JP2001284778A

JP2001284778A - 配線基板

Info

Publication number: JP2001284778A
Application number: JP2000092477A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kakita; 哲也硴田; Ryoji Nakamura; 良二中村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】配線導体を形成する金属のマイグレーションを
有効に防止することができる高信頼性の配線基板を提供
する。【解決手段】基板１の上面に、銀、アルミニウム或いは
これらの金属の合金を含む複数個の配線導体２を間に１
０μｍ〜１００μｍの間隔を空けて並設するとともに、
これら配線導体２をエポキシ樹脂を主成分とする保護層
３で共通に被覆してなる配線基板において、前記保護層
３の内部に、粒径０．５μｍ〜５．０μｍのベンゾシク
ロブテン樹脂フィラー４を含有させるとともに該フィラ
ー４の含有量を隣接する配線導体間２−２の領域で１８
ｗｔ％〜４０ｗｔ％、配線導体２上の領域で８ｗｔ％〜
２５ｗｔ％に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＥＤアレイヘッ
ドのヘッド基板等を構成するのに使用される配線基板に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＬＥＤアレイヘッドのヘッド
基板を構成するのに配線基板が用いられている。

【０００３】かかる従来の配線基板は、例えば図２に示
す如く、ガラスやセラミック等から成る基板１１の上面
に、複数個の配線導体１２を所定パターンに被着させる
とともに、これら配線導体１２を単一の保護層１３で被
覆した構造を有している。

【０００４】前記配線導体１２の材質としては銀（Ａ
ｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属を含む導電材料が
使用され、かかる配線導体１２は例えば銀粉末に適当な
有機溶剤、溶媒を添加・混合して得た所定の導電ペース
トを従来周知のスクリーン印刷等によって基板１１の上
面に所定パターンに印刷・塗布し、これを３５０℃〜８
００℃の温度で焼き付けることにより形成される。

【０００５】またこれら配線導体１２を被覆する保護層
１３は、大気中に含まれている水分等の接触によって配
線導体１２が酸化腐食されるのを防止するためのもので
あり、その材質としては、取り扱い易さや耐湿性等の点
からエポキシ樹脂が好適に使用されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の配線基板においては、保護層１３を形成するエポキ
シ樹脂の比誘電率が４〜７と比較的高いことから、複数
個の配線導体１２を間に１０μｍ〜１００μｍ程度の間
隔を空けて高密度に並設した場合、配線基板の使用にあ
たり複数個の配線導体１２の各々に電力を選択的に印加
すると、隣接する配線導体１２，１２間に大きな電位差
を生じることがあり、その場合、配線導体１２を形成す
る銀やアルミニウム等がマイグレーションを起こして、
隣り合う配線導体同士を電気的に短絡させる欠点を有し
ていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、本発明の配線基板は、基板の上面
に、銀、アルミニウム或いはこれらの金属の合金を含む
複数個の配線導体を間に１０μｍ〜１００μｍの間隔を
空けて並設するとともに、これら配線導体をエポキシ樹
脂を主成分とする保護層で共通に被覆してなる配線基板
において、前記保護層はその内部に、粒径０．５μｍ〜
５．０μｍのベンゾシクロブテン樹脂フィラーが含有さ
れており、かつ該ベンゾシクロブテン樹脂フィラーの含
有量は隣接する配線導体間の領域が１８ｗｔ％〜４０ｗ
ｔ％、配線導体上の領域が８ｗｔ％〜２５ｗｔ％である
ことを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明の一形態に係る配線基
板を模式的に示す断面図であり、１は基板、２は配線導
体、３は保護層、４はベンゾシクロブテン樹脂フィラー
である。

【０００９】前記基板１は、アルミナセラミックス、ム
ライト、窒化アルミニウム、ガラスセラミックス、石
英、アルカリガラス、無アルカリガラス等の電気絶縁性
材料から成り、その上面で複数個の配線導体２や保護層
３等を支持するための支持母材として機能するものであ
る。

【００１０】尚、前記基板１は、例えばアルミナセラミ
ックスから成る場合、アルミナ、シリカ、マグネシア等
のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加
・混合して泥漿状になすとともに、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等を採用するこ
とによってセラミックグリーンシート（セラミック生シ
ート）を得、しかる後、該グリーンシートを所定形状に
打ち抜いた上、高温（約１６００℃）で焼成することに
より製作される。

【００１１】また前記基板１の上面には複数個の配線導
体２が被着・形成される。前記配線導体２は、銀（Ａ
ｇ）、アルミニウム（Ａｌ）或いはこれらの金属の合金
を例えば８５ｗｔ％以上含んだ導電材料から成り、隣接
する配線導体間に１０μｍ〜１００μｍの間隔を空ける
ようにして基板１の上面に高密度に並設される。

