラス粉末とＡｌ2 Ｏ3 粉末との混合物を用いたり、結晶化ガラス系を用いても良く、要は、８００〜１０００℃で焼成できるガラスセラミックを用いれば良い。
【００１０】
このセラミック基板２１の表面には、表層導体層２２と表層抵抗体層２３が形成されている。表層導体層２２は、例えばＡｇ／Ｐｄ、Ａｇ／Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等の低融点金属の導体ペーストを印刷、焼成したものである。また、表層抵抗体層２３は、ＲｕＯ2 等の抵抗体ペーストを印刷、焼成したものである。
【００１１】
表層導体層２２と表層抵抗体層２３の上には、下部絶縁層２４が形成され、その上面に上部絶縁層２５が形成されている。この場合、下部絶縁層２４は、ガラス含有量の比較的多い緻密度の高いガラスセラミックのペーストを印刷、焼成したものであり、上部絶縁層２５は、ガラス含有量の比較的少ない緻密度の粗いガラスセラミックのペーストを印刷、焼成したものである。
【００１２】
尚、各絶縁層２４，２５は、ＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラス粉末とＡｌ2 Ｏ3 粉末との混合物からなるガラスセラミックで形成されている。これ以外にも、各絶縁層２４，２５は、例えばＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系のガラス粉末とＡｌ2 Ｏ3 粉末との混合物を用いたり、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系のガラス粉末とＡｌ2 Ｏ3 粉末との混合物を用いたり、結晶化ガラス系を用いても良く、要は、８００〜１０００℃で焼成できるガラスセラミックを用いれば良い。
【００１３】
上部絶縁層２５の上面には、接続用の導体層２６が形成されている。この導体層２６は、例えばＡｇ／Ｐｄ、Ａｇ／Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等の低融点金属の導体ペーストを印刷、焼成したものである。
【００１４】
以上のような構成のセラミック回路基板を製造する場合には、セラミック基板２１を焼成する前の生基板の表面に表層導体層２２と表層抵抗体層２３を低融点金属の導体ペーストと抵抗体ペーストでスクリーン印刷した後、これら表層導体層２２と表層抵抗体層２３の上に、ガラス含有量の比較的多い緻密度の高いガラスセラミックのペーストで下部絶縁層２４をスクリーン印刷する。この後、この下部絶縁層２４の上面に、ガラス含有量の比較的少ない緻密度の粗いガラスセラミックのペーストで上部絶縁層２５をスクリーン印刷した後、上部絶縁層２５の上面に接続用の導体層２６を低融点金属の導体ペーストでスクリーン印刷する。その後、セラミック基板２１、表層導体層２２、表層抵抗体層２３、絶縁層２４，２５及び接続用の導体層２６を８００〜１０００℃で同時焼成する。
【００１５】
以上説明した本実施形態では、表層導体層２２（表層抵抗体層２３）と接続用の導体層２６との間に介在させる絶縁層を２層構造とし、そのうちの上部絶縁層２５を、ガラス含有量の比較的少ない緻密度の粗いガラスセラミックで形成したので、上部絶縁層２５から接続用の導体層２６に拡散するガラス成分を少なくすることができて、接続用の導体層２６の表面がガラスリッチになることを防止でき、接続用の導体層２６の半田濡れ性やワイヤボンディング性を良好に保つことができる。一方、下部絶縁層２４をガラス含有量の比較的多い緻密度の高いガラスセラミックで形成しているため、絶縁性を向上できる。
【００１６】
ところで、図２に示す従来のセラミック回路基板は、半田濡れ性やワイヤボンディング性を確保するために、絶縁層１３全体をガラス含有量の少ない緻密度の粗いガラスセラミックで形成していたため、絶縁層１３の絶縁性が低下していた。このため、必要な絶縁性を確保するのに、絶縁層１３の厚みを３５〜５０μｍにする必要があり、基板表層部の凹凸が大きくなり、チップの搭載性が低下する欠点があった。
【００１７】
これに対し、本実施形態では、絶縁層を緻密度（ガラス含有量）の異なる２層構造とし、上部絶縁層２５で半田濡れ性やワイヤボンディング性を確保し、下部絶縁層２４で絶縁性を確保できるため、絶縁層２４，２５全体の厚みを２５μｍ以下としても、必要な絶縁性を確保でき、基板表層部の凹凸を従来よりも小さくできて、チップの搭載性を向上できる。
【００１８】
尚、本実施形態では、セラミック基板２１、表層導体層２２、表層抵抗体層２３、絶縁層２４，２５及び接続用の導体層２６を同時焼成するようにしたが、セラミック基板２１を焼成した後に、表層導体層２２、表層抵抗体層２３、絶縁層２４，２５及び接続用の導体層２６を印刷して後焼成するようにしても良い。後焼成の場合、セラミック基板２１はガラスセラミック基板でも良いが、アルミナ等の焼成温度が高いセラミック基板でも良い。
【００１９】
また、本実施形態では、下部絶縁層２４の下方に表層導体層２２と表層抵抗体層２３の両方を形成したが、いずれか一方のみを形成しても良い。また、下部絶縁層２４と上部絶縁層２５との間に、両者の中間的な緻密度（ガラス含有量）のガラスセラミックで中間絶縁層を形成しても良い。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の請求項１では、表層導体層（又は表層抵抗体層）と接続用の導体層との間に介在させる絶縁層を同種のガラスを含む少なくとも２層の絶縁層で構成し、そのうちの上部の絶縁層を緻密度の粗いガラスセラミックで形成し、下部の絶縁層を緻密度の高いガラスセラミックで形成したので、絶縁層の厚みを厚くしなくても必要な絶縁性を確保できると共に、その上に形成した接続用の導体層の半田濡れ性・ワイヤボンディング性も確保することができる。
【００２１】
更に、請求項２では、各絶縁層を形成するガラスセラミックのガラス含有量を変更することで各絶縁層の緻密度を調整するようにしたので、各絶縁層の緻密度の調整が容易である。
【００２２】
また、請求項３では、基板と各絶縁層を同時焼成するようにしたので、焼成工程が１回で済み、生産性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるセラミック回路基板の表層部の構造を模式的に示す縦断面図
【図２】従来のセラミック回路基板の表層部の構造を模式的に示す縦断面図
【符号の説明】
２１…セラミック基板、２２…表層導体層、２３…表層抵抗体層、２４…下部絶縁層、２５…上部絶縁層、２６…接続用の導体層。
【図１】
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【図２】
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