JP4480283B2 - 配線基板 - Google Patents
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Description
【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３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、複数個の導体層１２を所定パターンに被着させるとともに該各導体層１２の表面をメッキ層１３にて被覆した構造を有している。
【０００４】
前記導体層１２の材質としては銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属を含む導電材料が使用され、かかる導体層１２は例えば銀粉末、ガラスフリット、有機溶剤等を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℃〜８００℃の温度で焼き付けることにより形成される。
【０００５】
またこれら導体層１２を被覆するメッキ層１３は、半導体素子やフレキシブル配線板等の外部電気回路を導体層１２にボンディングする際のボンディング性を良好となし、かつ、導体層１２の腐食を防止するために設けられているものであり、従来周知の電界メッキ法等を採用し、ニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ），クロム（Ｃｒ）等の耐腐食性に優れた金属を導体層１２の表面に選択的に被着させることによって形成されていた。尚、このような方法によりメッキ層１３を形成した場合、メッキ層１３の端部は基板１１の上面まで延在した形となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の配線基板においては、メッキ層１３が導体層全体を被覆するようにメッキ層１３の端部が基板１１の上面まで延在されてはいるものの、基板１１に対する密着性に乏しいものが多く、それ故、上述した複数個の導体層１２が１０μｍ〜１００μｍの間隔で高密度に並設されていると、複数個の導体層１２の各々に電力を選択的に印加した際に隣接する導体層１２，１２間に大きな電位差を生じ、導体層１２を形成する銀やアルミニウム等が基板１１−メッキ層１３間の間隙を介して正電位側の導体層１２に向かって樹状に成長するマイグレーションを発生することがある。この場合、隣り合う導体層同士が電気的に短絡し、配線基板として使用することが不可となる欠点を有していた。
【０００７】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、マイグレーションを有効に防止することが可能な高信頼性の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、基板の上面にガラス層を被着させるとともに、該ガラス層上に銀もしくはアルミニウムを含む導電材料から成る導体層を複数個、被着させ、これら導体層の表面をニッケル、クロム、金の少なくとも一種から成るメッキ層で被覆して成る配線基板であって、前記導体層の両側に位置するガラス層を、その一部が導体層の外周を被覆するように隆起させるとともに、該隆起部の先端を前記導体層と前記メッキ層との間に介在させた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、前記ガラス層の隆起部が、導体層の外周部を端部より１μｍ以上内側まで被覆してい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、各導体層の端部をその下地となるガラス層の隆起部で被覆するとともに該隆起部の先端を導体層とその上に設けられるメッキ層との間に介在させるようになしたことから、配線基板の使用時、隣り合う導体層間に大きな電位差が生じたとしても、導体層を形成する銀やアルミニウムが隣接する導体層に向かって成長しようとするのをガラス層の隆起部で良好にくい止め、マイグレーションの発生を有効に防止することができる。従って、隣り合う導体層間の電気的絶縁を長期にわたって良好に維持し、配線基板の信頼性を向上させることができる。
【００１１】
【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の断面図、図２は図１の要部拡大図であり、１は基板、２はガラス層、２ａはガラス層の隆起部、３は導体層、４はメッキ層である。
【００１２】
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、その上面にはガラス層２、複数個の導体層３及びメッキ層４が順次被着・形成され、これらを支持する支持母材として機能する。
【００１３】
