JP7027218B2 - 回路基板およびこれを備える電子装置 - Google Patents

Description

本開示は、回路基板およびこれを備える電子装置に関する。

半導体素子、発熱素子、ペルチェ素子等の各種電子部品が、回路基板の金属層上に搭載された電子装置が知られている。

そして、このような用途において使用される回路基板としては、貫通孔を設け、貫通孔内に金属層と接する環状体の壁面導体を形成したものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

国際公開第２００７／０９４２２１号公報

このような回路基板を用いる場合、半田を介して壁面導体にピンを接合し、ピンから、半田、壁面導体および金属層を介して、電子部品に電流を流す構成となる。しかしながら、半田を介して壁面導体にピンを接合するために、壁面導体とピンとの隙間へ半田を流し込む場合、壁面導体と半田とが固着しやすいことから、壁面導体の下部にまで半田が十分に行き渡らず、ピンの固定が弱くなる場合がある。

本開示は、このような事情に鑑みて案出されたものであり、壁面導体とピンとの隙間において、半田が流れ込みやすく、ピンを強固に固定できる回路基板を提供することを目的とする。

本開示の回路基板は、第１面、第２面および前記第１面から前記第２面に貫通する貫通孔を有する、セラミックスからなる基板と、前記貫通孔内において前記基板に接する環状体であり、前記第１面から前記第２面にわたって位置する壁面導体と、前記第１面または前記第２面の少なくとも一方に位置し、前記壁面導体に接する金属層とを備える。さらに、本開示の回路基板は、前記金属層から離れて、前記壁面導体の内表面に位置するガラス層を備える。該ガラス層は、前記貫通孔の貫通方向において、前記壁面導体の内表面に離れて位置している。

また、本発明の電子装置は、上記回路基板と、前記壁面導体内に位置し、半田にて前記壁面導体に電気的に接合されたピンと、前記回路基板の前記金属層上に位置する電子部品とを備える。

本開示の回路基板は、壁面導体とピンとの隙間において、半田が流れ込みやすいため、ピンを強固に固定できる。

また、本開示の回路基板は、ピンが強固に固定されていることから、長期間の使用に耐える。

本開示の回路基板における貫通孔周辺の一例を模式的に示す断面図である。 本開示の電子装置について、図１に基づいた一例を模式的に示す断面図である。

以下、本開示の回路基板について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本開示の回路基板１０は、図１に示すように、第１面１ａ、第２面１ｂおよび第１面１ａから第２面１ｂに貫通する貫通孔２を有する、基板１を備える。そして、この基板１は、セラミックスからなる。

ここで、図１においては、基板１が、断面形状が矩形状の貫通孔２を有している例を示している。しかしながら、貫通孔２の断面形状は、これに限定されるものではなく、台形等の任意の形状であってもよい。また、貫通孔２は、基板１の第１面１ａの平面視において、円形状、矩形状等どのような形状であっても構わない。

さらに、本開示の回路基板１０は、図１に示すように、貫通孔２内において基板１に接する環状体であり、第１面１ａから第２面１ｂにわたって位置する壁面導体３と、第１面１ａまたは第２面１ｂの少なくとも一方に位置し、壁面導体３に接する金属層４とを備える。

ここで、図１においては、基板１の第１面１ａに金属層４が位置している例を示しているが、金属層４は、第２面１ｂに位置していてもよく、第１面１ａおよび第２面１ｂの両方に位置していてもよい。なお、図１において、第２面１ｂに金属層４が位置する場合は、金属層４が第２面１ｂの下に位置するものとなる。

さらに、本開示の回路基板１０は、図１に示すように、壁面導体３の内表面の少なくとも一部にガラス層５を有する。そして、本開示の電子装置２０は、図２に示すように、本開示の回路基板１０と、壁面導体３内に位置し、半田６にて壁面導体３に電気的に接合されたピン７と、回路基板１０の金属層４上に位置する電子部品８とを備える。ここで、本開示の回路基板１０は、上記構成を満足していることで、ガラス層５と半田６との濡れ性が悪いことから、壁面導体３とピン７との隙間において、半田６が流れ込みやすい。よって、壁面導体３の下部にまで半田６が行き渡りやすく、ピン７を半田６にて強固に固定できる。

