JP2001102701A - 配線基板 - Google Patents
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- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】大電流が印加される表面の配線回路層として、
低抵抗導体成分の電気抵抗，熱伝導性を損なわずに熱膨
張を小さくしたりまたは熱伝導性を高める。 【解決手段】Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 などのセ
ラミック絶縁基板１と、基板１表面に形成された配線回
路層２、３とを具備する配線基板Ａにおいて、特に１０
Ａ以上の電流が印加される配線回路層２をＣｕ、Ａｌの
少なくとも１種の金属からなる低抵抗導体成分中に低抵
抗導体成分よりも低熱膨張を有する、あるいは高い熱伝
導性を有するＭｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｇ、マルテンサイト系
等のステンレス鋼、カーボンなどからなる目開きが１５
〜１５０メッシュの網目体８を内蔵した複合体によって
形成し、また、この複合体からなる配線回路層２の表面
にロウ材によって半導体素子などの電子部品を接合す
る。
低抵抗導体成分の電気抵抗，熱伝導性を損なわずに熱膨
張を小さくしたりまたは熱伝導性を高める。 【解決手段】Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 などのセ
ラミック絶縁基板１と、基板１表面に形成された配線回
路層２、３とを具備する配線基板Ａにおいて、特に１０
Ａ以上の電流が印加される配線回路層２をＣｕ、Ａｌの
少なくとも１種の金属からなる低抵抗導体成分中に低抵
抗導体成分よりも低熱膨張を有する、あるいは高い熱伝
導性を有するＭｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｇ、マルテンサイト系
等のステンレス鋼、カーボンなどからなる目開きが１５
〜１５０メッシュの網目体８を内蔵した複合体によって
形成し、また、この複合体からなる配線回路層２の表面
にロウ材によって半導体素子などの電子部品を接合す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や、コ
ンデンサ、抵抗体等の各種電子部品が搭載される混成集
積回路基板や、パワ−モジュ−ル配線基板等のセラミッ
ク絶縁基板の表面に配線回路層が形成された配線基板に
関するものである。
ンデンサ、抵抗体等の各種電子部品が搭載される混成集
積回路基板や、パワ−モジュ−ル配線基板等のセラミッ
ク絶縁基板の表面に配線回路層が形成された配線基板に
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
成集積回路基板等に用いられる多層配線基板は、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）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍ
ｎ）等の高融点金属から成る複数の配線回路層を配設す
ると共に、各配線回路層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。
成集積回路基板等に用いられる多層配線基板は、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）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍ
ｎ）等の高融点金属から成る複数の配線回路層を配設す
ると共に、各配線回路層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】しかしながら、最近では、タングステンな
どの高融点金属からなる配線回路層は、電気抵抗が大き
いことから、配線回路層の低抵抗化が臨まれている。
どの高融点金属からなる配線回路層は、電気抵抗が大き
いことから、配線回路層の低抵抗化が臨まれている。
【０００４】このような配線回路層の低抵抗化にあたっ
ては、表層の高融点金属層にＣｕ板やＡｌ板をＡｇろう
系、Ａｌろう系等のろう材で接合して配線回路層を形成
する方法、セラミック絶縁基板としてガラスセラミック
ス等のように焼成温度が１０００℃前後の絶縁材料によ
って形成し、内層および外層の配線回路層をＣｕペース
トで配設して、同時焼成で形成する方法が一般に用いら
れている。
ては、表層の高融点金属層にＣｕ板やＡｌ板をＡｇろう
系、Ａｌろう系等のろう材で接合して配線回路層を形成
する方法、セラミック絶縁基板としてガラスセラミック
ス等のように焼成温度が１０００℃前後の絶縁材料によ
って形成し、内層および外層の配線回路層をＣｕペース
トで配設して、同時焼成で形成する方法が一般に用いら
れている。
【０００５】また、一方では、表面の配線回路層にパワ
ー素子を搭載し、基板に対して高熱伝導性が要求される
パワーモジュール配線基板としては、絶縁基板にＡｌＮ
セラミックスを用い、Ｃｕ板、Ａｌ板をＡｇろう系、Ａ
ｌろう系等のろう材で絶縁基板に接着して配線回路層を
形成することも提案されている。
ー素子を搭載し、基板に対して高熱伝導性が要求される
パワーモジュール配線基板としては、絶縁基板にＡｌＮ
セラミックスを用い、Ｃｕ板、Ａｌ板をＡｇろう系、Ａ
ｌろう系等のろう材で絶縁基板に接着して配線回路層を
形成することも提案されている。
【０００６】そしてこれらの配線回路層表面に半田濡れ
性の優れたＮｉなどの金属層をめっき等により形成し
て、半導体素子などの各種電子部品が半田実装されて回