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）を形成し、しかる後、得られた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。
【００１４】
また前記基板１の上面には、その全面にわたりガラス層２が被着されている。
前記ガラス層２は、後述する複数個の導体層３を基板１上に被着・形成するための下地層として機能するものであり、その一部は後述する導体層３の外周を被覆するように導体層３の両側で隆起させてある。
【００１５】
この隆起部２ａは、各導体層３の外周部をその端部（エッジ）より１μｍ以上内側の領域まで被覆する形となっており、この領域で導体層３の外周部に対して良好に密着されている。
【００１６】
尚、前記ガラス層２を形成するガラスとしては、例えばビスマス系ほう珪酸ガラスが用いられ、かかるガラスの粉末に適当な有機溶剤、有機バインダー等を添加・混合して得た所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって基板１の上面全域に印刷・塗布し、これを高温で焼き付けることによって例えば５μｍ〜５０μｍの厚みに被着・形成される。
【００１７】
また前記ガラス層２の上面には、複数個の導体層３が被着・形成され、該各導体層３の表面を更にメッキ層４で被覆している。
【００１８】
前記導体層３は、銀やアルミニウム、或いはこれらの金属の合金を８５ｗｔ％以上含有する導電材料から成り、隣接する導体層間に１０μｍ〜１００μｍの間隔を空けるようにして、基板１の上面に高密度にパターン形成されている。
【００１９】
これらの導体層３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５ｍＷ〜１５ｍＷの電力が個々に選択的に印加されるようになっており、それ故、隣り合う導体層間には所定の電界が印加されることがある。
【００２０】
尚、前記導体層３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例えば３μｍ〜２０μｍの厚みに被着・形成される。即ち、前記導体層３は、例えば銀粉末、ガラスフリット、有機バインダー及び有機溶媒等を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１の上面に所定パターンに印刷・塗布し、これをガラス層２を形成するガラスの軟化温度よりも少し高い温度、例えばガラス層２の軟化温度が５３０℃の場合、５５０℃の温度で焼き付けることによって導体層３が形成され、同時にガラス層２の一部が導体層３の両側で軟化して隆起する形に盛り上がり、この部分で導体層３の端部を被覆した形となる。このとき、導体層３とガラス層２の密着性を高め、メッキ層４により良好な封着の効果を得るためには、導電ペーストに添加されるガラスフリットをガラス層２と同質のガラスで形成しておくことが好ましい。
【００２１】
また前記導体層３の表面を被覆するメッキ層４は、金（Ａｕ）やクロム（Ｃｒ），ニッケル（Ｎｉ）等の金属を導体層３の表面に例えば０．１μｍ〜１５μｍの厚みに被着させて成り、その端部はガラス層２の隆起部２ａ上を介してガラス層２の上面にまで延在されている。
【００２２】
前記メッキ層４は、半導体素子やフレキシブル配線板等の外部電気回路を導体層３にボンディングする際のボンディング性を良好になすとともに、大気中に含まれている水分等の接触による腐食から導体層３を保護するために設けられたものであり、従来周知の電界メッキ法等を採用し、ニッケルや金，クロム等の耐腐食性に優れた金属を導体層３の表面、ならびに隆起部２ａの外表面に選択的に被着させることによって形成される。
【００２３】
このようにして得られるメッキ層４は、導体層３の表面のみならず、隆起部２ａの外表面にも極めて良好に密着され、メッキ層４と導体層３との間には隆起部２ａの先端が介在された形となる。
【００２４】
このように、各導体層３の端部をガラス層２の隆起部２ａで被覆するとともに該隆起部２ａの先端を導体層３とメッキ層４との間に介在させるようになしたことから、配線基板の使用時、隣り合う導体層間３−３に大きな電位差が生じたとしても、導体層３を形成する銀やアルミニウムが隣接する導体層３に向かって成長しようとするのをガラス層２の隆起部２ａで良好にくい止め、マイグレーションの発生を有効に防止することができる。従って、隣り合う導体層間３−３の電気的絶縁を長期にわたって良好に維持し、配線基板の信頼性を向上させることができる。
【００２５】
また前記隆起部２ａで、各導体層３の外周部を端部より１μｍ以上内側まで被覆するようになしておけば、高温高湿の過酷な環境下にあっても、マイグレーションの発生を確実に防止することができ、配線基板の信頼性をより確かなものとすることができる。
【００２６】
更に前記ガラス層２中に存在するナトリウム、カリウム等のアルカリ金属成分の含有率を５重量％以下、より好ましくは１重量％以下の低い値に設定しておけば、ガラス層２の表面に水分が付着しにくくなるので、マイグレーションの発生をより有効に防止することができる。