【００１２】これらの配線導体２には、配線基板の使用
時、図示しないスイッチングトランジスタ等によって５
ｍＷ〜１５ｍＷの電力が個々に選択的に印加されるよう
になっている。

【００１３】尚、前記配線導体２は、従来周知の厚膜手
法を採用することによって基板１の上面に所定パターン
に被着・形成される。即ち、前記配線導体２は、例えば
銀粉末に適当な有機溶媒・溶剤を添加・混合して得た所
定の導電ペーストを基板１の上面に従来周知のスクリー
ン印刷等によって所定パターンに印刷・塗布し、これを
高温（３５０℃〜８００℃）で焼き付けることによって
例えば２μｍ〜３０μｍの厚みに形成される。

【００１４】更に前記複数個の配線導体２は単一の保護
層３によって共通に被覆される。前記保護層３は、吸湿
率０．０１％未満のエポキシ樹脂から成り、その厚み
は、例えば配線導体２の厚みが２μｍ〜３０μｍの場
合、１０μｍ〜５０μｍに設定される。

【００１５】そして前記保護層３はその内部に、粒径
０．５μｍ〜５．０μｍのベンゾシクロブテン樹脂フィ
ラー４が含有されており、該フィラー４の含有量は隣接
する配線導体間２−２の領域で１８ｗｔ％〜４０ｗｔ
％、配線導体２上の領域で８ｗｔ％〜２５ｗｔ％に設定
されている。

【００１６】前記ベンゾシクロブテン樹脂フィラー４は
保護層３の誘電率を有効に低下させるためのものであ
り、該フィラー４の含有率を隣接する配線導体間２−２
の領域で１８ｗｔ％〜４０ｗｔ％に設定することによ
り、該領域における保護層３の比誘電率を２．５〜３．
８と低くなすことができる。これにより、１０μｍ〜１
００μｍの間隔を空けて並設されている配線導体２，２
の各々に電力を選択的に印加しても、隣接する配線導体
２，２間に大きな電位差が生じることはなく、配線導体
２中に含まれる銀やアルミニウム等のマイグレーション
を有効に防止することができるようになる。

【００１７】尚、隣接する配線導体間２−２の領域にお
けるベンゾシクロブテン樹脂フィラー４の含有率が１８
ｗｔ％未満になると、保護層３の誘電率が比較的高くな
って隣接する配線導体間２−２の電位差を十分に小さく
抑えることができなくなり、また含有率が４０ｗｔ％を
超えると、配線導体間２−２に位置する保護層３の表面
にフィラー４の外形に応じた大きな凹凸が形成されるた
め、この部分の保護層３の表面粗度が大となって大気と
接する面積が広がることにより大気中の水分が保護層３
中に多量に浸入してマイグレーションを起こし易い環境
をつくる恐れがある。

【００１８】従って、隣接する配線導体間２−２の領域
におけるベンゾシクロブテン樹脂フィラー４の含有率は
１８ｗｔ％〜４０ｗｔ％に設定することが重要である。

【００１９】一方、配線導体２上の領域におけるベンゾ
シクロブテン樹脂フィラー４の含有率が８ｗｔ％未満に
なると、配線導体間２−２の領域と配線導体２上の領域
とで保護層３の熱膨張係数が大きく相違することとなる
ため、配線基板の使用等に伴って保護層３に熱が印加さ
れると前述した２つの領域の境界付近で熱応力に起因し
たクラックを生じる恐れがあり、また含有率が２５ｗｔ
％を超えると、配線導体２上に位置する保護層３の表面
にフィラー４の外形に応じた大きな凹凸が形成されるた
め、この部分の保護層３の表面粗度が大となって大気と
接する面積が広がることにより大気中の水分が保護層３
中に多量に浸入し、該浸入した水分との接触によって配
線導体２が比較的短時間で酸化腐食されてしまう恐れが
ある。

【００２０】従って、配線導体２上の領域におけるベン
ゾシクロブテン樹脂フィラー４の含有率は８ｗｔ％〜２
５ｗｔ％に設定することが重要である。

【００２１】尚、前記保護層３は、例えば、液状になし
たエポキシ樹脂の前駆体中に粒径０．５μｍ〜１．５μ
ｍのベンゾシクロブテン樹脂フィラー４を１８ｗｔ％〜
４０ｗｔ％添加した第１のワニスと、前記前駆体中に粒
径０．５μｍ〜１．５μｍのベンゾシクロブテン樹脂フ
ィラー４を８ｗｔ％〜２５ｗｔ％添加した第２のワニス
とを準備し、前記第１のワニスを隣接する配線導体間２
−２の領域に、また前記第２のワニスを配線導体２上の
領域に従来周知のスクリーン印刷等によってそれぞれ印
刷・塗布し、これを６０℃〜２００℃の温度で加熱して
前駆体を熱硬化させることにより形成される。

