JP2000138319A

JP2000138319A - 配線基板

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Publication number: JP2000138319A
Application number: JP31143898A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Sasaki; 康博佐々木; Shinya Terao; 慎也寺尾
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2000-05-16
Anticipated expiration: 2018-10-30
Also published as: JP3610247B2

Abstract

(57)【要約】【課題】絶縁基板の表面に露出した厚い配線導体を設け
ても、絶縁基板のクラックや、その進展による他の配線
導体の断線等がなく、該配線導体が絶縁基板の配線用空
間部や溝から剥離して、他の配線導体を断線したりせ
ず、配線導体の低抵抗化を実現して熱伝導性を損なわず
大電流化に適応した信頼性の高い配線導体を有する配線
基板を提供する。【解決手段】アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素な
どの主成分とするセラミック絶縁基板１の表面に、基板
１側から、高融点金属１００体積部に対して無機成分を
５〜４０体積部の割合で含有する厚さ１０〜１００μｍ
の高融点金属層２と、気孔率が３〜２５％の厚さ５０〜
６００μｍの多孔質金属層３と、厚さ５０〜６００μｍ
の低抵抗配線層４とが順次積層されてなる厚さ１００μ
ｍ以上の配線導体５を具備し、高融点金属層２中の無機
成分として、少なくともＳｉＯ₂、さらには、絶縁基板
１中のセラミック成分を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子が収容
搭載される半導体素子収納用パッケージや、半導体素子
の他にコンデンサや抵抗体等の各種電子部品が搭載され
る混成集積回路装置等に用いられ、特に、パワ−モジュ
−ル基板、ＩＧＢＴ基板等の大電流を流すことが可能な
配線導体を有する配線基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子収納用パッケージや混
成集積回路装置、パワ−モジュ−ル基板等に用いられる
配線基板は、一般にアルミナ質焼結体等の電気絶縁性の
セラミック焼結体から成る絶縁基板を用い、その上面の
略中央部に設けた凹部周辺から下面に、あるいはその内
部及び表面に、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍ
ｏ）、マンガン（Ｍｎ）等の高融点金属から成る複数の
配線導体を配設すると共に、各配線導体を絶縁基板内に
設けた前記同様の高融点金属から成るビアホール導体で
接続した構造を成している。

【０００３】そして、前述のように構成された配線基板
は、例えば半導体素子収納用パッケージに適用した場合
には、その絶縁基板の凹部底面に半導体素子をガラスあ
るいは樹脂、ロウ材等の接着剤を介して接着固定すると
共に、半導体素子の各電極が凹部周辺に位置する配線導
体にボンディングワイヤを介して電気的に接続され、金
属やセラミックス等から成る蓋体を前記凹部を塞ぐよう
に前記接着剤と同様の封止剤を介して接合し、絶縁基板
の凹部内に半導体素子を気密に収容することにより半導
体装置を得るものであった。

【０００４】かかる半導体装置は、その絶縁基板に設け
た配線導体の一部に鉄−ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）合金等
から成る外部リード端子が銀ロウ等のロウ材を介して接
着されており、該外部リード端子を外部電気回路に接続
することによって、半導体素子の各電極は配線導体、ボ
ンディングワイヤ及び外部リード端子を介して外部電気
回路に電気的に接続されている。

【０００５】しかしながら、前記従来のアルミナ質焼結
体を絶縁基板とする配線基板は、配線導体及びビアホー
ル導体を形成するＷやＭｏの電気抵抗値が４〜８×１０
^-6Ω・ｃｍと極めて高いため、配線間の電気抵抗値を小
さくして大電流を流せることが要求されるような配線基
板、具体的には車載環境のような厳しい環境下で使用さ
れる各種制御機器等をはじめとする、配線導体のさらな
る低抵抗化が望まれているような用途には適用できなか
った。

【０００６】従って、前述のような用途に適用する配線
基板では、配線導体の抵抗値を低減して大電流を流せる
ようにするために、配線基板を構成する絶縁基板を銅
（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）等を主成分とする低抵抗導体材料
を用いて、厚膜法や無電解メッキ法により形成すること
が行われている。