路が形成される。
性の優れたＮｉなどの金属層をめっき等により形成し
て、半導体素子などの各種電子部品が半田実装されて回
路が形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の構成にお
いて、回路の低抵抗化を図るために、配線回路層をＣｕ
板によって形成した場合、熱サイクルが付加されるとＣ
ｕ板の熱膨張係数がセラミック絶縁基板よりも非常に大
きいために、両者の熱膨張係数の相違により熱応力が発
生し、この熱応力がセラミック絶縁基板や電子部品との
半田接合部に作用し、絶縁基板や半田層にクラックが発
生したり、半田接合部が剥離するなどの問題があった。
いて、回路の低抵抗化を図るために、配線回路層をＣｕ
板によって形成した場合、熱サイクルが付加されるとＣ
ｕ板の熱膨張係数がセラミック絶縁基板よりも非常に大
きいために、両者の熱膨張係数の相違により熱応力が発
生し、この熱応力がセラミック絶縁基板や電子部品との
半田接合部に作用し、絶縁基板や半田層にクラックが発
生したり、半田接合部が剥離するなどの問題があった。
【０００８】ガラスセラミックス絶縁基板を用い、Ｃｕ
ペーストを用いて低温で同時焼成する方法では、ガラス
セラミックス絶縁基板の強度が弱く、過酷な熱サイクル
が印加されると絶縁基板にクラックが発生するなど絶縁
基板に対する信頼性が低いものであった。
ペーストを用いて低温で同時焼成する方法では、ガラス
セラミックス絶縁基板の強度が弱く、過酷な熱サイクル
が印加されると絶縁基板にクラックが発生するなど絶縁
基板に対する信頼性が低いものであった。
【０００９】また、配線回路層として、Ａｌ板を用いた
場合、Ｃｕ板と比較してヤング率、降伏応力が低いた
め、絶縁基板や半田層のクラック、接合面の剥離等は低
減されるが、Ａｌ板の熱膨張係数が大きいために表面に
凹凸が発生し易く配線回路層として支障をきたす恐れが
ある。しかも、Ｃｕ板に比較して電気抵抗が大きく、熱
伝導性も悪いため、配線回路層の厚みを厚くすると配線
回路層の熱抵抗が著しく悪化し、その結果、モジュール
の薄型化（小型化）や低コスト化の対応が難しいという
問題を有していた。
場合、Ｃｕ板と比較してヤング率、降伏応力が低いた
め、絶縁基板や半田層のクラック、接合面の剥離等は低
減されるが、Ａｌ板の熱膨張係数が大きいために表面に
凹凸が発生し易く配線回路層として支障をきたす恐れが
ある。しかも、Ｃｕ板に比較して電気抵抗が大きく、熱
伝導性も悪いため、配線回路層の厚みを厚くすると配線
回路層の熱抵抗が著しく悪化し、その結果、モジュール
の薄型化（小型化）や低コスト化の対応が難しいという
問題を有していた。
【００１０】このような電気的特性や熱的特性の改善の
ために、例えば、Ｃｕ、Ａｌに対して、異種の金属と合
金化すること等が考えられるが、これらの異種粉末を配
合することによって熱的特性や電気的特性は改善できる
が、ＣｕやＡｌの有する優れた特性が犠牲となってしま
うなどの問題があった。
ために、例えば、Ｃｕ、Ａｌに対して、異種の金属と合
金化すること等が考えられるが、これらの異種粉末を配
合することによって熱的特性や電気的特性は改善できる
が、ＣｕやＡｌの有する優れた特性が犠牲となってしま
うなどの問題があった。
【００１１】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、表面の配線回路層の
低抵抗化に対応して配線回路層の厚みを厚くしても、絶
縁基板や半田層にクラックや剥離が発生することがな
く、電気的接続や熱伝導性が良好な高信頼性の配線基板
を提供することにある。
して成されたもので、その目的は、表面の配線回路層の
低抵抗化に対応して配線回路層の厚みを厚くしても、絶
縁基板や半田層にクラックや剥離が発生することがな
く、電気的接続や熱伝導性が良好な高信頼性の配線基板
を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
に対して検討を重ねた結果、セラミック絶縁基板の表面
に形成される配線回路層として、Ｃｕ，Ａｌの少なくと
も１種からなる低抵抗導体成分中に、低抵抗導体成分の
線熱膨張係数よりも小さい金属からなる網目体を内蔵さ
せることにより、ＣｕまたはＡｌの特性を損なわず、熱
膨張を小さくすることができるために、絶縁基板と配線
回路層との熱膨張係数の相違に起因して発生する応力を
低減することができる結果、絶縁基板へのクラックの発
生や、半田層、配線回路層の剥離を防ぐことができる。
に対して検討を重ねた結果、セラミック絶縁基板の表面
に形成される配線回路層として、Ｃｕ，Ａｌの少なくと
も１種からなる低抵抗導体成分中に、低抵抗導体成分の
線熱膨張係数よりも小さい金属からなる網目体を内蔵さ
せることにより、ＣｕまたはＡｌの特性を損なわず、熱
膨張を小さくすることができるために、絶縁基板と配線
回路層との熱膨張係数の相違に起因して発生する応力を
低減することができる結果、絶縁基板へのクラックの発
生や、半田層、配線回路層の剥離を防ぐことができる。
【００１３】またパワーＭＯＳＦＥＴ等の発熱する素子
が実装される配線回路層の場合、表面に形成される配線
回路層として、Ｃｕ，Ａｌの少なくとも１種からなる低
抵抗導体成分中に、低抵抗導体成分の熱伝導率の高い金
属からなる網目体を内蔵することにより、表面の配線回
路層の熱伝導性を向上させることができ、パワーＭＯＳ
ＦＥＴ等の発生した熱を速やかに冷却部へと伝達するこ
とができる。
が実装される配線回路層の場合、表面に形成される配線
回路層として、Ｃｕ，Ａｌの少なくとも１種からなる低
抵抗導体成分中に、低抵抗導体成分の熱伝導率の高い金
属からなる網目体を内蔵することにより、表面の配線回
路層の熱伝導性を向上させることができ、パワーＭＯＳ
