JP2002111158A - 電子部品及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スルーホール２を有し、スルーホール２内壁面
上の導体４を経由して上面と下面との導通が実現される
基板３を用いる電子部品において、簡単な操作でスルー
ホール２内壁面の導体４の硫化による断線を抑制する。 【解決手段】スルーホール２開口部を塞ぐよう配置され
る蓋体１を有し、蓋体１の一部がスルーホール２内に進
入していることを特徴とする。このとき蓋体１が硫化物
形成可能な材料を含むことが好ましい。硫化物形成可能
な材料とは、例えばアンチモン、金、銀、珪素、ゲルマ
ニウム、コバルト、錫、カーボン（ダイヤモンドを除
く）、鉄、銅、鉛、ニッケル、カドミウム、水銀、ビス
マス、砒素、マンガン、ナトリウム、カルシウム、マグ
ネシウム、りん、モリブデン、亜鉛等の一種以上であ
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、スルーホールを有
し、当該スルーホール内壁面上の導体を経由して上面と
下面との導通が実現される基板を用いる電子部品及びそ
の製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スルーホールを有し、当該スルーホール
内壁面上の導体を経由して上面と下面との導通が実現さ
れる基板を用いる電子部品について、そのスルーホール
を導体や不導体で充填することで前記導通を実現させる
技術が開示されている（例えば特開平８−２２２８５２
号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような、スルーホ
ール内壁面上の導体を経由して上面と下面との導通が実
現される基板を、電子部品用部材として用いた場合に懸
念すべきことは、スルーホール内壁面に形成した導体が
断線を起こさないかどうかである。

【０００４】特に火山の爆発などで大気中の二酸化硫黄
濃度が環境庁基準値の０．１ｐｐｍを大きく上回るほど
の状態となった環境や、石油やガソリン等が気化、ミス
ト化して、それらに含まれる硫黄分が放出されるような
環境下で使用される電子部品にとっては深刻な問題とな
る。

【０００５】その理由は上記導体成分が硫化して不導体
となる場合があるためである。例えば電子部品用導体と
して最も多く使用されている銀を主成分とする合金等の
材料は、銀が硫化して不導体の硫化銀となり、導体部分
の断線に至る場合がある。ただし、この断線はスクリー
ン印刷等の厚膜技術で「普通に」形成された部分につい
てはそれ程大きな問題とはなりにくい。

【０００６】上記スルーホール内壁面の導体は通常、基
板印刷面とは逆の面の側から吸気しながらスクリーン印
刷の操作をすることにより、導体ペーストがスルーホー
ル内へ吸い込まれることで、スルーホール内壁面に付着
させることにより形成する。この形成工程を基板両面に
施すことにより上面と下面との導通がスルーホール内壁
面を経由して実現される。

【０００７】このとき形成されるスルーホール内壁面の
導体は、上記「普通に」厚膜技術で形成されたものとは
異なり、厚膜技術（スクリーン印刷）により吐出された
ペーストが気圧差によりスルーホール内に流れ込み、広
がりながらスルーホール内壁面に形成されたものである
から、その膜厚は非常に薄い。従ってこの部分での上記
硫化による不導体化が最も起こりやすく、上記断線が最
も懸念されるわけである。

【０００８】前述した、スルーホールを導体や不導体で
充填する技術によって、上記断線は多少抑制できると考
えられるが、該充填する技術により上記断線を抑制する
には、ほぼ完全な充填の状態を要する。完全な充填の状
態とはクラックが生じたり、充填物とスルーホール内壁
の導体間に隙間がない状態である。この理由は前記クラ
ックを上記硫黄分が前記クラックや隙間を通ってスルー
ホール内壁の導体の硫化を進行させるおそれがあるため
である。ところがこのような完全な充填の状態を形成す
るのは非常に困難であり、また製造に際し、多大な工数
を要する場合がある。

【０００９】そこで本発明が解決しようとする課題は、
簡単な操作でスルーホール内壁面の導体の硫化による断
線を抑制することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の、スルーホール２を有し、スルーホール２
内壁面上の導体４を経由して上面と下面との導通が実現
される基板３を用いる電子部品は、スルーホール２開口
部を塞ぐよう配置される蓋体１を有し、蓋体１の一部が
スルーホール２内に進入していることを特徴とする。

