JP2787953B2 - 電子回路基板 - Google Patents

電子回路基板

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,表面に導電性回路等の膜状素子を形成し
た,信頼性に優れた電子回路基板に関する。
〔従来技術〕
近年,電子回路基板としては種々のものが知られ,か
つ実用化されており,例えばガラス・エポキシ複合体,
アルミナ質焼結体およびムライト質焼結体等を材料とす
る電子回路基板が提案され使用されている。そして,高
集積化を促進する1つの方法として,シリコン集積回路
などを直接基板に搭載する実装方法が検討されている。
しかしながら,ガラス・エポキシ複合体はシリコン集
積回路と熱膨張率が大きく異なるため,該基板に直接搭
載することのできるシリコン集積回路は極めて小さいも
のに限られている。そればかりでなく,ガラス・エポキ
シ複合体のみからなる基板は,回路形成工程において寸
法が変化し易いため,特に微細で精密な回路が要求され
る基板には適用が困難である。
また,アルミナ質焼結体やムライト質焼結体は硬度が
高く機械加工性に劣る。そのため,例えばスルーホール
等を設けるような機械加工が必要な場合には,生成形体
の段階で加工した後焼成する方法が行われている。しか
し,焼成時の収縮を均一に生じさせることは困難であ
り,特に高い寸法精度を要求されるものや寸法の大きな
ものを製造することは困難であった。
そこで,これらの問題に対処するため,特開昭61−28
7190号あるいは特開昭64−82689号には,多孔質セラミ
ックの気孔内に樹脂を含浸した基板が提案されている。
この基板は,セラミックの気孔率を種々変化させるこ
とで,実装する部品,例えばシリコン集積回路等の熱膨
張に合わせ,低膨張で寸法安定性に優れている。また,
機械加工が容易で大型化及び軽量化に対応できる。
一方,近年では高集積化のために,電子回路基板の多
層化が進んでいる。また,チップ抵抗,コンデンサー等
のチップ部品に代わり,これら素子を膜状に回路上に形
成した膜状素子を有する電子回路基板が開発されてい
る。このように,膜状の導電性回路,抵抗体,コンデン
サー等の膜状素子を形成することにより電子回路基板の
小型化,軽量化が図られる。
〔解決しようとする課題〕
しかしながら,上記の多孔質セラミック−樹脂含浸基
板に膜状素子を形成した電子回路基板は,使用上の信頼
性に乏しい。
即ち,多孔質セラミック−樹脂含浸体では,その表面
に形成した膜状素子が樹脂上に形成されるため,樹脂の
挙動により膜状素子が著しく影響を受ける。例えば,高
湿度,高温度により,上記樹脂と接触している膜状素子
の初期特性,例えば,抵抗値,コンデンサー容量が大き
く変動するという大きな欠点がある。
本発明は,かかる従来の問題点に鑑み,上記の多孔質
セラミック焼結体−樹脂含浸基板の長所を生かした,耐
高湿度性,耐高温度性に優れた,信頼性の高い電子回路
基板を提供しようとするものである。
〔課題の解決手段〕
本発明は,多孔質セラミック焼結体の表面に膜状の導
電性回路,抵抗体,コンデンサー等の膜状素子を直接形
成してなり,かつ上記膜状素子形成後に気孔内部に樹脂
を充填してなり,かつ,多孔質セラミック焼結体は,平
均気孔径が0.2〜15μmであり,かつ気孔率が10容量%
以上であることを特徴とする電子回路基板にある。
本発明において最も注目すべきことは,多孔質セラミ
ック焼結体の表面に導電性回路等の膜状素子を形成し,
次いで前記多孔質セラミック焼結体の気孔部に樹脂を含
浸した基板である。
即ち,本発明の電子回路基板においては,多孔質セラ
ミック焼結体の表面の気孔及び凹凸に,導電性回路等の
膜状素子がくさび状に入り込んで直接密着している。一
方,その他の基板内部の気孔内には,樹脂が充填されて
いる。
多孔質セラミック焼結体の表面に導電性回路等の膜状
素子を形成する方法としては,まずセラミックの生成形
体に膜状素子を形成する粒子を含んだペーストを印刷な
どの方法により塗布し,次いでセラミックの生成形体を
焼結体が形成される温度で焼成する方法がある。
また,他の方法としては,まず多孔質セラミック焼結
体を作成しておいた後,その表面に前記ペーストを塗布
し,次いで焼つける方法がある。
更に,多孔質セラミック焼結体の表面に回路となる部
分以外をマスクして,蒸着,スパッター等により導電性
回路等の膜状素子を形成し,その後前記マスクを除去す
る方法がある。
いずれの方法においても,多孔質セラミック焼結体と
膜状素子が,直接密着していることが重要である。
上述のように多孔質セラミックと膜状素子が直接密着