ＦＥＴ等の発生した熱を速やかに冷却部へと伝達するこ
とができる。
【００１４】なお、本発明によれば、前記セラミック絶
縁基板としては、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 のう
ち、少なくとも１種を主体とするセラミックスからなる
ことが強度、熱伝導性などの点から望ましい。また、金
属製網目体としては、その線径は前記複合体からなる配
線回路層の厚みの０．０５〜０．８倍からなることが望
ましい。
縁基板としては、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 のう
ち、少なくとも１種を主体とするセラミックスからなる
ことが強度、熱伝導性などの点から望ましい。また、金
属製網目体としては、その線径は前記複合体からなる配
線回路層の厚みの０．０５〜０．８倍からなることが望
ましい。
【００１５】さらに、前記複合体からなる配線回路層
は、前記絶縁基板表面に形成された高融点金属層の表面
に接合されていてもよい。なお、前記複合体からなる配
線回路層に対して、１０Ａ以上の大電流が印加されるよ
うな場合に特に好適である。また、前記複合体からなる
配線回路層上に発熱性素子が搭載されていることが臨ま
しい。
は、前記絶縁基板表面に形成された高融点金属層の表面
に接合されていてもよい。なお、前記複合体からなる配
線回路層に対して、１０Ａ以上の大電流が印加されるよ
うな場合に特に好適である。また、前記複合体からなる
配線回路層上に発熱性素子が搭載されていることが臨ま
しい。
【００１６】
【作用】本発明によれば、配線基板の表面に形成される
配線回路層のうち、少なくとも一部の配線回路層、とり
わけ、その配線回路層の上に半導体素子やパワーＭＯＳ
ＦＥＴ素子などが搭載され、１０Ａ以上の大電流が印加
される配線回路層をＣｕ、Ａｌの少なくとも１種の金属
からなる低抵抗導体成分中に該低抵抗導体成分よりも小
さい線熱膨張係数を有する金属製網目体を内蔵した複合
体によって形成すると、金属製網目体が実質的に一体物
として配線回路層内に内蔵されているために、金属製網
目体によってＣｕやＡｌが膨張するのを強制的に抑制す
る結果、配線回路層の熱膨張特性が金属製網目体の特性
によってほぼ支配されることになる。
配線回路層のうち、少なくとも一部の配線回路層、とり
わけ、その配線回路層の上に半導体素子やパワーＭＯＳ
ＦＥＴ素子などが搭載され、１０Ａ以上の大電流が印加
される配線回路層をＣｕ、Ａｌの少なくとも１種の金属
からなる低抵抗導体成分中に該低抵抗導体成分よりも小
さい線熱膨張係数を有する金属製網目体を内蔵した複合
体によって形成すると、金属製網目体が実質的に一体物
として配線回路層内に内蔵されているために、金属製網
目体によってＣｕやＡｌが膨張するのを強制的に抑制す
る結果、配線回路層の熱膨張特性が金属製網目体の特性
によってほぼ支配されることになる。
【００１７】従って、ＣｕあるいはＡｌの電気抵抗，熱
伝導性を損なわず、配線回路層全体の熱膨張を小さくで
きるため、セラミック絶縁基板との熱膨張係数の相違に
起因して発生する応力を低減することができる。よっ
て、セラミック絶縁基板や半田層に印加される熱応力が
小さくなるために、絶縁基板へのクラックの発生や、半
田層、配線回路層の剥離等を防止することができる。さ
らにＣｕまたはＡｌの電気抵抗に大きな影響を及ぼさな
いため、配線回路層のシート抵抗を低くするために、不
要に配線回路層の厚みを厚くする必要がないなど優れた
効果を奏する。
伝導性を損なわず、配線回路層全体の熱膨張を小さくで
きるため、セラミック絶縁基板との熱膨張係数の相違に
起因して発生する応力を低減することができる。よっ
て、セラミック絶縁基板や半田層に印加される熱応力が
小さくなるために、絶縁基板へのクラックの発生や、半
田層、配線回路層の剥離等を防止することができる。さ
らにＣｕまたはＡｌの電気抵抗に大きな影響を及ぼさな
いため、配線回路層のシート抵抗を低くするために、不
要に配線回路層の厚みを厚くする必要がないなど優れた
効果を奏する。
【００１８】また、パワーＭＯＳＦＥＴ等の発熱素子を
配線回路層の上に搭載する場合、この配線回路層内部に
ＣｕやＡｌの低抵抗導体成分の熱伝導率よりも熱伝導率
の高い網目体を内蔵することにより、配線回路層内の熱
伝達性を高めることができる結果、ＣｕやＡｌ自体の電
気抵抗を損なわず、配線回路層全体の熱伝導性を向上さ
せることができ、パワーＭＯＳＦＥＴ等の発熱素子から
発生した熱をこの配線回路層を経由して速やかに外部に
放散させることができ、発熱素子の誤動作等の発生を抑
制することができる。
配線回路層の上に搭載する場合、この配線回路層内部に
ＣｕやＡｌの低抵抗導体成分の熱伝導率よりも熱伝導率
の高い網目体を内蔵することにより、配線回路層内の熱
伝達性を高めることができる結果、ＣｕやＡｌ自体の電
気抵抗を損なわず、配線回路層全体の熱伝導性を向上さ
せることができ、パワーＭＯＳＦＥＴ等の発熱素子から
発生した熱をこの配線回路層を経由して速やかに外部に
放散させることができ、発熱素子の誤動作等の発生を抑
制することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の多層配線基板を図
面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の配線基板
として、単層の配線基板であり、配線回路層表面に電子
部品が実装された断面図である。図２は本発明の配線回
路層を配した多層配線基板の一実施例を示す断面図であ
る。図３は、本発明の配線基板において用いられる表面
の配線回路層の（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の配線基板