【００１１】上記本発明の代表例としては、基板３がセ
ラミック基板であり、電子部品が基板３面に複数の部品
が実装されてなる複合電子部品、いわゆるハイブリッド
ＩＣなどである。

【００１２】前述した硫化による断線を抑制するには、
スルーホール２内を全て充填する必要は必ずしも無く、
単にスルーホール２開口部に蓋体１をその一部が進入す
るよう配置して塞げばよい。従って上記本発明の構成は
前述した「充填」の操作よりも簡単な操作と言える。蓋
体１の一部をスルーホール２内に進入するよう配置する
理由は、前記「塞ぐ」状態、つまり密封状態をある程度
確実に形成し、スルーホール２開口部と蓋体１との密着
性を向上するためである。もちろん図１における２つの
蓋体１同士がスルーホール２内で接触した構成、一体化
した構成、結果的にスルーホール２内が蓋体１で実質的
に充填された構成（充填物のクラックは許容可能）とし
ても、スルーホール２開口部が蓋体１により塞がれてい
れば、本発明が解決する課題を解決できる。

【００１３】従って本発明の電子部品には、セラミック
基板や樹脂系基板の積層体であって、導体４がスルーホ
ール２内に存在し、且つ導体４が露出しているものも含
まれる。該露出部に蓋体１を配することによって本発明
が解決しようとする課題を解決できる。

【００１４】上記本発明の構成において、蓋体１が硫化
物形成可能な材料を含むことが好ましい。この理由は、
仮に上記密封状態に一部良好でない箇所があったとして
も、優先的に蓋体１と硫黄分を反応させ、スルーホール
２内に硫黄分を到達させにくいためである。前記硫化物
形成可能な材料とは、例えばアンチモン、金、銀、珪
素、ゲルマニウム、コバルト、錫、カーボン（ダイヤモ
ンドを除く）、鉄、銅、鉛、ニッケル、カドミウム、水
銀、ビスマス、砒素、マンガン、ナトリウム、カルシウ
ム、マグネシウム、りん、モリブデン、亜鉛等の一種以
上である。

【００１５】これらは常に単体で存在しなければならな
いわけでなく、他の元素等との化合物や合金として存在
していてもよい。例えばヨウ化アンチモンは硫化して硫
化ヨウ化アンチモンとなる。また銀は白金やパラジウム
と合金化したものとして使用した場合でも硫化銀を生成
する。

【００１６】これら硫化物形成可能な材料の中で、金、
コバルトは高価である上に地球上の存在量が他に比して
少ない理由から、その使用を控えることが好ましいと考
えられる材料である。また鉛、カドミウム、水銀、砒素
は、環境調和性や人体への悪影響がを考慮した場合、そ
の使用を控えた方が好ましい材料である。これらの中で
入手が比較的容易で、取り扱い性も良好な材料として、
特に好ましい材料は、銀、錫、カーボンである。

【００１７】また上記本発明の構成において、蓋体１が
スルーホール２開口部縁から０．１５ｍｍ以上の基板３
面領域に存在することが好ましい。その理由は蓋体１の
密封機能を高く維持することを考慮したためである。蓋
体１がスルーホール２開口部縁から０．１５ｍｍを下回
って基板３面領域に存在した場合、蓋体１と基板３面と
の接触面積が狭く、前記密封機能を十分に発揮しにくい
場合があると考えられる。

【００１８】前記好ましい構成を実現するには、例えば
がスルーホール２開口部がφ０．３ｍｍの場合、蓋体１
上面寸法をφ０．６ｍｍ以上とし、スルーホール２開口
部と蓋体１上面との中心を合わせて蓋体１を配置するこ
とによる。

【００１９】また上記本発明の構成において、基板３面
領域に存在する蓋体１の厚みが０．０１５ｍｍ以上であ
ることが好ましい。この理由は、本発明の電子部品を使
用する際、その取り扱い方等によっては、蓋体１に衝撃
や荷重（応力）が与えられる場合があり、その場合に蓋
体１の損傷や外れや起こりにくくなるよう考慮したため
である。基板３面領域に存在する蓋体１の厚みを０．０
１５ｍｍ以上とすることで蓋体１がある程度肉厚とな
り、一定の耐衝撃性、耐応力性を有するようになると考
えられる。