していることで,膜状素子は温度,湿度などの環境変化
に対して極めて安定になるのである。ここに膜状素子と
は,前記のごとき導電性回路,膜状抵抗体,膜状コンデ
ンサーなど,基板上に膜状に形成する電子部品をいう。
また,上記多孔質セラミック焼結体の材質としては,
コージェライト,アルミナ,窒化アルミニウム,ムライ
ト,チタン酸マグネシウム,チタン酸アルミニウム,二
酸化ケイ素,酸化鉛,酸化亜鉛,酸化ベリリウム,酸化
錫,酸化バリウム,酸化マグネシウム,酸化カルシウム
のいずれか少なくとも1種を主成分とするセラミックス
などがある。この中,コージェライトは,熱膨張率がシ
リコン集積回路のそれに近く,好ましい材料である。
また,上記焼結体中に含浸させる樹脂としては,エポ
キシ樹脂,ポリイミド樹脂,トリアジン樹脂,ポリバラ
バン酸樹脂,ポリアミドイミド樹脂,シリコン樹脂,エ
ポキシシリコン樹脂,アクリル酸樹脂,メタクリル酸樹
脂,アニリン酸樹脂,フェノール樹脂,ウレタン系樹
脂,フラン系樹脂,フッ素樹脂などがある。
また,これら樹脂を多孔質焼結体中に含浸させる方法
としては,樹脂を加熱溶融しておき,この中に既に膜状
素子を形成してある多孔質焼結体を浸漬する方法があ
る。また,樹脂を溶媒に溶かして含浸させる方法,モノ
マー状態の樹脂を含浸させた後ポリマー化する方法など
がある。
本発明において,前記多孔質セラミック焼結体は,平
均気孔径が0.2〜15μmである。この理由は,平均気孔
径が0.2よりも小さいと,前記膜状素子と多孔質セラミ
ック焼結体との密着力が低下するからである。即ち,密
着力向上のために楔効果が低下するためである。一方,
平均気孔径が15μmよりも大きいと,多孔質セラミック
焼結体の表面よりかなり深く膜状素子が入り込み,精度
の高い電子回路基板の形成が困難となるからである。
また,本発明においては,気孔率が10%(容量比)以
上である。この理由は,気孔率が10%より小さいと,前
記楔効果が低下するからである。
表面に導電性回路等の膜状素子を形成した多孔質セラ
ミック焼結体に対しては,セラミック粒子が構成する多
孔質部の気孔に樹脂が充填される。
前記導電性回路にさらにメッキ,他部品との接続を行
いたい時には,多孔質セラミック焼結体に樹脂を充填す
る前に,予めマスク等を施し樹脂と接触しないように
し,充填後に前記マスクを除去することで導体面を露出
させることもできる。
なお,このようにできた基板の表裏の導通は,多孔質
セラミック焼結体に樹脂を充填した後にスルーホールを
形成し,無電解銅メッキ等で容易に導通することができ
る。
〔作用及び効果〕
本発明の電子回路基板は,多孔質セラミック焼結体の
表面に,直接,膜状素子を密着させているため,膜状素
子が上記焼結体の粒子の間にくさび状に強固に結合して
おり,膜状素子が剥離することはない。また,膜状素子
が形成されていない部分は,樹脂が充填されているの
で,耐高湿度性,耐高温度性にも優れている。。
樹脂を充填させることで基板の強度を増加させ,割れ
にくくすると同時に機械加工を容易にし,カケ,チッピ
ング等の加工欠陥を防ぐことができる。また,気体の透
過を防ぎ使用環境からの影響を低減することに効果的で
ある。
したがって,本発明によれば,耐高湿度性,耐高温度
性に優れた,信頼性の高い電子回路基板を提供すること
ができる。
〔実施例〕
第1実施例 平均粒径が1.6μmのコージェライト粉末100重量部に
対してポリビニールアルコール2重量部,ポリエチレン
グリコール1重量部,ステアリン酸0.5重量部及び水100
重量部を配合し,ボールミル中で3時間混合した後,噴
霧乾燥した。
この乾燥物を適量採取し,金属製押し型を用いて1.0t
/cm2の圧力で成形し,大きさが220mm×250mm×1.2mm,密
度1.5g/cm3(60vol%)のセラミックス生成形体を得
た。
この生成形体を大気中,1400℃で1時間焼成して多孔
質コージェライト焼結体とした。
得られた多孔質セラミック焼結体は,密度が1.8g/c
m3,気孔率が30vol(容量)%,平均気孔径が3.2μmで
あった。
この多孔質コージェライト焼結体の表面に,平均粒径
11μmの銀−白金粒子を46%含んだ粘度90Pa・sのペー
ストを,325メッシュのスクリーンで印刷した。これによ
り,前記多孔質コージェライト焼結体上に膜状素子とし
ての導電性回路を形成し,乾燥した後,空気中850℃で
焼付た。
この時点における上記導電性回路のパターンの密着強
度は,3kgであった。次いで,平均粒径16μmの酸化ルテ
ニウム粒子を38%含んだ粘度16Pa・sのペーストを,325
メッシュのスクリーンで印刷し,前記導体上に膜状素子