として、単層の配線基板であり、配線回路層表面に電子
部品が実装された断面図である。図２は本発明の配線回
路層を配した多層配線基板の一実施例を示す断面図であ
る。図３は、本発明の配線基板において用いられる表面
の配線回路層の（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【００２０】図１の配線基板Ａによれば、絶縁基板１の
表面には、大電流の表面配線回路層２が形成されてお
り、さらに絶縁基板１の表面には、一般回路用の配線回
路層３も形成されている。そして、この大電流用の表面
配線回路層２の表面には、半導体素子、パワーＭＯＳＦ
ＥＴなどの発熱性を有する電子部品４が、半田などの接
着剤５を介して接着固定されている。そして、電子部品
４は、ワイヤー６によって一般配線回路層３と電気的に
接続されている。
表面には、大電流の表面配線回路層２が形成されてお
り、さらに絶縁基板１の表面には、一般回路用の配線回
路層３も形成されている。そして、この大電流用の表面
配線回路層２の表面には、半導体素子、パワーＭＯＳＦ
ＥＴなどの発熱性を有する電子部品４が、半田などの接
着剤５を介して接着固定されている。そして、電子部品
４は、ワイヤー６によって一般配線回路層３と電気的に
接続されている。
【００２１】一方、図２の多層配線基板Ｂは、複数の絶
縁層１ａ〜１ｄが積層された絶縁基板１を具備し、この
絶縁基板１の表面には大電流用の表面配線回路層２が形
成されており、さらに表面および内部には、一般回路用
の配線回路層３が形成されている。また、この表面に形
成された配線回路層２や配線回路層３は、絶縁基板１の
内部に形成されたビアホール導体７あるいは内部配線回
路層３を経由して絶縁基板１の他方の表面に導出されて
いる。
縁層１ａ〜１ｄが積層された絶縁基板１を具備し、この
絶縁基板１の表面には大電流用の表面配線回路層２が形
成されており、さらに表面および内部には、一般回路用
の配線回路層３が形成されている。また、この表面に形
成された配線回路層２や配線回路層３は、絶縁基板１の
内部に形成されたビアホール導体７あるいは内部配線回
路層３を経由して絶縁基板１の他方の表面に導出されて
いる。
【００２２】本発明によれば、上記図１および図２の配
線基板における表面配線回路層２は、図２の透視図に示
すように、Ｃｕ、Ａｌの少なくとも１種の金属からなる
低抵抗導体成分２ａを含み、この内部に、前記低抵抗導
体成分２ａより線熱膨張係数が小さいか、または熱伝導
率の大きい材質からなる網目体２ｂが内蔵されている。
なお、配線回路層２の全体厚みは、流す電流値や幅など
によって適宜、調整されるが、１０Ａ以上の大電流を印
加させる上では０．１ｍｍ以上、特に０．２ｍｍ以上で
あることが適当である。
線基板における表面配線回路層２は、図２の透視図に示
すように、Ｃｕ、Ａｌの少なくとも１種の金属からなる
低抵抗導体成分２ａを含み、この内部に、前記低抵抗導
体成分２ａより線熱膨張係数が小さいか、または熱伝導
率の大きい材質からなる網目体２ｂが内蔵されている。
なお、配線回路層２の全体厚みは、流す電流値や幅など
によって適宜、調整されるが、１０Ａ以上の大電流を印
加させる上では０．１ｍｍ以上、特に０．２ｍｍ以上で
あることが適当である。
【００２３】配線回路層２中の低抵抗導体成分２ａとし
ては、大電流に対応し、低抵抗性および熱伝導性、なら
びに低コストの点からはＣｕまたはＣｕを主成分とする
金属からなることが望ましく、また、電子部品と配線回
路層とのとの半田接合性、絶縁基板１との接合信頼性の
面ではＡｌまたはＡｌを主成分とする金属が好適であ
る。
ては、大電流に対応し、低抵抗性および熱伝導性、なら
びに低コストの点からはＣｕまたはＣｕを主成分とする
金属からなることが望ましく、また、電子部品と配線回
路層とのとの半田接合性、絶縁基板１との接合信頼性の
面ではＡｌまたはＡｌを主成分とする金属が好適であ
る。
【００２４】一方、網目体２ｂとしては、Ｍｏ、Ｗ、Ｃ
ｕ、Ａｇ、マルテンサイト系等のステンレス鋼、カーボ
ンの群から選ばれる少なくとも１種の導電体が好適に使
用され、配線回路層２の主成分である低抵抗導体の種類
に応じて、種々の組み合わせで使用される。
ｕ、Ａｇ、マルテンサイト系等のステンレス鋼、カーボ
ンの群から選ばれる少なくとも１種の導電体が好適に使
用され、配線回路層２の主成分である低抵抗導体の種類
に応じて、種々の組み合わせで使用される。
【００２５】例えば、低抵抗導体としてＣｕまたはＣｕ
を主成分とする場合、線熱膨張係数を５ｐｐｍ／℃前後
に制御しようとする場合、網目体２ｂとしてはＭｏ，Ｗ
が好適であるが、コストの面からＭｏが好適である。
を主成分とする場合、線熱膨張係数を５ｐｐｍ／℃前後
に制御しようとする場合、網目体２ｂとしてはＭｏ，Ｗ
が好適であるが、コストの面からＭｏが好適である。
【００２６】また、配線回路層２の熱伝導性の向上を目
的とした場合、配線回路層２中の低抵抗導体成分がＡｌ
またはＡｌを主成分とする場合には、Ａｌよりも熱伝導
率の大きいＣｕ又はＡｇからなる網目体を内蔵すること
により熱伝導性向上とともに、低抵抗化を図ることがで
きる。
的とした場合、配線回路層２中の低抵抗導体成分がＡｌ
またはＡｌを主成分とする場合には、Ａｌよりも熱伝導
率の大きいＣｕ又はＡｇからなる網目体を内蔵すること
により熱伝導性向上とともに、低抵抗化を図ることがで
きる。
【００２７】また、Ｃｕ又はＡｌを主成分とする配線回
路層に、高温処理したカーボンの網目体を用いることに
より、電気抵抗を悪化させずに、熱伝導性を著しく向上
させることができる。
路層に、高温処理したカーボンの網目体を用いることに
より、電気抵抗を悪化させずに、熱伝導性を著しく向上
