JP4395227B2

JP4395227B2 - 配線基板

Info

Publication number: JP4395227B2
Application number: JP33176699A
Authority: JP
Inventors: 明竹尾; 正人日渡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 1999-11-22
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2019-11-22
Also published as: JP2001148442A

Description

【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素子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メタライズ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タングステン−レニウム合金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および厚膜抵抗体用の抵抗体ペーストを必要なパターンに印刷塗布し、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て、最後にこの生セラミック成形体を高温で焼成することによって製作されている。
【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メッキ膜から成るめっき金属膜により順次被覆されており、厚膜抵抗体は絶縁基体と実質的に同一の材料から成る絶縁膜でその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、厚膜抵抗体は絶縁基体と実質的に同一材料の絶縁膜で覆われることにより、その電気抵抗値に影響を受けることなくその酸化腐食が防止される。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、厚膜抵抗体を絶縁膜で覆うには、絶縁基体用のセラミックグリーンシートに厚膜抵抗体用の抵抗体ペーストを印刷塗布した後、このセラミックグリーンシート上に抵抗体ペーストを覆うようにしてセラミックグリーンシートと実質的に同一のセラミック粉末を含有するセラミックペーストを印刷塗布し、これを配線基板用の生セラミック成形体とともに同時焼成する方法が採用される。この場合、絶縁膜は絶縁基体と実質的に同一の材料から成り、絶縁基体と同時焼成により形成されることから、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用のセラミックグリーンシートに厚膜抵抗体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、これを配線基板用の生セラミック成形体と同時に焼成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い。このような厚みのばらつき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、厚膜抵抗体を絶縁膜上からレーザ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。ところが、厚膜抵抗体を覆う絶縁膜は不透明であるため厚膜抵抗体を絶縁膜上から直接見ることができず、したがって厚膜抵抗体を絶縁膜上から正確にレーザトリミングすることが困難であるという問題点を有していた。
【０００６】
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、その目的は厚膜抵抗体を絶縁膜上から正確にレーザトリミングすることが可能な配線基板を提供することにある。
【０００７】
【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この配線導体に接続された厚膜抵抗体とを被着させるとともに、この厚膜抵抗体をその一部を露出させて絶縁基体と実質的に同一の材料から成る絶縁膜で被覆し、かつその露出部をめっき金属膜で被覆して成ることを特徴とするものである。露出部の面積は、厚膜抵抗体の面積の５０％以下である。
【０００８】
本発明の配線基板によれば、厚膜抵抗体はその一部が絶縁膜から露出しているので、この露出部を厚膜抵抗体の位置の目安とすることにより、厚膜抵抗体を絶縁膜上から正確にレーザトリミングすることができる。また、この露出部はめっき金属膜で被覆されていることから、めっき金属膜によりその酸化腐食が有効に防止されるとともにその認識性が良好となる。
【０００９】
【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。
【００１０】
図１は、本発明を半導体集積回路素子搭載用の配線基板に適用した場合の実施の形態の一例を示す断面図であり、図２は図１に示す配線基板の上面図、図３は図１に示す配線基板の要部拡大断面図である。これらの図中、１は絶縁基体、２は配線導体、３は厚膜抵抗体、４は絶縁膜である。
【００１１】
絶縁基体１は、図１および図２に示すように、その上面中央部に半導体集積回路素子５を収容するための段状の凹部１ａを有する略四角平板状であり、その凹部１ａの底面には半導体集積回路素子５がろう材やガラス・樹脂等の接着剤を介して取着固定される。なお、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・ガラスセラミックス等の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を従来周知のドクタ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用の複数枚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。