【０００７】しかし、かかる配線導体では、配線の高密
度化のために配線パターンの線幅が配線基板の面積によ
り制限され、一定以上に幅広く形成することができず、
しかも、前記配線導体の形成方法では、後の工程に悪影
響を及ぼさず短時間に低コストで充分な厚さの配線導体
を得ることが困難であり、前記低抵抗化を満足するもの
ではなかった。

【０００８】そこで、最近では、配線導体の抵抗値を低
減して大電流を流せるようにするために、配線基板を構
成する絶縁基板に配線用空間部や溝を形成し、その配線
用空間部や溝に電気抵抗値の低い銅（Ｃｕ）や銀（Ａ
ｇ）等の低融点金属から成る配線導体材料を充填して低
抵抗配線導体を形成したものや、特に高熱伝導性が要求
されるパワーモジュール基板等では、銅板やアルミニウ
ム板により形成した低抵抗配線導体を銀系やアルミニウ
ム系等のロウ材で絶縁基板に接着したものが知られてい
る。

【０００９】しかしながら、上記低抵抗配線導体を、例
えば１００μｍ以上に厚く形成すると、低抵抗配線導体
と絶縁基板との熱膨張差に起因する熱応力が発生し、特
に、配線導体端部近傍のセラミックスに応力が集中して
大きな残留応力となり、その結果、配線基板に外力や熱
衝撃が加わると前記残留応力と相まって極めて大きな応
力となり、前記絶縁基板にクラックを発生させたり、該
クラックが進展して他の配線導体を断線したり、前記絶
縁基板の配線用空間部や溝に充填して形成したり、銅板
やアルミニウム板により形成した低抵抗配線導体が、該
配線用空間部や溝等から剥離して低抵抗配線導体に接続
された他の配線導体と断線する恐れがある等の問題があ
った。

【００１０】そこで、前記配線導体端部近傍のセラミッ
クスに発生する応力を緩和するために、低抵抗配線導体
を気孔率が３０％程度の金属層を介して絶縁基板に接合
する方法が提案されている（特開平９−３６２７７号公
報参照）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記半
導体素子収納用パッケージや混成集積回路装置、パワ−
モジュ−ル基板等で大電流を必要とする配線基板におい
て、低抵抗配線導体としてＣｕを採用した場合、気孔率
が３０％の金属層を介して絶縁基板に接合したとしても
熱サイクル試験により容易にセラミック絶縁基板にクラ
ックが発生して接合信頼性が得られないものであった。

【００１２】また、低抵抗配線導体としてＡｌを用いる
と、前記熱サイクル試験においても絶縁基板へのクラッ
クの発生が低減されるものの、著しい形状変化を起こす
ため、配線導体としては不向きであるという問題があっ
た。

【００１３】更に、気孔を有する金属層を形成するにあ
たり、Ｃｕなどの低抵抗配線導体を絶縁基板に焼き付け
た後、介在させた金属層を圧延して金属層の厚さと気孔
率を調整することから、製造工程の増加とその管理が必
要となり、コストアップにつながるという課題があっ
た。

【００１４】従って、本発明は、前記課題を解消せんと
して成されたもので、その目的は、絶縁基板の表面に少
なくともその一部が露出した１００μｍ以上の厚さを有
する配線導体を設けても、該配線導体との熱膨張差によ
る絶縁基板のクラックや、該クラックの進展による他の
配線導体の断線等が発生せず、更に、前記１００μｍ以
上の厚さを有する配線導体が絶縁基板の配線用空間部や
溝から剥離したりせず、従って、該配線導体に接続され
た他の配線導体を断線したりすることがなく、前記厚さ
を有する配線導体の低抵抗化を実現して、かつ熱伝導性
を損なわず大電流を流すことが可能な、信頼性の高い配
線導体を有する配線基板を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記目的
を達成するために鋭意検討した結果、絶縁基板に１００
μｍ以上の厚さの配線導体を形成するにあたり、特定組
成の高融点金属層を形成し、該金属層上に一定範囲の気
孔を設けた低抵抗金属から成る金属層を介して、最表層
に低抵抗金属層を被着形成することにより、配線導体と
絶縁基板間の熱膨張差によって発生する応力が有効に緩
和され、絶縁基板にクラックを生じたり、該絶縁基板か
ら配線導体が剥離したり、電気抵抗が増加したり、熱伝
導性が悪化したりする等の前記課題が解消できることを
知見し、本発明に至った。