させることができる。
【００２８】網目体２ｂの構造としては、網目（格子）
を構成する線径（格子の場合、線幅）が小さすぎると、
網目体自体が変形しやすくなり、特に熱膨張特性を制御
する効果が小さくなり、線径が大きすぎると配線回路層
３の硬さや剛性が不均一になりやすくワイヤーボンディ
ング等の接続に悪影響を及ぼす恐れがあり、また、配線
回路層３の特性が網目体２ｂの特性に支配的となる可能
性があるため、上記の線径は配線回路層３の全体厚みの
０．０５〜０．８倍、特に０．１〜０．５倍であること
が望ましい。
を構成する線径（格子の場合、線幅）が小さすぎると、
網目体自体が変形しやすくなり、特に熱膨張特性を制御
する効果が小さくなり、線径が大きすぎると配線回路層
３の硬さや剛性が不均一になりやすくワイヤーボンディ
ング等の接続に悪影響を及ぼす恐れがあり、また、配線
回路層３の特性が網目体２ｂの特性に支配的となる可能
性があるため、上記の線径は配線回路層３の全体厚みの
０．０５〜０．８倍、特に０．１〜０．５倍であること
が望ましい。
【００２９】また、網目体が粗すぎると、配線回路層の
熱膨張を均一化することが難しく、また、細かすぎる
と、網目状の線間が狭く、低抵抗導体成分を線間までに
充填することが難しくなり、特性が不均一となりやすい
ために、１５〜１５０メッシュ、特に２０〜１００メッ
シュが望ましい。
熱膨張を均一化することが難しく、また、細かすぎる
と、網目状の線間が狭く、低抵抗導体成分を線間までに
充填することが難しくなり、特性が不均一となりやすい
ために、１５〜１５０メッシュ、特に２０〜１００メッ
シュが望ましい。
【００３０】網目体２ｂを内蔵される配線回路層２を作
製する方法としては、１）配線回路層の外形形状を有す
る型内に、網目体を所定の位置にセットして溶融した低
抵抗導体成分を流し込み、冷却固化する方法、２）プレ
ス成形用の配線回路層の外形形状を有する型内に、網目
体をセットするとともに、生密度が大きくなるように粒
度配合した低抵抗導体粉末を充填してプレス成形後、低
抵抗導体成分の融点以上に加熱して還元雰囲気で熱処理
する方法、等が挙げられる。
製する方法としては、１）配線回路層の外形形状を有す
る型内に、網目体を所定の位置にセットして溶融した低
抵抗導体成分を流し込み、冷却固化する方法、２）プレ
ス成形用の配線回路層の外形形状を有する型内に、網目
体をセットするとともに、生密度が大きくなるように粒
度配合した低抵抗導体粉末を充填してプレス成形後、低
抵抗導体成分の融点以上に加熱して還元雰囲気で熱処理
する方法、等が挙げられる。
【００３１】なお、用いる網目体２ｂとしては、使用す
る金属材質を線状に加工して縦線と横線を編みこんだも
のの他、線状加工や編みこみ加工が困難な場合には、板
状体に孔あけ加工を施して網目構造を形成したものでも
よい。
る金属材質を線状に加工して縦線と横線を編みこんだも
のの他、線状加工や編みこみ加工が困難な場合には、板
状体に孔あけ加工を施して網目構造を形成したものでも
よい。
【００３２】このようにして作製された網目体２ｂが内
蔵された配線回路層２は、Ａｇ−Ｔｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓ
ｉ等の金属ろうにより絶縁基板の表面にロウ付けされ
る。
蔵された配線回路層２は、Ａｇ−Ｔｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓ
ｉ等の金属ろうにより絶縁基板の表面にロウ付けされ
る。
【００３３】また、配線基板Ａのように、この配線回路
層２の表面に半導体素子などの電子部品を搭載する場合
には、配線回路層２の表面にＮｉ、Ｃｕなどのメッキ層
を形成した後、電子部品２をＰｂ Ｓｎ、Ａｕ Ｓｉ等
の半田を用いて接合搭載することができる。
層２の表面に半導体素子などの電子部品を搭載する場合
には、配線回路層２の表面にＮｉ、Ｃｕなどのメッキ層
を形成した後、電子部品２をＰｂ Ｓｎ、Ａｕ Ｓｉ等
の半田を用いて接合搭載することができる。
【００３４】また、前記絶縁基板１は、一般にセラミッ
ク配線基板に適用されるアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）や窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）等を
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
板としてはＡｌＮ質焼結体やＳｉ3 Ｎ4 質が望ましい。
これらの焼結体は、ＡｌＮ粉末やＳｉ3 Ｎ4 粉末に対し
て、Ｙ2 Ｏ3 あるいは希土類元素酸化物、アルカリ土類
酸化物等を０．５〜２０重量％の割合で添加し、シート
状に成形後、窒素雰囲気中で１６００〜２０００℃で焼
成することによって相対密度９５％以上に緻密化したも
のが好適に用いられる。
ク配線基板に適用されるアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）や窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）等を
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
板としてはＡｌＮ質焼結体やＳｉ3 Ｎ4 質が望ましい。
これらの焼結体は、ＡｌＮ粉末やＳｉ3 Ｎ4 粉末に対し
て、Ｙ2 Ｏ3 あるいは希土類元素酸化物、アルカリ土類
酸化物等を０．５〜２０重量％の割合で添加し、シート
状に成形後、窒素雰囲気中で１６００〜２０００℃で焼
成することによって相対密度９５％以上に緻密化したも
のが好適に用いられる。
【００３５】一方、配線回路層５を複数層備える多層配