【００１２】
また、絶縁基体１にはその凹部１ａ内の段上から下面に導出する複数のメタライズ配線導体２が被着形成されている。このメタライズ配線導体２は、絶縁基体１に搭載される半導体集積回路素子５を外部電気回路に接続するための導電路として機能し、例えば信号用のメタライズ配線導体２ａと接地用のメタライズ配線導体２ｂとを含んでいる。そして、メタライズ配線導体２の凹部１ａ部位には半導体集積回路素子５の対応する各電極（信号用電極・接地用電極等）がボンディングワイヤ６を介して電気的に接続され、メタライズ配線導体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半田等を介して電気的に接続される。
【００１３】
なお、メタライズ配線導体２は、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・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の凹部１ａ内の段上から下面にかけて導出するように被着形成される。
【００１４】
またさらに図３に示すように、メタライズ配線導体２の露出表面には通常であれば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成るめっき金属膜７ａが従来周知の電解めっき法や無電解めっき法により被着されており、これによってメタライズ配線導体２の酸化腐食を防止するとともにメタライズ配線導体２とボンディングワイヤ６および半田等との接続を容易かつ強固なものとしている。
【００１５】
また、絶縁基体１には凹部１ａの段上に、信号用のメタライズ配線導体２ａと接地用のメタライズ配線導体２ｂとの間を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、信号用のメタライズ配線導体２ａと接地用のメタライズ配線導体２ｂとの間を電気的に接続することにより信号用のメタライズ配線導体２ａを電気的に終端させてインピーダンス整合を行う終端抵抗として機能し、これにより信号用のメタライズ配線導体２ａに伝播する信号の反射が低減され、半導体集積回路素子５を正常に作動させることを可能としている。
【００１６】
このような厚膜抵抗体３は、例えばタングステン−レニウム合金等の抵抗体粉末メタライズから成り、タングステン−レニウム合金から成る場合であれば、タングステン粉末およびレニウム粉末に適当な有機バインダ・溶剤を添加混合して得た抵抗体ペーストをメタライズ配線導体２用の金属ペーストが印刷塗布された絶縁基体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の凹部１ａ段上に信号用のメタライズ配線導体２ａと接地用のメタライズ配線導体２ｂとの間を電気的に接続するようにして被着形成される。
【００１７】
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、例えば終端抵抗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約50Ωとなるように設定される。このような厚膜抵抗体３はその厚みが５μｍ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５〜50μｍの範囲が好ましい。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３に断線が発生しやすくなり、他方、１ｍｍ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、厚膜抵抗体３の幅は0.05〜１ｍｍの範囲が好ましい。さらに、厚膜抵抗体３はその長さが0.1 ｍｍ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、100 ｍｍ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。したがって、厚膜抵抗体３の長さは0.1 〜100 ｍｍの範囲が好ましい。
【００１８】
なお、絶縁基体１には図２に示すように、これらの厚膜抵抗体３に近接して電気的に独立したダミー抵抗体８を各厚膜抵抗体３およびダミー抵抗体８の隣接間隔が略均等となるように厚膜抵抗体３と同じ材料で同時に被着形成しておくと、スクリーン印刷に起因する厚膜抵抗体３の厚みばらつきが小さいものとなるとともに、焼成時における厚膜抵抗体３からの抵抗体成分の不均一な拡散が抑制され、厚膜抵抗体３の電気抵抗値が安定したものとなる。したがって、絶縁基体１には、厚膜抵抗体３に近接して電気的に独立したダミー抵抗体８を各厚膜抵抗体３およびダミー抵抗体８の隣接間隔が略均等となるように厚膜抵抗体３と同じ材料で同時に被着形成しておくことが好ましい。
【００１９】
また、絶縁基体１には凹部１ａの段上に各厚膜抵抗体３の例えば長さ方向の中央部を部分的に露出させるようにして厚膜抵抗体３を覆う絶縁膜４が被着されている。
【００２０】
絶縁膜４は、絶縁基体１と実質的に同じ材料から形成されており、絶縁基体１用のセラミックグリーンシートに含有される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ペーストを厚膜抵抗体３用の抵抗体ペーストが印刷塗布された絶縁基体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の凹部１ａ段上に厚膜抵抗体３の長さ方向の中央部を部分的に露出させるようにして被着形成される。この場合、絶縁膜４は絶縁基体１と実質的に同一の材料から成り、絶縁基体と同時焼成により形成されることから、絶縁基体１に極めて強固に接合され、熱膨張係数の相違等に起因して剥離が発生するようなことはない。また、絶縁膜４は絶縁基体１と同時焼成により形成されるので、その形成が極めて容易である。