【００１６】即ち、本発明の配線基板は、セラミック絶
縁基板の表面に少なくともその一部が露出した厚さ１０
０μｍ以上の配線導体が基本的に３層構造からなるもの
であり、絶縁基板側から、高融点金属１００体積部に対
して無機成分を５〜４０体積部の割合で含有する高融点
金属層と、気孔率が３〜２５％の多孔質金属層と、低抵
抗配線層とが順次積層されてなる厚さ１００μｍ以上の
配線導体を具備することを特徴とするものである。

【００１７】特に、前記高融点金属層中の無機成分とし
て、少なくともＳｉＯ₂、さらには、前記絶縁基板中の
セラミック成分を含有することが望ましく、また、前記
高融点金属層が１０〜１００μｍ、前記多孔質金属層が
５０〜６００μｍ、前記低抵抗金属層が５０〜６００μ
ｍの厚さでそれぞれ形成されてなることが望ましい。さ
らに、前記セラミック絶縁基板は、アルミナ、窒化アル
ミニウム、窒化珪素のうちの少なくとも１種を主成分と
すること、ならびに、前記配線導体には１Ａ以上の電流
が流されることを特徴とするものである。

【００１８】

【作用】本発明の配線基板によれば、絶縁基板の表面に
少なくともその一部が露出した厚さ１００μｍの配線導
体が、高融点金属層と、多孔質金属層と、低抵抗配線層
とから構成することによって、多孔質金属層のヤング率
が、例えば、緻密な銅のヤング率が１３０ＧＰａに対し
て８０〜１１０ＧＰａと小さいために、絶縁基板と配線
導体との熱膨張率の相違に起因する熱応力が発生したと
しても、熱応力は、上記多孔質金属層の変形によって有
効に吸収され、絶縁基板及び配線導体に対する影響を抑
制することができる。

【００１９】更に、上記構成において、高融点金属層
を、特定量の高融点金属と無機成分を含有させることに
より、高融点金属層と絶縁基板の接着性が高まり、さら
には、多孔質金属層および低抵抗金属層を含めた配線導
体の絶縁基板への接合性および密着性を高めることがで
き、その上、前記接合は接合面の接触部分のみの反応で
あるため、低抵抗配線導体の電気的特性には何ら影響を
及ぼさず、絶縁基板のクラックや配線導体が絶縁基板か
ら剥離して該配線導体に接続された他の配線導体を断線
することもなく、配線導体の低抵抗化を実現して大電流
を流すことが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の配線基板を図面に
基づき詳細に説明する。

【００２１】図１は、本発明の配線基板の一実施例を示
す斜視図であり、図２は、その配線導体の拡大断面図で
ある。

【００２２】図１及び図２における配線基板によれば、
複数の絶縁層１ａ〜１ｄが積層された絶縁基板１の表面
には、高融点金属層２、多孔質金属層３および低抵抗金
属層４からなる配線導体５が設けられている。また、こ
の配線導体５は、絶縁基板１の内部に形成されたビアホ
ール導体６あるいは内部配線導体７を経由して、絶縁基
板１の他方の表面に導出されている。

【００２３】本発明の配線基板において、前記高融点金
属層２は、タングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍ
ｏ）、レニウム（Ｒｅ）、コバルト（Ｃｏ）の高融点金
属の少なくとも１種を主成分とするものであり、さらに
この高融点金属１００体積部に対して無機成分を５〜４
０体積部の割合で含有することが重要である。

【００２４】この高融点金属層２は、絶縁基板１と同時
焼成が可能であり、金属層２の表面に形成される多孔質
金属層３との濡れ性に優れることが望ましく、特にセラ
ミックスから成る絶縁基板との同時焼成及び製品コスト
の点からはタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）が
最適である。

【００２５】また、前記高融点金属層２中の無機成分
は、高融点金属層の強度を高めるとともに、高融点金属
層２の絶縁基板１への密着性を高めるための助剤として
作用し、その量が５体積％未満、あるいは高融点金属又
はその化合物が９５体積％の割合を越えると高融点金属
層自体の強度及び絶縁基板との接合強度が劣化して割れ
や剥離を生じてしまい、逆に無機成分量が４０体積％を
越えるか、高融点金属又はその化合物が６０体積％未満
の割合となると、高融点金属層の表面に無機成分による
層が形成されて多孔質金属層３との接合強度の劣化につ
ながり、更に高融点金属層の電気抵抗が増加して大電流
用の配線導体として適さなくなるためである。