【００２２】尚、本発明は上述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において種々
の変更、改良等が可能である。

【００２３】例えば上述の形態において保護層３上に更
に配線導体や保護層を積層して多層配線基板を構成する
場合にも本発明は適用可能である。

【００２４】

【実験例】次に本発明の作用効果について実験例に基づ
き説明する。

【００２５】まず、アルミナセラミックス製の基板上
に、銀を主成分（銀の含有率：８５ｗｔ％）とする複数
個の配線導体を間に５０μｍの間隔を空けて並設させる
とともに、これら配線導体を、隣接する配線導体間の領
域におけるベンゾシクロブテン樹脂フィラーの含有率を
異ならせた８種類のエポキシ樹脂製保護層で被覆した８
種類の配線基板サンプル（サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．
８）を準備した。尚、各配線基板サンプルの保護層中に
存在するベンゾシクロブテン樹脂フィラーの直径は全て
０．５μｍ〜５．０μｍの範囲内にあることを測長器付
金属顕微鏡により確認した。

【００２６】そして、これらの各サンプルを８５℃、８
５％Ｒｈの恒温恒湿槽の中に入れ、隣接する配線導体の
うち一方を５Ｖの電位に、他方を接地（ＧＮＤ）電位に
それぞれ接続したまま５００時間保持し、マイグレーシ
ョンの発生の有無を確認した。また各サンプルについ
て、隣接する配線導体間のインピーダンスをオシロスコ
ープを用いて測定した。これらの結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】この表１によれば、保護層中のベンゾシク
ロブテン樹脂フィラーの含有率が１８ｗｔ％未満である
サンプルＮｏ．１，Ｎｏ．２では隣接する配線導体間で
のマイグレーションの発生が確認され、いずれの配線基
板サンプルにおいても配線導体間のインピーダンスが
３．８×１０²Ω以下と小さく、電気的に短絡してしま
っている。

【００２９】また一方、保護層中のベンゾシクロブテン
樹脂フィラーの含有率が４０ｗｔ％よりも大きな値に設
定されているサンプルＮｏ．７，Ｎｏ．８でも隣接する
配線導体間でのマイグレーションの発生が確認され、こ
れらの配線基板サンプルにおいても配線導体間のインピ
ーダンスが５．８×１０⁵Ω以下と小さく、電気的に短
絡してしまっている。

【００３０】これに対し、保護層中のベンゾシクロブテ
ン樹脂フィラー含有率が１８ｗｔ％〜４０ｗｔ％に設定
されているサンプルＮｏ．３〜Ｎｏ．６では、隣接する
配線導体間でマイグレーションを発生したものは一切な
く、またこれらの配線基板サンプルのインピーダンスは
いずれも２．０×１０⁶Ω〜９．２×１０⁹Ωの範囲内の
比較的大きな値であり、隣接する配線導体間の電気的短
絡は起こっていない。

【００３１】従って、これらの実験結果によれば、５０
μｍの間隔を空けて並設される配線導体間にマイグレー
ションを発生させることなく、そのインピーダンスを高
く保つためには、保護層中に存在するベンゾシクロブテ
ン樹脂フィラーの含有率を１８ｗｔ％〜４０ｗｔ％に設
定しなければならないことが判る。

【００３２】尚、以上の実験においては、隣接する配線
導体間の間隔を５０μｍに設定したサンプルを用いて作
用効果を確認したが、隣接する配線導体間の間隔を１０
μｍに設定したサンプルを用いる場合と、１００μｍに
設定したサンプルを用いる場合においても、上述の実験
と略同様の結果が得られることを他の実験により確認し
た。

【００３３】次に、アルミナセラミックス製の基板上
に、銀を主成分（銀の含有率：８５ｗｔ％）とする複数
個の配線導体を間に５０μｍの間隔を空けて並設させる
とともに、各配線導体上の領域におけるベンゾシクロブ
テン樹脂フィラーの含有率を異ならせた８種類のエポキ
シ樹脂製保護層で被覆した８種類の配線基板サンプル
（サンプルＮｏ．９〜Ｎｏ．１６）を準備した。尚、各
配線基板サンプルの保護層中に存在するベンゾシクロブ
テン樹脂フィラーの直径は全て０．５μｍ〜５．０μｍ
の範囲内にあることを測長器付金属顕微鏡により確認し
た。

【００３４】そして、これらのサンプルを熱衝撃試験器
に投入して、（２５℃）−（８５℃）−（２５℃）−
（−２５℃）の温度サイクルを１００サイクル経させた
後、保護層中のクラックの発生状況を金属顕微鏡により
確認した。

