JP2001203440A

JP2001203440A - 配線基板

Info

Publication number: JP2001203440A
Application number: JP2000014199A
Authority: JP
Inventors: Hiroshige Ito; 広繁伊藤; Tatsuro Nishimura; 辰郎西村; Takashi Yamazaki; 高志山崎
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2001-07-27
Anticipated expiration: 2020-01-20
Also published as: JP4570190B2

Abstract

(57)【要約】【課題】厚膜抵抗体のレーザートリミングした部位に酸
化腐蝕が生じ、電気抵抗値が変化してしまう。【解決手段】絶縁基体１の表面に、配線導体２と、該配
線導体２と電気的に接続された厚膜抵抗体３とを被着さ
せるとともに、該厚膜抵抗体３をその一部を露出させて
保護ガラス４で被覆し、かつ少なくともその露出部を紫
外線硬化型の有機樹脂から成る第１の被覆層５と、低温
熱硬化型の有機樹脂から成る第２の被覆層６で順次被覆
した。

Description

【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有機樹脂
から成る第１の被覆層と、低温熱硬化型の有機樹脂から
成る第２の被覆層で順次被覆して成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有機樹脂から成る第
１の被覆層と、低温熱硬化型の有機樹脂から成る第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。

【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、前記低
温硬化型の熱硬化性樹脂が、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。

【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、
ガラス保護膜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５
μｍ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５〜５０
μｍ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、紫外線硬化型の有機樹脂から成る第１の被覆層
５と、低温熱硬化型の有機樹脂から成る第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３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３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有機樹脂から成る
第１の被覆層５の表面には低温熱硬化型の有機樹脂から
成る第２の被覆層が被着されている。

【００３４】前記低温熱硬化型の有機樹脂から成る第２
の被覆層は、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】前記シリコーン樹脂等の低温熱硬化型の有
機樹脂から成る第２の被覆層は、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（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２
０μｍ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及び第２の被覆層を絶縁基体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／または第
２の被覆層６は、緑色〜青色〜黒色等の暗色系に着色し
ておくと、前駆体を塗布したとき、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／また
は第２の被覆層６は、緑色〜青色〜黒色等の暗色系に着
色しておくことが好ましい。

【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有機樹脂から成る
第１の被覆層と、低温熱硬化型の有機樹脂から成る第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、前記低
温硬化型の熱硬化性樹脂が、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。

【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・・・・ガラス保護膜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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5E314 AA06 AA27 AA32 AA40 BB06 BB07 CC01 DD06 FF01 FF24 GG14

Claims

【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
有機樹脂から成る第１の被覆層と、低温熱硬化型の有機
樹脂から成る第２の被覆層で順次被覆して成ることを特
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〜５０
μｍ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。