【００２６】上記無機成分としては、上記の作用効果に
優れている点でＳｉＯ₂が望ましく、また、この無機成
分中には、絶縁基板１中の主たるセラミック成分を３〜
１５体積部の割合で含有すると、さらに高融点金属層自
体の強度及び絶縁基板との接合強度を向上することがで
き、配線導体の厚さが増加しても、高い信頼性を得るこ
とができる。なお、絶縁基板１中のセラミック成分とし
ては、絶縁基板１を形成する主たるセラミック成分の
他、あるいは絶縁基板１と同一組成のセラミック成分で
もよい。

【００２７】この高融点金属層２の厚さは、１０〜１０
０μｍであることが望ましい。これは、厚さが１０μｍ
よりも薄いと、配線導体５の絶縁基板１との接合強度が
充分でなく、１００μｍを越える厚さに形成することが
難しく、また、熱抵抗が悪化する虞があるためである。

【００２８】次に、上記高融点金属層２上に積層される
多孔質金属層３は、ＪＩＳ−Ｃ２１４１に基づく気孔率
が３〜２５％、特に５〜１５％であることが重要であ
る。これは、多孔質金属層３に形成される気孔率が３％
未満であると低抵抗配線導体のヤング率を、絶縁基板と
低抵抗配線導体との間に発生する熱応力を吸収するに十
分に小さいものとなすことができず、また２５％を越え
ると低抵抗配線導体の電気抵抗、熱抵抗が大きなものと
なり、半導体素子と外部電気回路との電気的接続を良好
に行うことができなくなる。

【００２９】なお、この多孔質金属層３を形成する金属
は、低抵抗で大電流を流すことができるものであればい
かなる材料から構成されていてもよいが、特に、銅（Ｃ
ｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）の群から選ば
れる少なくとも１種が挙げられ、特に熱伝導性に優れ、
安価である等の点からは銅（Ｃｕ）が最適である。

【００３０】又、この多孔質金属層３中の気孔は、直径
が３０μｍを越えると低抵抗配線導体の単位体積当たり
の密度のばらつきが大きくなものとなり、低抵抗配線導
体の電気抵抗，熱抵抗に部分的に大きな部分が発生して
半導体素子と外部電気回路との電気的接続を良好に行う
ことができなくなる場合があることから、この気孔の直
径は３０μｍ以下、特に１０μｍ以下であることが望ま
しい。

【００３１】この多孔質金属層３の厚さは、５０〜６０
０μｍであることが望ましい。これは、厚さが５０μｍ
よりも薄いと、熱膨張差によって発生する応力を充分に
緩和できず、６００μｍを越える厚さに形成することが
難しく、また、熱抵抗が悪化する虞があるためである。

【００３２】さらに、多孔質金属層３の表面に形成され
る低抵抗金属層４は、ＣｕあるいはＡｌを主成分とする
ものであり、特に熱伝導性に優れ、安価である等の点か
らは銅（Ｃｕ）が最適である。この低抵抗金属層４の厚
さは、５０〜６００μｍであることが望ましい。これ
は、厚さが５０μｍよりも薄いと、大電流に対して充分
対応できず、６００μｍよりも厚いと、熱膨張差による
応力が大きくなり、絶縁基板１との接合信頼性が低下す
る虞があるためである。

【００３３】本発明の配線基板における上記３層構造の
配線導体５は、図１に示されるように、絶縁基板１の表
面に設けられたものであるが、本発明の配線基板は、図
３の断面に示されるように、絶縁基板１の表面に溝部８
が形成され、その溝部８内に充填された構造であっても
よい。

【００３４】絶縁基板１は一般に多層配線基板に適用さ
れるアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）のうちの少なくとも１種
を主成分とするセラミック焼結体であればいずれにも適
用できるが、高熱伝導性が要求されるパワ−モジュ−ル
基板ではＡｌＮが望ましい。