【００２７】
尚、本発明は上述の実施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。
【００２８】
例えば上述の形態においては、メッキ層４を電界メッキ法にて形成するようにしたが、これに代えて、メッキ層４を無電解メッキ法にて形成するようにしても良い。
【００２９】
また上述の形態においては、導体層３の表面全体をメッキ層４で被覆するようにしたが、これに代えて、導体層３の表面の一部、例えば外部電気回路がボンディングされる部位だけをメッキ層４で被覆し、その他の部位はガラスやエポキシ樹脂等から成る保護膜で被覆するようにしても構わない。
【００３０】
更に上述の形態においては、メッキ層４を単層で形成するようにしたが、これに代えて、メッキ層４をニッケルメッキ層と金メッキ層の２層の積層構造としても構わない。
【００３１】
また更に上述の形態における導体層３を間に絶縁層等を挟んで多層に積層する場合にも本発明は適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、各導体層の端部をその下地となるガラス層の隆起部で被覆するとともに該隆起部の先端を導体層とその上に設けられるメッキ層との間に介在させるようになしたことから、配線基板の使用時、隣り合う導体層間に大きな電位差が生じたとしても、導体層を形成する銀やアルミニウムが隣接する導体層に向かって成長しようとするのをガラス層の隆起部で良好にくい止め、マイグレーションの発生を有効に防止することができる。従って、隣り合う導体層間の電気的絶縁を長期にわたって良好に維持し、配線基板の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態に係る配線基板の断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】従来の配線基板の断面図である。
【符号の説明】
１・・・基板、２・・・ガラス層、２ａ・・・ガラス層の隆起部、３・・・導体層、４・・・メッキ層
【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３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、複数個の導体層１２を所定パターンに被着させるとともに該各導体層１２の表面をメッキ層１３にて被覆した構造を有している。
【０００４】
前記導体層１２の材質としては銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属を含む導電材料が使用され、かかる導体層１２は例えば銀粉末、ガラスフリット、有機溶剤等を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℃〜８００℃の温度で焼き付けることにより形成される。
【０００５】
またこれら導体層１２を被覆するメッキ層１３は、半導体素子やフレキシブル配線板等の外部電気回路を導体層１２にボンディングする際のボンディング性を良好となし、かつ、導体層１２の腐食を防止するために設けられているものであり、従来周知の電界メッキ法等を採用し、ニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ），クロム（Ｃｒ）等の耐腐食性に優れた金属を導体層１２の表面に選択的に被着させることによって形成されていた。尚、このような方法によりメッキ層１３を形成した場合、メッキ層１３の端部は基板１１の上面まで延在した形となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の配線基板においては、メッキ層１３が導体層全体を被覆するようにメッキ層１３の端部が基板１１の上面まで延在されてはいるものの、基板１１に対する密着性に乏しいものが多く、それ故、上述した複数個の導体層１２が１０μｍ〜１００μｍの間隔で高密度に並設されていると、複数個の導体層１２の各々に電力を選択的に印加した際に隣接する導体層１２，１２間に大きな電位差を生じ、導体層１２を形成する銀やアルミニウム等が基板１１−メッキ層１３間の間隙を介して正電位側の導体層１２に向かって樹状に成長するマイグレーションを発生することがある。この場合、隣り合う導体層同士が電気的に短絡し、配線基板として使用することが不可となる欠点を有していた。