【００３５】更にその後、上記サンプルを８５℃、８５
％Ｒｈの恒温恒湿槽の中に入れたまま５００時間保持
し、しかる後、各サンプルの配線導体の抵抗率をデジタ
ルマルチメーターにて測定した。これらの結果を表２に
示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】この表２によれば、保護層中のベンゾシク
ロブテン樹脂フィラーの含有率が８ｗｔ％未満であるサ
ンプルＮｏ．９，Ｎｏ．１０では、クラックの発生が確
認され、いずれの抵抗率も４．３×１０^-3Ω・ｃｍ以上
の大きな値であった。このように抵抗率が大きくなった
のは、恒温恒湿槽内の水分がクラックを介して配線導体
に接触し、配線導体を短時間で著しく酸化腐食させたこ
とが主な原因と考えられる。

【００３８】また一方、保護層中のベンゾシクロブテン
樹脂フィラーの含有率が２５ｗｔ％よりも大きな値に設
定されているサンプルＮｏ．１５，Ｎｏ．１６では、ク
ラックの発生は確認されなかったものの、いずれの抵抗
率も５．８×１０^-3Ω・ｃｍ以上の大きな値であった。
このように抵抗率が大きくなったのは、多量のベンゾシ
クロブテン樹脂フィラーが含有されて大きな凹凸が多数
形成されている保護層の表面から恒温恒湿槽内の水分が
多量に浸入し、これが配線導体と接触して配線導体を短
時間で酸化腐食させたことが主な原因と考えられる。

【００３９】これに対し、保護層中のベンゾシクロブテ
ン樹脂フィラー含有率が８ｗｔ％〜２５ｗｔ％に設定さ
れているサンプルＮｏ．１１〜Ｎｏ．１４では、保護層
中にクラックが確認されたものは一切なく、またこれら
の配線基板サンプルの抵抗率はいずれも２．４×１０^-6
Ω・ｃｍ〜４．０×１０^-6Ω・ｃｍの比較的小さな値で
あった。

【００４０】従って、これらの実験結果によれば、配線
導体の酸化腐食、並びに保護層のクラック発生を有効に
防止するには、保護層中に存在するベンゾシクロブテン
樹脂フィラーの含有率を８ｗｔ％〜２５ｗｔ％に設定し
なければならないことが判る。

【００４１】尚、以上の実験においては、隣接する配線
導体間の間隔を５０μｍに設定したサンプルを用いて作
用効果を確認したが、隣接する配線導体間の間隔を１０
μｍに設定したサンプルを用いる場合と、１００μｍに
設定したサンプルを用いる場合においても、上述の実験
と略同様の結果が得られることを他の実験により確認し
た。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、基板の上面に、銀、ア
ルミニウム或いはこれらの金属の合金を含む複数個の配
線導体を間に１０μｍ〜１００μｍの間隔を空けて並設
し、これら配線導体を樹脂製の保護層で共通に被覆した
配線基板において、前記保護層中に、粒径０．５μｍ〜
５．０μｍのベンゾシクロブテン樹脂フィラーを、隣接
する配線導体間の領域で１８ｗｔ％〜４０ｗｔ％含有さ
せておくことにより、この領域における保護層の誘電率
を有効に低下させるとともに、配線導体間に位置する保
護層への水分の浸入を少なくして、配線導体を形成する
銀やアルミニウム等のマイグレーションを有効に防止す
ることができる。

【００４３】また本発明によれば、前記保護層中に、粒
径０．５μｍ〜５．０μｍのベンゾシクロブテン樹脂フ
ィラーを、配線導体上の領域で８ｗｔ％〜２５ｗｔ％含
有させておくことにより、配線導体上に位置する保護層
への水分の浸入を少なくして配線導体を腐食の少ない良
好な状態に維持するとともに保護層内部の熱応力を良好
に緩和して保護層中にクラックが形成されるのを有効に
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態に係る配線基板を模式的に示す
断面図である。

【図２】従来の配線基板の断面図である。

【符号の説明】

１・・・基板、２・・・配線導体、３・・・保護層、４
・・・ベンゾシクロブテン樹脂フィラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の上面に、銀、アルミニウム或いはこ
れらの金属の合金を含む複数個の配線導体を間に１０μ
ｍ〜１００μｍの間隔を空けて並設するとともに、これ
ら配線導体をエポキシ樹脂を主成分とする保護層で共通
に被覆してなる配線基板において、前記保護層はその内部に、粒径０．５μｍ〜５．０μｍ
のベンゾシクロブテン樹脂フィラーが含有されており、
かつ該ベンゾシクロブテン樹脂フィラーの含有量は隣接
する配線導体間の領域が１８ｗｔ％〜４０ｗｔ％、配線
導体上の領域が８ｗｔ％〜２５ｗｔ％であることを特徴
とする配線基板。