【００２０】前記一定の耐衝撃性、耐応力性を有するに
は、基板３面領域に存在する蓋体１の厚みを０．０１５
ｍｍ以上とし、且つ上記蓋体１がスルーホール２開口部
縁から０．１５ｍｍ以上の基板３面領域に存在すること
が最も好ましいと考えられる。その理由は蓋体１が肉厚
となる上に、蓋体１と基板３面との接触面積を十分とす
ることができ、蓋体１の耐衝撃性、耐応力性の一部を基
板３へ担わせることができるためである。

【００２１】前記一定の耐衝撃性、耐応力性を要する電
子部品の用途の例は、各種モバイル電子機器用途、車載
用途等である。

【００２２】本発明の、スルーホール２を有し、スルー
ホール２内壁面上の導体４を経由して上面と下面との導
通が実現される基板３を用いる電子部品の製造法は、ス
クリーン印刷によりペーストをスルーホール２開口部を
塞ぐように配置させ、その後当該ペーストを硬化させる
工程を有することを特徴とする。前記ペーストが硬化後
蓋部となる。

【００２３】スクリーン印刷時に用いるマスクは、その
開口部に紗が存在するものを選択してもよいし、またメ
タルマスクのようにマスクの開口部に紗が存在しないも
のを選択してもよい。

【００２４】スクリーン印刷技術は、大量生産に適し、
且つ成熟した技術であるため、寸法精度、位置精度の安
定した蓋部を形成することができる。またペーストをス
ルーホール２開口部を塞ぐように配置すると、ペースト
の自重によりその一部が容易にスルーホール２内へ進入
させることができる利点がある。

【００２５】上記ペーストは、例えばメタルグレーズ系
ペースト、樹脂系接着剤、ガラスペースト、ピッチ系材
料等である。これら例示したものは、接着性を有してお
り、硬化後にスルーホール２開口部を塞ぐ能力が高い。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を、セラ
ミック基板３を用いたハイブリッドＩＣを例に図面を参
照しながら説明する。

【００２７】図１に示すように、まずφ０．３ｍｍのス
ルーホール２を複数箇所有し、厚み１．０ｍｍ、純度９
６％のアルミナ製の基板３を用意する。その基板３両面
に、銀−白金（重量比６：４）メタルグレーズからなる
導体４ペーストを所定のパターンを形成するようスクリ
ーン印刷する。その際、スルーホール２内壁面に導体４
ペーストを行き渡らせるためにいわゆるスルーホール印
刷を実施する。つまり前記スルーホール２の一部又は全
部の開口部に導体４ペーストを配し、当該開口部の存在
する面とは反対側の面から吸気する印刷手法である。片
面のスクリーン印刷が終了したら基板３ごと焼成し、そ
の後もう片面のスルーホール印刷・焼成も実施する。

【００２８】次いで上記導体４ペーストと同組成金属
（銀−白金合金、重量比６：４）のメタルグレーズペー
ストを用いて、スクリーン印刷により蓋体１を形成・配
置する。このとき、蓋体１形成用マスクの開口部径は
０．８ｍｍとし、上記スルーホール印刷を施したスルー
ホール２の中心位置と該開口部中心位置とを一致させた
状態で印刷作業をする。これで、基板３片面のスルーホ
ール２開口部縁から０．２５ｍｍの基板３面領域に存在
する蓋体１が形成される。このときペーストの一部が自
重によりスルーホール２内に進入する。その後この基板
３を導体パターン形成と同条件で焼成する。焼成後の、
基板３面領域に存在する蓋体１の厚みは０．０１８ｍｍ
となるよう予め印刷条件を設定しておく。基板３のもう
片面についても同様の蓋体１形成操作を施す。以上の操
作（工程）の流れをフロー図として図２に示した。

【００２９】その後アルミナ製基板３の所定の箇所に抵
抗体となる酸化ルテニウム系ペーストを通常のスクリー
ン印刷の手法で厚膜形成・焼成し、その後当該厚膜の抵
抗体を覆うようにガラスペーストをスクリーン印刷・焼
成する。