【０００７】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、マイグレーションを有効に防止することが可能な高信頼性の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、基板の上面にガラス層を被着させるとともに、該ガラス層上に銀もしくはアルミニウムを含む導電材料から成る導体層を複数個、被着させ、これら導体層の表面をニッケル、クロム、金の少なくとも一種から成るメッキ層で被覆して成る配線基板であって、前記導体層の両側に位置するガラス層を、その一部が導体層の外周を被覆するように隆起させるとともに、該隆起部の先端を前記導体層と前記メッキ層との間に介在させた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、前記ガラス層の隆起部が、導体層の外周部を端部より１μｍ以上内側まで被覆してい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、各導体層の端部をその下地となるガラス層の隆起部で被覆するとともに該隆起部の先端を導体層とその上に設けられるメッキ層との間に介在させるようになしたことから、配線基板の使用時、隣り合う導体層間に大きな電位差が生じたとしても、導体層を形成する銀やアルミニウムが隣接する導体層に向かって成長しようとするのをガラス層の隆起部で良好にくい止め、マイグレーションの発生を有効に防止することができる。従って、隣り合う導体層間の電気的絶縁を長期にわたって良好に維持し、配線基板の信頼性を向上させることができる。
【００１１】
【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の断面図、図２は図１の要部拡大図であり、１は基板、２はガラス層、２ａはガラス層の隆起部、３は導体層、４はメッキ層である。
【００１２】
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、その上面にはガラス層２、複数個の導体層３及びメッキ層４が順次被着・形成され、これらを支持する支持母材として機能する。
【００１３】
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）を形成し、しかる後、得られた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。
【００１４】
また前記基板１の上面には、その全面にわたりガラス層２が被着されている。
前記ガラス層２は、後述する複数個の導体層３を基板１上に被着・形成するための下地層として機能するものであり、その一部は後述する導体層３の外周を被覆するように導体層３の両側で隆起させてある。
【００１５】
この隆起部２ａは、各導体層３の外周部をその端部（エッジ）より１μｍ以上内側の領域まで被覆する形となっており、この領域で導体層３の外周部に対して良好に密着されている。
【００１６】
尚、前記ガラス層２を形成するガラスとしては、例えばビスマス系ほう珪酸ガラスが用いられ、かかるガラスの粉末に適当な有機溶剤、有機バインダー等を添加・混合して得た所定のガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって基板１の上面全域に印刷・塗布し、これを高温で焼き付けることによって例えば５μｍ〜５０μｍの厚みに被着・形成される。
【００１７】
また前記ガラス層２の上面には、複数個の導体層３が被着・形成され、該各導体層３の表面を更にメッキ層４で被覆している。
【００１８】
前記導体層３は、銀やアルミニウム、或いはこれらの金属の合金を８５ｗｔ％以上含有する導電材料から成り、隣接する導体層間に１０μｍ〜１００μｍの間隔を空けるようにして、基板１の上面に高密度にパターン形成されている。
【００１９】
これらの導体層３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５ｍＷ〜１５ｍＷの電力が個々に選択的に印加されるようになっており、それ故、隣り合う導体層間には所定の電界が印加されることがある。
【００２０】
尚、前記導体層３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例えば３μｍ〜２０μｍの厚みに被着・形成される。即ち、前記導体層３は、例えば銀粉末、ガラスフリット、有機バインダー及び有機溶媒等を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１の上面に所定パターンに印刷・塗布し、これをガラス層２を形成するガラスの軟化温度よりも少し高い温度、例えばガラス層２の軟化温度が５３０℃の場合、５５０℃の温度で焼き付けることによって導体層３が形成され、同時にガラス層２の一部が導体層３の両側で軟化して隆起する形に盛り上がり、この部分で導体層３の端部を被覆した形となる。このとき、導体層３とガラス層２の密着性を高め、メッキ層４により良好な封着の効果を得るためには、導電ペーストに添加されるガラスフリットをガラス層２と同質のガラスで形成しておくことが好ましい。
【００２１】