また、壁面導体３の内表面にガラス層５を有するか否かは、以下の方法で確認すればよい。まず、本開示の回路基板１０を、図１に示すように、第１面１ａから第２面１ｂにかけて切断する。次に、この切断面を、クロスセクションポリッシャー（ＣＰ）を用いて研磨することで、観察面を得る。そして、この観察面における壁面導体３の内表面上に位置し、層として視認できる箇所に対して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に付設のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）または波長分散型Ｘ線分析装置（ＷＤＳ）を用いて電子線を照射する。その結果、珪素（Ｓｉ）または硼素（Ｂ）と、酸素（Ｏ）とが同時に検出され、珪素および硼素の含有量から、それぞれ酸化珪素（ＳｉＯ_２）および酸化硼素（Ｂ_２Ｏ_３）に換算した含有量の合計量が５０質量％以上であれば、その層がガラス層５である。

また、本開示の回路基板１０は、壁面導体３の内表面のうちガラス層５が占める占有率は、２０％以上６０％以下であってもよい。このように、ガラス層５が占める占有率が上記数値範囲を満足するならば、壁面導体３と半田６との密着強度を高く維持しつつ、壁面導体３とピン７との隙間において、半田６がより流れ込みやすいことから、半田６によりピン７を強固に固定できる。

また、回路基板１０が、第１面１ａに金属層４を備え、壁面導体３を貫通孔２の軸方向の長さに３等分した第１面１ａ側の領域を第１領域３ａ、第２面１ｂ側の領域を第２領域３ｂとしたとき、壁面導体３の内表面のうちガラス層５が占める占有率は、第１領域３ａよりも第２領域３ｂの方が大きくてもよい。このような構成を満足するならば、壁面導体３とピン７との隙間において、半田６がより流れ込みやすく、半田６によりピン７を強固に固定できる。さらに、電子部品８を金属層４上に設けた際に、電子部品８とガラス層５が多く存在する第２領域３ｂとの距離が離れていることから、電子部品８の発熱によるガラス層５の熱膨張で引き起こされる、壁面導体３と半田６との密着強度の低下を低減することができる。

なお、本開示の回路基板１０は、壁面導体３の内表面のうちガラス層５が占める占有率は、第１領域３ａから第２領域３ｂにかけて漸次大きくなってもよい。ここで、漸次大きくなっているとは、以下の場合のことをいう。まず、壁面導体３において、第１領域３ａと第２領域３ｂとの間の領域を第３領域３ｃとする。そして、ガラス層５が占める占有率が、第２領域３ｂ＞第３領域３ｃ＞第１領域３ａの関係を満たすならば、ガラス層５が占める占有率が、第１領域３ａから第２領域３ｂにかけて漸次大きくなっているという。

また、本開示の回路基板１０は、貫通孔２の軸方向におけるガラス層５の平均長さが２０μｍ以上８０μｍ以下であってもよい。このように、ガラス層５の平均長さが上記数値範囲を満足するならば、壁面導体３と半田６との密着強度を維持しつつ、壁面導体３とピン７との隙間において、半田６がより流れ込みやすくなり、半田６によりピン７を強固に固定できる。

ここで、壁面導体３の内表面のうちガラス層５が占める占有率およびガラス層５の平均長さは、以下の方法で測定することができる。まず、上述した方法により、回路基板１０を切断し、ＣＰを用いて研磨し、観察面を得る。次に、この観察面における、壁面導体３の各領域（第１領域３ａ、第２領域３ｂ、第３領域３ｃ）を、ＳＥＭを用いて１００～２００倍の倍率で観察し、各領域の写真を一枚以上撮影する。そして、撮影した各写真を、画像解析ソフト（例えば、ＩｍａｇｅＪ等）を用いて解析し、各写真における壁面導体３およびガラス層５の長さを求める。ここで、壁面導体３の長さとは、壁面導体３の貫通孔２の軸方向の長さのことであり、ガラス層５の長さとは、ガラス層５の貫通孔２の軸方向の長さのことである。なお、軸方向とは、図１における上下方向にあたり、軸方向の長さとは、図１における高さのことである。