【００２１】
このように絶縁膜４は、厚膜抵抗体３の中央部等の一部を部分的に露出させるようにして厚膜抵抗体３を覆うことにより、絶縁膜４で覆われた部分の厚膜抵抗体３が酸化腐食するのを有効に防止するとともに、厚膜抵抗体３の露出部をレーザトリミングの位置決めの目安とすることにより厚膜抵抗体３を絶縁膜４上から正確にレーザトリミングすることを可能としている。
【００２２】
なお、絶縁膜４はその厚みが５μｍ未満では、絶縁膜４中にピンホール等の欠陥が発生して厚膜抵抗体３を良好に保護することができなくなる危険性が大きくなり、他方、50μｍを超えると、絶縁膜４が厚くなりすぎるため絶縁膜４の上から厚膜抵抗体３をレーザトリミングすることが困難となる傾向にある。従って、絶縁膜５の厚みは５〜50μｍの範囲が好ましい。
【００２３】
また、厚膜抵抗体３は、図３に要部拡大断面図で示すように、その露出部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７ｂで被覆されている。
【００２４】
厚膜抵抗体３はその露出部がめっき金属膜７ｂで被覆されていることから、めっき金属膜７ｂによって露出部の酸化腐食が有効に防止されるとともに絶縁基体１および絶縁膜４に対する露出部のコントラスト比が大きくなり露出部の認識性が良好なものとなる。そして、厚膜抵抗体３は、その中央部が露出していることから、この露出部を例えば画像認識装置により確認させることにより厚膜抵抗体３の位置を正確に把握することができ、その結果、厚膜抵抗体３を正確にレーザトリミングすることができる。
【００２５】
なお、厚膜抵抗体３は絶縁膜４からの露出面積が厚膜抵抗体３の面積の50％を超えると、厚膜抵抗体３の露出部に被着させるめっき金属膜７ｂによって厚膜抵抗体３の電気抵抗値が低くなりすぎ、そのため所定の抵抗値を得ることが困難となる傾向にある。したがって、厚膜抵抗体３の絶縁膜４からの露出面積は厚膜抵抗体３の面積の50％以下であることが好ましい。また、厚膜抵抗体３の露出部を被覆するめっき金属膜７ｂは、メタライズ配線導体２の露出表面にめっき金属膜７ａを被着させる際に、これと同時に被着させればよい。
【００２６】
かくして、本発明の配線基板によれば、厚膜抵抗体３の露出部をめっき金属膜７ｂで被覆させた後、厚膜抵抗体３の露出部を目安として絶縁膜４の上から厚膜抵抗体３をレーザトリミングして抵抗値を調整し、しかる後、凹部１ａ底面に半導体集積回路素子５を取着固定するとともに、この半導体集積回路素子５の各電極をボンディングワイヤ６を介して対応するメタライズ配線導体２に電気的に接続し、最後に絶縁基体１の上面に凹部１ａを覆うようにして蓋体を取着することによって製品としての半導体装置となる。
【００２７】
なお、本発明はかかる上述の実施の形態例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る。例えば、上述の実施の形態の一例では厚膜抵抗体３はその中央部が絶縁膜４から露出していたが、厚膜抵抗体３は、図４に要部拡大上面図で示すように、その端部が絶縁膜４から露出していてもよい。また、上述の実施の形態例では、厚膜抵抗体３は信号用メタライズ配線導体２ａと接地用メタライズ配線導体２ｂとの間に接続される終端抵抗であったが、厚膜抵抗体３は信号用メタライズ配線導体２ａの途中に直列に接続されるダンピング抵抗等の他の用途の抵抗体であってもよい。さらに、上述の実施の形態の一例では、本発明の配線基板を半導体集積回路素子搭載用の配線基板に適用したが、本発明の配線基板は他の用途の配線基板に適用されても構わない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、厚膜抵抗体はその一部が露出するようにして絶縁膜で覆われているので、この露出部を厚膜抵抗体の位置の目安として絶縁膜上から厚膜抵抗体をレーザトリミングすることにより正確にトリミングすることができる。また、この露出部はめっき金属膜で被覆されていることから、めっき金属膜によりその酸化腐食が有効に防止されるとともに認識性が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板を半導体集積回路素子搭載用の配線基板に適用した場合の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す配線基板の上面図である。
【図３】図１に示す配線基板の要部拡大断面図である。
【図４】本発明の配線基板の実施形態の他の例を示す要部拡大上面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・絶縁基体
２・・・・・・配線導体
３・・・・・・厚膜抵抗体
４・・・・・・絶縁膜
７ｂ・・・・・めっき金属膜

Claims

絶縁基体の表面に配線導体と該配線導体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前記絶縁基体と実質的に同一の材料から成る絶縁膜で被覆し、かつその露出部をめっき金属膜で被覆して成り、
前記露出部の面積が前記厚膜抵抗体の面積の５０％以下であることを特徴とする配線基板。
前記配線導体が、信号用配線導体および接地用配線導体を含んでおり、
前記厚膜抵抗体が、前記信号用配線導体および前記接地用配線導体の間に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。