【００３５】多層配線基板などのように多層化する上で
は、とりわけアルミナ質焼結体から成るものが望まし
く、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）からなる主成分に対
して、焼結助剤として、シリカ（ＳｉＯ₂）、マグネシ
ア（ＭｇＯ）、カルシア（ＣａＯ）等を添加した原料粉
末に周知の有機バインダーと有機溶剤、可塑剤、分散剤
等を添加混合して調製した泥漿を、周知のドクターブレ
ード法やカレンダーロール法等のシート成形法により成
形したセラミックグリーンシートに所定の打ち抜き加工
を施すと共にこれを複数枚積層し、約１６００℃の温度
で焼成することにより得られる。

【００３６】絶縁基板１内に形成されるビアホール導体
６および内部配線導体７は、絶縁基板１と同時焼成によ
って形成されるものであり、タングステン（Ｗ）やモリ
ブデン（Ｍｏ）、レニウムＲｅ）、コバルト（Ｃｏ）等
の高融点金属を主成分とするものが挙げられ、特に絶縁
基板との熱膨張率の整合性及びコストの点からはＷ，Ｍ
ｏが好適である。

【００３７】また、上記厚さ１００μｍ以上の配線導体
は、特に１Ａ以上の大電流が印加されるものであるが、
その他の１Ａ未満の電流が印加される一般の表面配線導
体についても、上記と同様に、前記セラミックスから成
る絶縁基板と同時焼成によって形成する場合、高融点金
属が使用できるが、更に熱伝導性や低抵抗配線が必要と
される場合、ポストファイヤー法やメッキ法により銅
（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウ
ム（Ａｌ）等で形成することもできる。特に、同時焼成
による場合には、焼成温度と融点の関係からＷが、ポス
トファイヤー法やメッキ法で形成する場合には、電気特
性上、Ｃｕが好適である。

【００３８】更に、本発明の配線基板の表面に大電流を
必要とするパワーＭＯＳＦＥＴ等を表面実装する際、パ
ワーＭＯＳＦＥＴ用配線として本発明の構造を有する配
線導体を形成し、パワーＭＯＳＦＥＴが表面実装される
部分に、絶縁基板のパワーＭＯＳＦＥＴ実装面から裏面
に導出されるサーマルビアを兼用したビアホール導体を
多数設け、裏面に設けられたヒートシンクと接続するこ
とにより、熱放散性を向上させることが望ましい。

【００３９】本発明の配線基板を作製する具体的な方法
としては、例えば、図３の構造の配線基板を作製する場
合には、先ず、所定のセラミック原料粉末にアクリル樹
脂などの有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合し
て泥漿を調製し、該泥漿をドクターブレード法、カレン
ダー法、圧延法などのシート形成法によってシート状に
成形する。

【００４０】次いで、セラミックグリーンシートの所定
位置に打ち抜き加工を施してスルーホールを形成した
り、最表面のグリーンシートには、さらに配線導体形成
用の溝部をそれぞれ形成した後、各グリーンシートに焼
成後に、高融点金属を含有する金属ペーストを塗布し、
さらにスルーホール内にもペーストを充填する。

【００４１】この時、溝部が形成された最表面のグリー
ンシートの一段下に位置し、溝部の底面を形成するグリ
ーンシートの表面に、前述したような高融点金属とＳｉ
Ｏ₂、さらには絶縁基板中のセラミックス成分を含有す
る高融点金属ペーストをスクリーン印刷によって塗布す
る。

【００４２】このようにして、ペーストが塗布されたセ
ラミックグリーンシートを複数枚積層後、絶縁基板を構
成する主成分のセラミックスに応じて、適当な焼成温度
で焼成する。例えば、Ａｌ₂Ｏ₃からなる場合は、１２
００〜１７００℃、ＡｌＮからなる場合は、１５００〜
２０００℃、Ｓｉ₃Ｎ₄からなる場合は、１５００〜２
０００℃の範囲が適当である。

【００４３】次に、上記のようにして作製された配線基
板の溝部に、所定の気孔率、且つ気孔径が３０μｍ以下
である微細な多孔質構造になるように金属粒子が粒度配
合したスラリーを所定厚みで充填し、焼き付け処理を施
す。より具体的には、所定の金属粒子を焼き付ける際
に、その金属粒子の焼結に適した温度よりも低い温度で
焼成して焼結の進行を制御することによって、所定の気
孔を残存させることができる。