としての膜状抵抗体を形成した。乾燥した後,空気中85
0℃で焼付た。この時の抵抗値は23Ω/□であった。
次に,この多孔質コージェライト焼結体に,上記膜状
素子形成面とは反対面から二液性のエポキシ樹脂を含浸
し,硬化して電子回路基板を得た。この含浸は,無溶媒
性の液状エポキシを真空下で含浸する方法により行っ
た。
この時点におけるパターンの密着強度は,3.8kg/mm2
あった。さらに,この基板を85℃・85%RH(相対湿度)
で1000時間,高温,高湿寿命試験を行った。その結果,
抵抗値の変化率は0.32%であり,優れた安定性を有して
いた。
上記のごとくして得られた電子回路基板は,第1図に
示すごとく,多孔質コージェライト基板1の表裏両面に
膜状の導電性回路2と,膜状抵抗体3とを密着形成した
ものである。
また,上記の密着状態は,第2図に示すごとく,多孔
質コージェライト基板1を構成する多数のセラミック粒
子10の間の凹凸部分に,膜状の導電性回路2,抵抗体3の
下面が,くさび状に喰い込んだ状態にする。また,上記
基板1の内部においては,セラミック粒子10の間に形成
された気孔内に,樹脂4が充填された状態にある。
一方,比較のために,同様にして,多孔質コージェラ
イト焼結体を製作した後,すぐに同様の二液性のエポキ
シ樹脂を含浸し,同時に銅箔を積層して基板を得た。次
いで,エッチングにより回路形成を行った。この時のピ
ール強度は1.8kg/cmで,低かった。
次いで,この回路表面に樹脂−炭素系の抵抗体を印刷
によって形成した。抵抗値は870Ω/□であった。同様
にこの基板を85℃・85%RHで1000時間,高温,高湿寿命
試験を行った。その結果,抵抗値の変化率は5.3%であ
り,不安定なものであった。
第2実施例 平均粒径が2.4μmのアルミナ粉末50重量部に対し
て,平均粒径が0.7μmのアルミナ粉末50重量部とポリ
アクリル酸エステル12重量部,ポリエステル分散剤1重
量部,ジブチルフタレート2重量部及び酢酸エチル50重
量部を配合し,ボールミル中で3時間混合した後,シー
ト成形した。
この生成形体を,大気中1500℃で1時間焼成して,多
孔質アルミナ焼結体を形成した。
得られた多孔質アルミナ焼結体は,密度が2.9g/cm3,
気孔率が25vol%,平均気孔径が1.2μmの焼結体であっ
た。
この多孔質アルミナ焼結体の表面に,平均粒径18μm
のランタンボライド−酸化スズ粒子を41%含んだ粘度11
0Pa・sのペーストを,250メッシュのスクリーンで印刷
した。これにより,前記多孔質アルミナ焼結体上に,第
1実施例と同様に膜状の抵抗体を形成し,乾燥した後窒
素中で900℃で焼付けた。
次いで,この膜状抵抗体の上に,平均粒径8μmの銅
粒子を50%含んだ粘度120Pa・sのペーストを,250メッ
シュのスクリーンで印刷した。これにより,膜状の導体
回路を形成し,乾燥した後窒素中で600℃で焼付けた。
この時のパターンの密着強度は2.5kg/mm2であった。ま
た,この時の抵抗値は80kΩ/□であった。
この多孔質アルミナ焼結体に二液性のエポキシ樹脂を
含浸し,硬化して電子回路基板を得た。
この時点におけるパターンの密着強度は3.4kg/mm2
あった。さらに,この基板を85℃・85%RHで1000時間,
高温,高湿寿命試験を行ったところ,抵抗値の変化率は
1.1%であり,優れた安定性を有していた。
この電子回路基板に直径0.4mmのダイヤモンドドリル
でスルーホールを穿設し,無電解銅メッキを施して表裏
の導通を取った。また,この基板においては,長さ350m
m,幅250mmの基板に,12万穴以上の穴明を行うことができ
た。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は,第1実施例の電子回路基板を示
し,第1図はその断面図,第2図は要部拡大断面図であ
る。 1……多孔質セラミック焼結体, 10……セラミック粒子, 2……導電性回路, 3……膜状抵抗体素子, 4……樹脂,

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多孔質セラミック焼結体の表面に膜状の導
    電性回路,抵抗体,コンデンサー等の膜状素子を直接形
    成してなり,かつ上記膜状素子形成後に気孔内部に樹脂
    を充填してなり,かつ,多孔質セラミック焼結体は,平
    均気孔径が0.2〜15μmであり,かつ気孔率が10容量%
    以上であることを特徴とする電子回路基板。
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