【００３０】その後表面実装技術により必要なチップ型
電子部品を必要箇所に実装して、本発明のハイブリッド
ＩＣ（電子部品）が製造される。このように本例ではセ
ラミック基板を用いたハイブリッドＩＣについて説明し
たが、セラミック基板に代えてエポキシ系などからなる
樹脂のＦＲＰを用いたハイブリッドＩＣにも適用可能で
ある。但しセラミック基板を用いることにより、蓋体１
材料としてメタルグレーズ等のように高温下で焼成・硬
化が必要なものも選択できる。このようにセラミック基
板を用いることにより、蓋体１材料選択の余地を確保す
る利点がある。

【００３１】また本例では蓋体１の材質に、スルーホー
ル印刷の際に用いた金属材質と同組成のものを選択した
が、これに限定されない。但し蓋体１の一部はスルーホ
ール２内に進入するため、スルーホール印刷に用いる導
体４とは接触することとなる。そこで蓋体１と導体４と
を同組成のものとすることによって、いわゆる局部電池
の形成、それによる前記接触部分の腐食を抑制できるた
め、この点に関して言うと蓋体１材料に他の材料を用い
るよりも好ましい構成であると言える。但し前記腐食が
無視できる程度のもである場合は、殆ど差し支えなく他
の金属材料の蓋体１材料として使用できる。また前記腐
食は蓋体１材料に金属材料を選択した場合に考慮すべき
事項であって、樹脂系等の材料を蓋体１材料として選択
した場合には、問題は生じない。

【００３２】また本例ではスルーホール２開口部の形状
が円形である例を示したが、それに代えて三角形、四角
形、六角形、八角形等の多角形としてもよい。

【００３３】また本例では図２に示した工程フロー図に
従い、上記スルーホール印刷及び蓋体１形成の工程を実
施したが、使用する材料や操作法によって、工程の順番
は図２にかかわらず適宜変更すべきである。例えば蓋体
１材料に樹脂系接着剤を選択した場合には、全ての高温
処理（例えば本例における抵抗体形成工程等）が終了し
た後に蓋体１形成すべきだろう。この場合の蓋体１形成
法は、本例と同様にスクリーン印刷が好ましいと思われ
る。

【００３４】また本例において、必要なチップ型電子部
品を必要箇所に実装した後に蓋体を形成する工程を施し
たほうが良い場合もある。例えば蓋体１材料として前記
実装後のリフロー工程（はんだを溶融・固化する工程）
を実施する際に、当該リフロー工程の際に受ける熱によ
り変性し、接着力が極端に低下してしまう接着剤を使用
する場合である。この場合は全ての加熱工程が終了した
後で蓋体１形成工程を実施する必要がある。この場合の
蓋体１形成法は、本例と同様のスクリーン印刷が困難と
考えられるので、塗布法が適当だろうと思われる。

【００３５】

【発明の効果】本発明により、簡単な操作でスルーホー
ル内壁面の導体の硫化による断線を抑制することができ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蓋体が形成される過程を示す断面
概要図である。

【図２】本発明の電子部品製造の工程フロー例である。

【符号の説明】

１．蓋体 ２．スルーホール ３．基板 ４．導体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スルーホールを有し、当該スルーホール内
   壁面上の導体を経由して上面と下面との導通が実現され
   る基板を用いる電子部品において、 スルーホール開口部を塞ぐよう配置される蓋体を有し、
   当該蓋体の一部をスルーホール内に進入するよう配置さ
   れることを特徴とする電子部品。
2. 【請求項２】基板がセラミック基板であり、電子部品が
   当該基板面に複数の部品が実装されてなる複合電子部品
   であることを特徴とする請求項１記載の電子部品。
3. 【請求項３】蓋体が硫化物形成可能な材料を含むことを
   特徴とする請求項１又は２記載の電子部品。
4. 【請求項４】蓋体がスルーホール開口部縁から０．１５
   ｍｍ以上の基板面領域に存在することを特徴とする請求
   項１〜３のいずれかに記載の電子部品。
5. 【請求項５】基板面領域に存在する蓋体の厚みが０．０
   １５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のい
   ずれかに記載の電子部品。
6. 【請求項６】スルーホールを有し、当該スルーホール内
   壁面上の導体を経由して上面と下面との導通が実現され
   る基板を用いる電子部品の製造法において、 スクリーン印刷によりペーストをスルーホール開口部を
   塞ぐように配置させ、その後当該ペーストを硬化させる
   工程を有することを特徴とする電子部品の製造法。