【００４４】その後、この多孔質金属層の表面に、例え
ば、所定の厚みのＣｕあるいはＡｌの金属板または金属
箔を重ねて加熱融着させて低抵抗金属層を形成すること
により、本発明の配線基板を作製することができる。な
お、前記多孔質金属層の焼き付け処理と、上記金属板の
加熱融着を同時に行ってもよい。

【００４５】

【実施例】絶縁基板についてはＡｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ基板
を作製した。

【００４６】Ａｌ₂Ｏ₃粉末に、ＳｉＯ₂、ＣａＯおよ
びＭｇＯの粉末を合計で５重量％の割合で添加したＡｌ
₂Ｏ₃組成物、あるいはＡｌＮ粉末に、ＣａＯ０．５重
量％、Ｙ₂Ｏ₃５重量％を添加したＡｌＮ組成物に、ア
クリル系の有機性バインダーと可塑剤、溶剤を添加混合
して泥漿を調製し、該泥漿をドクターブレード法により
厚さ約３００μｍのシート状に成形した。

【００４７】次いで、セラミックグリーンシートの所定
位置に打ち抜き加工を施してスルーホールを形成し、最
表面のグリーンシートには、配線導体形成用として焼成
後の幅が１０ｍｍとなるような溝部を形成した。そし
て、各グリーンシートにＷまたはＭｏを主成分とする金
属ペーストを塗布し、さらにスルーホール内にもペース
トを充填する。

【００４８】また、溝部が形成された最表面のグリーン
シートの一段下に位置し、溝部の底面を形成するグリー
ンシートの表面には、表１〜３に示すような組成物を含
有する高融点金属層形成用のペーストをスクリーン印刷
によって塗布した。

【００４９】このようにして、金属ペーストが塗布され
たセラミックグリーンシートを複数枚積層後、Ａｌ₂Ｏ
₃系については１５００℃、ＡｌＮ系については１７５
０℃で焼成し、縦６０ｍｍ、横１５ｍｍ、厚さ２ｍｍの
配線基板を作製した。

【００５０】かくして得られた配線基板表面の溝部に、
粒度配合したＣｕ，Ａｇ，Ａｌ粉末を含有するスラリ−
を所定厚みで充填した。そして、この上に所定の厚みの
Ｃｕ，Ａｌ板を重ねてＣｕ板に対しては９００℃、Ａｌ
板に対しては５００℃で加熱融着させて評価用の配線基
板を作製した。

【００５１】作製した配線基板において、多孔質金属層
を配線基板から削り出し、ＪＩＳ−Ｃ２１４１に準じて
アルキメデス法によって測定した。

【００５２】また、得られた前記評価用の多層配線基板
を用いて、−６５℃と１５０℃の温度をそれぞれ１０分
間加える履歴を１サイクルとする冷熱サイクルを５００
サイクルまで実施して液槽熱衝撃信頼性試験を行った。

【００５３】前記試験後、デジタルマイクロスコープを
用いて前記評価用の多層配線基板の絶縁基板と配線導体
の界面及び、熱応力が最も集中する配線導体の角部を外
観検査し、配線導体自体のクラックや剥離、あるいは配
線導体周囲の絶縁基板のクラック等の有無を調査した。

【００５４】その後、前記評価用の多層配線基板の配線
導体の中央部に直径が０．８ｍｍの銅線を半田で接合
し、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り試験を行い、破
断モードと接合強度を測定した。なお、破断モードで
は、配線導体内部で破断したものを１、半田接合部で破
断したものを２、絶縁基板と配線導体との界面で剥離ま
たは絶縁基板にクラックが生じたものを３として表記し
た。

【００５５】また、前記評価用の多層配線基板の配線導
体の導通評価は、低抵抗配線導体と、スル−ホ−ル導体
を介して絶縁基板の他方の表面に導出した配線導体との
間で四端子法により抵抗を測定し、熱衝撃試験後の抵抗
変化が初期抵抗の５％以下に対して○、５〜１０％に対
して△、１０％を越えるものを×として評価した。

【００５６】

【表１】

【００５７】

【表２】

【００５８】

【表３】

【００５９】表から明らかなように、多孔質金属層がな
い試料Ｎo.１、高融点金属層がない試料Ｎo.２では、絶
縁基板にクラックが発生し、接合強度も低く、導通抵抗
においてもいずれも試験後における抵抗変化が大きいも
のであった。