また前記導体層３の表面を被覆するメッキ層４は、金（Ａｕ）やクロム（Ｃｒ），ニッケル（Ｎｉ）等の金属を導体層３の表面に例えば０．１μｍ〜１５μｍの厚みに被着させて成り、その端部はガラス層２の隆起部２ａ上を介してガラス層２の上面にまで延在されている。
【００２２】
前記メッキ層４は、半導体素子やフレキシブル配線板等の外部電気回路を導体層３にボンディングする際のボンディング性を良好になすとともに、大気中に含まれている水分等の接触による腐食から導体層３を保護するために設けられたものであり、従来周知の電界メッキ法等を採用し、ニッケルや金，クロム等の耐腐食性に優れた金属を導体層３の表面、ならびに隆起部２ａの外表面に選択的に被着させることによって形成される。
【００２３】
このようにして得られるメッキ層４は、導体層３の表面のみならず、隆起部２ａの外表面にも極めて良好に密着され、メッキ層４と導体層３との間には隆起部２ａの先端が介在された形となる。
【００２４】
このように、各導体層３の端部をガラス層２の隆起部２ａで被覆するとともに該隆起部２ａの先端を導体層３とメッキ層４との間に介在させるようになしたことから、配線基板の使用時、隣り合う導体層間３−３に大きな電位差が生じたとしても、導体層３を形成する銀やアルミニウムが隣接する導体層３に向かって成長しようとするのをガラス層２の隆起部２ａで良好にくい止め、マイグレーションの発生を有効に防止することができる。従って、隣り合う導体層間３−３の電気的絶縁を長期にわたって良好に維持し、配線基板の信頼性を向上させることができる。
【００２５】
また前記隆起部２ａで、各導体層３の外周部を端部より１μｍ以上内側まで被覆するようになしておけば、高温高湿の過酷な環境下にあっても、マイグレーションの発生を確実に防止することができ、配線基板の信頼性をより確かなものとすることができる。
【００２６】
更に前記ガラス層２中に存在するナトリウム、カリウム等のアルカリ金属成分の含有率を５重量％以下、より好ましくは１重量％以下の低い値に設定しておけば、ガラス層２の表面に水分が付着しにくくなるので、マイグレーションの発生をより有効に防止することができる。
【００２７】
尚、本発明は上述の実施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。
【００２８】
例えば上述の形態においては、メッキ層４を電界メッキ法にて形成するようにしたが、これに代えて、メッキ層４を無電解メッキ法にて形成するようにしても良い。
【００２９】
また上述の形態においては、導体層３の表面全体をメッキ層４で被覆するようにしたが、これに代えて、導体層３の表面の一部、例えば外部電気回路がボンディングされる部位だけをメッキ層４で被覆し、その他の部位はガラスやエポキシ樹脂等から成る保護膜で被覆するようにしても構わない。
【００３０】
更に上述の形態においては、メッキ層４を単層で形成するようにしたが、これに代えて、メッキ層４をニッケルメッキ層と金メッキ層の２層の積層構造としても構わない。
【００３１】
また更に上述の形態における導体層３を間に絶縁層等を挟んで多層に積層する場合にも本発明は適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、各導体層の端部をその下地となるガラス層の隆起部で被覆するとともに該隆起部の先端を導体層とその上に設けられるメッキ層との間に介在させるようになしたことから、配線基板の使用時、隣り合う導体層間に大きな電位差が生じたとしても、導体層を形成する銀やアルミニウムが隣接する導体層に向かって成長しようとするのをガラス層の隆起部で良好にくい止め、マイグレーションの発生を有効に防止することができる。従って、隣り合う導体層間の電気的絶縁を長期にわたって良好に維持し、配線基板の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態に係る配線基板の断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】従来の配線基板の断面図である。
【符号の説明】
１・・・基板、２・・・ガラス層、２ａ・・・ガラス層の隆起部、３・・・導体層、４・・・メッキ層
Claims (2)
- 基板の上面にガラス層を被着させるとともに、該ガラス層上に銀もしくはアルミニウムを含む導電材料から成る導体層を複数個、被着させ、これら導体層の表面をニッケル、クロム、金の少なくとも一種から成るメッキ層で被覆して成る配線基板であって、
前記導体層の両側に位置するガラス層を、その一部が導体層の外周を被覆するように隆起させるとともに、該隆起部の先端を前記導体層と前記メッキ層との間に介在させたことを特徴とする配線基板。 - 前記ガラス層の隆起部が、導体層の外周部を端部より１μｍ以上内側まで被覆していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
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