線基板を作製する場合には、多層化および配線回路層５
との同時焼結の容易性の点でとりわけＡｌＮ質焼結体や
Ａｌ2 Ｏ3 質焼結体から成るものが望ましい。
線基板を作製する場合には、多層化および配線回路層５
との同時焼結の容易性の点でとりわけＡｌＮ質焼結体や
Ａｌ2 Ｏ3 質焼結体から成るものが望ましい。
【００３６】このＡｌ2 Ｏ3 質焼結体は、Ａｌ2 Ｏ3 粉
末に、シリカ（ＳｉＯ2 ）、マグネシア（ＭｇＯ）、カ
ルシア（ＣａＯ）等の助剤を０．５〜２０重量％の割合
で添加し、シート状に成形後、ビアホールを形成し、導
体ペーストを充填するとともに、配線回路層５のパター
ンに印刷塗布後、複数枚積層し、１５００〜１７００℃
の温度で同時焼成して相対密度９５％以上に緻密化した
ものが好適に用いられる。
末に、シリカ（ＳｉＯ2 ）、マグネシア（ＭｇＯ）、カ
ルシア（ＣａＯ）等の助剤を０．５〜２０重量％の割合
で添加し、シート状に成形後、ビアホールを形成し、導
体ペーストを充填するとともに、配線回路層５のパター
ンに印刷塗布後、複数枚積層し、１５００〜１７００℃
の温度で同時焼成して相対密度９５％以上に緻密化した
ものが好適に用いられる。
【００３７】また、単層の配線基板Ａや上記多層配線基
板Ｂにおける配線回路層３、ビアホール導体７は、タン
グステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）、レニウム（Ｒ
ｅ）、コバルト（Ｃｏ）等の高融点金属を主成分とした
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，Ｍｏが好適である。また、場合
によっては、低抵抗化を図る上で上記の高融点金属に対
してＣｕ、Ａｌなどを６０体積％以下の割合で混合また
は合金化したものを用いてもよい。
板Ｂにおける配線回路層３、ビアホール導体７は、タン
グステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）、レニウム（Ｒ
ｅ）、コバルト（Ｃｏ）等の高融点金属を主成分とした
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，Ｍｏが好適である。また、場合
によっては、低抵抗化を図る上で上記の高融点金属に対
してＣｕ、Ａｌなどを６０体積％以下の割合で混合また
は合金化したものを用いてもよい。
【００３８】また、前記ビアホール導体７は、表面実装
されたパワーＭＯＳＦＥＴ等からの発熱を熱伝導により
表層に形成された配線回路層２，３と接続することで、
該配線回路層２，３とヒートシンクの効果を奏するもの
である。
されたパワーＭＯＳＦＥＴ等からの発熱を熱伝導により
表層に形成された配線回路層２，３と接続することで、
該配線回路層２，３とヒートシンクの効果を奏するもの
である。
【００３９】更に、本発明の多層配線基板に大電流を必
要とするパワーＭＯＳＦＥＴ等を表面実装する際、パワ
ーＭＯＳＦＥＴ用配線にも前述のようにパワーＭＯＳＦ
ＥＴが表面実装される部分にサーマルビアを兼用したビ
アホール導体を多数設け、配線回路層の放熱作用と併用
して熱放散性を向上させることが望ましい。
要とするパワーＭＯＳＦＥＴ等を表面実装する際、パワ
ーＭＯＳＦＥＴ用配線にも前述のようにパワーＭＯＳＦ
ＥＴが表面実装される部分にサーマルビアを兼用したビ
アホール導体を多数設け、配線回路層の放熱作用と併用
して熱放散性を向上させることが望ましい。
【００４０】
【実施例】実施例１ まず、セラミック絶縁基板としてＡｌＮセラミック基板
を以下のようにして作製した。ＡｌＮ粉末に、ＣａＯ
０．５重量％、Ｙ2 Ｏ3 ５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。このセ
ラミックグリーンシートを複数枚積層後、１７５０℃で
焼成し、幅１７ｍｍ×長さ５２ｍｍ×厚さ１ｍｍのＡｌ
Ｎ基板を作製した。
を以下のようにして作製した。ＡｌＮ粉末に、ＣａＯ
０．５重量％、Ｙ2 Ｏ3 ５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。このセ
ラミックグリーンシートを複数枚積層後、１７５０℃で
焼成し、幅１７ｍｍ×長さ５２ｍｍ×厚さ１ｍｍのＡｌ
Ｎ基板を作製した。
【００４１】次に、表面配線回路層用の複合体を作製し
た。Ｍｏからなる表１の線径および網目の目開きを有す
る網目体を用いて、それぞれ型の所定位置にセットし
て、溶融したＣｕを流し込み、冷却固化させた。こうし
て、幅１５ｍｍ×長さ５０ｍｍ、厚み０．５ｍｍ、１．
０ｍｍ、１．５ｍｍのＭｏ網目体が内蔵されたＣｕから
なる複合体を作製した。
た。Ｍｏからなる表１の線径および網目の目開きを有す
る網目体を用いて、それぞれ型の所定位置にセットし
て、溶融したＣｕを流し込み、冷却固化させた。こうし
て、幅１５ｍｍ×長さ５０ｍｍ、厚み０．５ｍｍ、１．
０ｍｍ、１．５ｍｍのＭｏ網目体が内蔵されたＣｕから
なる複合体を作製した。
【００４２】この複合体を、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系の金属
ろうで前記ＡｌＮ基板に加熱融着して表面配線回路層を
ロウ接した。そして、この配線回路層上に厚み３〜４μ
ｍの無電解Ｎｉめっきを形成し、組成Ｐｂ６０％Ｓｎ４
０％、厚み２００μｍの半田を用いて１０ｍｍ角のＳｉ
チップを表面配線回路層上に実装した。
ろうで前記ＡｌＮ基板に加熱融着して表面配線回路層を
ロウ接した。そして、この配線回路層上に厚み３〜４μ
ｍの無電解Ｎｉめっきを形成し、組成Ｐｂ６０％Ｓｎ４
０％、厚み２００μｍの半田を用いて１０ｍｍ角のＳｉ
チップを表面配線回路層上に実装した。
【００４３】こうして作製した配線基板を、それぞれろ