【００６０】また、高融点金属層、多孔質金属層および
低抵抗金属層を形成した場合であっても、高融点金属層
中のＳｉＯ₂量が５体積％よりも少ない試料Ｎo.３で
は、試料Ｎo.１、２と同様な結果であり、また、高融点
金属層中のＳｉＯ₂量が４０体積％を越える試料Ｎo.８
では、試験前においても配線導体の導通抵抗が大きく、
抵抗の変化も大きいものであった。

【００６１】また、多孔質金属層中の気孔率について
は、気孔率が３％よりも小さい試料Ｎo.１２では、応力
の緩和効果が小さく、クラックが発生し、その結果、試
験後の導通抵抗が増大し、気孔率が２５％を越える試料
Ｎo.１６、２１、２６では、抵抗変化の大きいものであ
った。

【００６２】これに対して、本発明の試料は、いずれも
試験後においても配線導体のクラックや剥離、あるいは
絶縁層のクラック等の欠陥は認められず、また、配線導
体の絶縁基板への接合強度も１０．０ｋｇｆ以上と高
く、試験後の導通抵抗の変化も小さいものであった。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の配線基板
によれば、配線導体を特定組成の高融点金属層、多孔質
金属層および低抵抗金属層によって形成することによ
り、絶縁基板と配線導体との熱膨張率の相違に起因する
熱応力を高融点金属層の強化と、多孔質金属層の応力緩
和作用によって、絶縁基板のクラックの発生や、配線導
体の絶縁基板からの剥離を防止することができる。その
結果、配線導体の厚さを大きくすることが可能となり、
大電流に適応し得る信頼性に優れた、例えば、車載環境
のような厳しい環境下においても故障することのない配
線基板を提供できる。

【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斜視図であ
る。

【図２】本発明の配線基板における配線導体の拡大断面
図である。

【図３】本発明の配線基板の他の実施例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１絶縁基板２高融点金属層３多孔質金属層４低抵抗金属層５配線導体６ビアホール導体７内部配線導体８溝部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4E351 AA07 AA14 BB01 BB31 BB35 BB37 BB38 BB49 CC13 CC15 CC22 CC31 DD04 DD05 DD17 DD52 EE02 EE03 GG03 GG04 GG06 4F100 AA00B AA00H AA17 AA19A AA20B AA20H AB01B AB01C AB10 AB10A AB17 AB20 AB24 AD00A AD00B AD00H AD04A AD05A AK25 AR00D BA04 BA07 BA10D CA23B DJ00C GB43 JA04B JG04 JG04A JG04D JJ10 JK06 JL00 YY00B YY00C YY00D 5E346 AA02 AA03 AA15 AA29 AA52 BB03 BB04 BB15 CC31 CC32 CC34 CC35 CC36 CC39 DD13 DD33 DD34 EE21 EE25 FF18 FF22 GG03 GG06 GG08 GG19 GG28 HH11 HH17 HH18 HH21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック絶縁基板の表面に、該絶縁基板
側から、高融点金属１００体積部に対して無機成分を５
〜４０体積部の割合で含有する高融点金属層と、気孔率
が３〜２５％の多孔質金属層と、低抵抗配線層とが順次
積層されてなる厚さ１００μｍ以上の配線導体を具備す
ることを特徴とする配線基板。
【請求項２】前記高融点金属層中の無機成分として、少
なくともＳｉＯ₂を含有することを特徴とする請求項１
記載の配線基板。
【請求項３】前記高融点金属層中の無機成分として、前
記絶縁基板中のセラミック成分を含有することを特徴と
する請求項１記載の配線基板。
【請求項４】前記高融点金属層が１０〜１００μｍ、前
記多孔質金属層が５０〜６００μｍ、前記低抵抗金属層
が５０〜６００μｍの厚さで形成されてなることを特徴
とする請求項１記載の配線基板。
【請求項５】前記セラミック絶縁基板が、アルミナ、窒
化アルミニウム、窒化珪素のうちの少なくとも１種を主
成分とすることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項６】前記配線導体に、１Ａ以上の電流が流され
ることを特徴とする請求項１記載の配線基板。