う付け後、並びに−４０〜１２５℃の温度サイクル試験
５００サイクルまでの各１００サイクル毎に、基板−導
体接合部と半田接合部の剥離やクラックの発生をマイク
ロスコープ（２５〜２００倍）で観察し、温度サイクル
試験の結果を表１に示した。
う付け後、並びに−４０〜１２５℃の温度サイクル試験
５００サイクルまでの各１００サイクル毎に、基板−導
体接合部と半田接合部の剥離やクラックの発生をマイク
ロスコープ（２５〜２００倍）で観察し、温度サイクル
試験の結果を表１に示した。
【００４４】
【表１】
【００４５】表１の結果によれば、網目体が内蔵されて
いない試料Ｎo.１，３は、ろう付け後、配線回路層端部
の絶縁基板にクラックが発生した。また、温度サイクル
試験では１００サイクルで半導体素子との半田接合部に
おいてクラックの発生が確認された。
いない試料Ｎo.１，３は、ろう付け後、配線回路層端部
の絶縁基板にクラックが発生した。また、温度サイクル
試験では１００サイクルで半導体素子との半田接合部に
おいてクラックの発生が確認された。
【００４６】これに対して、本発明に従い、網目体を内
蔵した本発明の試料は、いずれもろう付け後においてク
ラックの発生はなく、また、熱サイクル試験においても
絶縁基板と配線回路層との接合部で２００サイクル以
上、半田接合部で３００サイクル以上の耐久性を示した
が、特に、配線回路層中に内蔵される網目の目開きにつ
いては、１５〜１５０メッシュの試料Ｎo.２、４、６、
７、９では、熱サイクル試験において絶縁基板と配線回
路層との接合部、半田接合部で５００サイクル後におい
てもクラックの発生は認められなかった。
蔵した本発明の試料は、いずれもろう付け後においてク
ラックの発生はなく、また、熱サイクル試験においても
絶縁基板と配線回路層との接合部で２００サイクル以
上、半田接合部で３００サイクル以上の耐久性を示した
が、特に、配線回路層中に内蔵される網目の目開きにつ
いては、１５〜１５０メッシュの試料Ｎo.２、４、６、
７、９では、熱サイクル試験において絶縁基板と配線回
路層との接合部、半田接合部で５００サイクル後におい
てもクラックの発生は認められなかった。
【００４７】実施例２ 表面配線回路層用の複合体として、実施例１と同様な方
法によって、種々の体積比率でＭｏ網目体が内蔵された
Ｃｕからなる複合体を作製した。また、比較のために、
Ｃｕ粉末に平均粒径が２μｍのＭｏ粉末を所定の体積比
率となるように混合したものを１２００℃で熱処理し冷
却、固化してＣｕ中にＭｏ粉末が分散した複合体を作製
した。
法によって、種々の体積比率でＭｏ網目体が内蔵された
Ｃｕからなる複合体を作製した。また、比較のために、
Ｃｕ粉末に平均粒径が２μｍのＭｏ粉末を所定の体積比
率となるように混合したものを１２００℃で熱処理し冷
却、固化してＣｕ中にＭｏ粉末が分散した複合体を作製
した。
【００４８】作製した各複合体に対して、０〜２００℃
における線熱膨張係数を測定し、その結果を図４に示し
た。
における線熱膨張係数を測定し、その結果を図４に示し
た。
【００４９】図４の結果から明らかなように、網目体を
内蔵した本発明の複合体は、粉末分散した複合体に比較
して少ない体積比率で線熱膨張係数を小さくでき、低抵
抗導体への影響が小さいことがわかった。
内蔵した本発明の複合体は、粉末分散した複合体に比較
して少ない体積比率で線熱膨張係数を小さくでき、低抵
抗導体への影響が小さいことがわかった。
【００５０】実施例３ 厚み０．１ｍｍ、０．２ｍｍのＣｕ板を打ち抜き加工し
て表２の線径および網目の目開きを有する網目体を作製
し、これをそれぞれプレス用金型に１〜３枚厚み方向に
等間隔となるようにセットして、平均粒径が１０μｍの
Ａｌ粉末を充填して、プレス成形後、約７００℃の還元
雰囲気で熱処理し、幅１５ｍｍ×長さ５０ｍｍ、厚み
０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍのＣｕ網目体が内
蔵されたＡｌからなる複合体を作製した。
て表２の線径および網目の目開きを有する網目体を作製
し、これをそれぞれプレス用金型に１〜３枚厚み方向に
等間隔となるようにセットして、平均粒径が１０μｍの
Ａｌ粉末を充填して、プレス成形後、約７００℃の還元
雰囲気で熱処理し、幅１５ｍｍ×長さ５０ｍｍ、厚み
０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍのＣｕ網目体が内
蔵されたＡｌからなる複合体を作製した。
【００５１】こうして得られたＡｌ配線回路層の熱伝導
率をレーザーフラッシュ法で測定しその結果を表２に示
した。
率をレーザーフラッシュ法で測定しその結果を表２に示
した。
【００５２】
【表２】
【００５３】表２の結果、Ａｌ配線回路層中にＣｕの網
目体を内蔵させることにより、熱伝導率が向上し、さら
に網目体を複数層内蔵するこよにより、さらに熱伝導率
が改善されることを確認した。
目体を内蔵させることにより、熱伝導率が向上し、さら
に網目体を複数層内蔵するこよにより、さらに熱伝導率
が改善されることを確認した。
【００５４】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の配線基板に
よれば、Ｃｕ、Ａｌの少なくとも１種の金属からなる低
抵抗導体成分中に、それよりも低熱膨張または高熱伝導
性の網目体を内蔵することにより、低抵抗導体成分の電
気抵抗，熱伝導性を大きく損なわずに、熱膨張を小さく
したり、熱伝導性を高めることができ、絶縁基板との熱
膨張係数の相違に起因して発生する応力を低減したり、
放熱性を高めることができる。
よれば、Ｃｕ、Ａｌの少なくとも１種の金属からなる低
抵抗導体成分中に、それよりも低熱膨張または高熱伝導
性の網目体を内蔵することにより、低抵抗導体成分の電
気抵抗，熱伝導性を大きく損なわずに、熱膨張を小さく
したり、熱伝導性を高めることができ、絶縁基板との熱
膨張係数の相違に起因して発生する応力を低減したり、
放熱性を高めることができる。
【図１】本発明の配線基板の一例を説明するための概略
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の配線基板の他の例を説明するための概
略断面図である。
略断面図である。
【図３】本発明の配線基板における網目体を内蔵する配
線回路層の構造を説明するための透視図である。
線回路層の構造を説明するための透視図である。
【図４】本発明の配線基板におけるＭｏ網目体を内蔵す
る複合体とＭｏ粉末を分散した複合体のＭｏ体積比率と
線熱膨張係数との関係を示す図である。
る複合体とＭｏ粉末を分散した複合体のＭｏ体積比率と
線熱膨張係数との関係を示す図である。
１ 絶縁基板 ２ 配線回路層 ３ 配線回路層 ４ 電子部品 ５ 半田層 ６ ワイヤー ７ ビアホール導体 ８ 網目体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E351 AA07 AA09 AA12 BB01 BB31 BB49 CC12 CC18 DD04 DD05 DD10 DD11 DD19 DD21 DD29 DD31 DD41 EE13 EE27 GG03 GG04 GG06 5E343 AA24 BB24 BB25 BB28 BB39 BB40 BB43 BB44 BB52 BB58 BB67 DD33 DD52 GG02 GG16
Claims (8)
- 【請求項１】セラミック絶縁基板と、該基板表面に形成
された配線回路層とを具備する配線基板において、前記
表面配線回路層のうち、少なくとも一部の配線回路層
が、Ｃｕ、Ａｌの少なくとも１種の金属からなる低抵抗
導体成分中に該低抵抗導体成分よりも小さい線熱膨張係
数を有する網目体を内蔵した複合体からなることを特徴
とする配線基板。 - 【請求項２】セラミック絶縁基板と、該基板表面に形成
された配線回路層とを具備する配線基板において、前記
表面配線回路層のうち、少なくとも一部の配線回路層
が、Ｃｕ、Ａｌの少なくとも１種の金属からなる低抵抗
導体成分中に該低抵抗導体成分よりも高い熱伝導性を有
する網目体を内蔵した複合体からなることを特徴とする
配線基板。 - 【請求項３】前記セラミック絶縁基板がＡｌ2 Ｏ3 、Ａ
ｌＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 のうち、少なくとも１種を主体とする
セラミックスからなることを特徴とする請求項１及び請
求項２記載の配線基板。 - 【請求項４】前記複合体からなる配線回路層が前記絶縁
基板表面にロウ材によって接合されてなることを特徴と
する請求項１及び請求項２記載の配線基板。 - 【請求項５】前記複合体からなる配線回路層に、１０Ａ
以上の電流が印加される請求項１及び請求項２記載の配
線基板。 - 【請求項６】前記複合体からなる配線回路層上に電子部
品が搭載される請求項１及び請求項２記載の配線基板。 - 【請求項７】前記網目体の目開きが１５〜１５０メッシ
ュである請求項１記載の配線基板。 - 【請求項８】前記網目体の厚さが、配線回路層全体厚さ
の０．０５〜０．８倍である請求項１記載の配線基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27505799A JP2001102701A (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27505799A JP2001102701A (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 配線基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001102701A true JP2001102701A (ja) | 2001-04-13 |
Family
ID=17550256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27505799A Pending JP2001102701A (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 配線基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001102701A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008289509A (ja) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Daito Giken:Kk | 遊技台 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58137285A (ja) * | 1982-02-10 | 1983-08-15 | 株式会社日立製作所 | 金属板付セラミック基板の製造法 |
| JPS6065537A (ja) * | 1983-09-20 | 1985-04-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置用基板 |
| JPH03231445A (ja) * | 1990-01-29 | 1991-10-15 | Inco Ltd | 複合構造物 |
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