そして、ガラス層５の平均長さは、各写真において、ガラス層５の長さを合計した後、それをガラス層５の個数で除算することで算出した長さの平均値である。また、壁面導体３の内表面のうちガラス層５が占める占有率は、各写真において、ガラス層５の長さを壁面導体３の長さで除算することで算出した占有率の平均値である。また、各領域のガラス層５が占める占有率は、各領域の写真から算出した上記占有率である。

また、本開示の回路基板１０における壁面導体３は、壁面導体３を構成する全成分１００質量％のうち、銅を９０質量％以上含有しているときには、銅の熱伝導性は高いことから、本開示の回路基板１０は放熱性に優れたものとなる。

なお、壁面導体３は、銅以外に、亜鉛、アルミニウム、珪素、ナトリウムおよびジルコニウムを合計で、壁面導体３を構成する全成分１００質量％のうち、３質量％以上１０質量％以下含有していてもよい。また、壁面導体３の平均厚みは、例えば、５０μｍ以上１３０μｍ以下であってもよい。

さらに、壁面導体３が銅を９０質量％以上含有しており、本開示の回路基板１０におけるガラス層５が、ガラス層５を構成する全成分１００質量％のうち、銅を５質量％以上４０質量％以下含有しているならば、半田６の流れ込みやすさを維持しつつ、電子部品８の発熱による、壁面導体３とガラス層５との熱膨張差による応力が緩和されることで、ピン７を半田６にてさらに強固に固定できるようになる。

また、ガラス層５は、珪素、硼素、銅および酸素以外に、亜鉛、ナトリウムおよびチタンを合計で、ガラス層５を構成する全成分１００質量％のうち、３０質量％以下含有していてもよい。

また、本開示の回路基板１０は、壁面導体３の内表面のうちガラス層５が位置していない部分を覆うニッケル層を有していてもよい。ここで、ニッケル層とは、ニッケル層を構成する全成分１００質量％のうち、ニッケルを９０質量％以上含有しているものである。

そして、このような構成を満足するならば、ニッケルと半田６とは反応性が低く、半田６で接合する際に、壁面導体３を構成する成分が半田６に溶出することを、ニッケル層の存在により抑制できる。これにより、壁面導体３の体積が減少することによる、壁面導体３と基板１との接合強度の低下を抑制することができ、ピン７を半田６にてより強固に固定できる。

また、ニッケル層は、ニッケル以外にリンを、ニッケル層を構成する全成分１００質量％のうち、１質量％以上１０質量％以下含有していてもよい。また、ニッケル層の平均厚みは、例えば、１μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。

また、本開示の回路基板１０は、ニッケル層を覆うパラジウム層を有していてもよい。ここで、パラジウム層とは、パラジウム層を構成する全成分１００質量％のうち、パラジウムを９８質量％以上含有しているものである。

そして、このような構成を満足するならば、パラジウムはニッケルよりも半田６との反応性が低く、半田６で接合する際に、ニッケル層を構成する成分が半田６に溶出することを、パラジウム層の存在により抑制することができる。

また、パラジウム層は、パラジウム以外にリンを、パラジウム層を構成する全成分１００質量％のうち、０．１質量％以上２質量％以下含有していてもよい。また、パラジウム層の平均厚みは、例えば、０．１μｍ以上０．６μｍ以下であってもよい。

また、本開示の回路基板１０は、パラジウム層を覆う金層を有していてもよい。ここで、金層とは、金層を構成する全成分１００質量％のうち、金を９８質量％以上含有しているものである。なお、金層は、金層を構成する全成分１００質量％のうち、金を９９．９質量％以上含有していてもよい。

そして、このような構成を満足するならば、半田６と金とは化学的親和性が高く、半田６で接合する際に、半田６と金層とが強固に接合され、半田６によりピン７をより強固に固定できる。また、金層の平均厚みは、例えば、０．０１μｍ以上０．３μｍ以下であってもよい。

また、金属層４は、導電性を有するならば、どのような成分で構成されていても構わないが、壁面導体３と同じ成分で構成されるならば、壁面導体３との接合がしやすくなる。

なお、金属層４は、金属層４の表面に部分的もしくは全面にめっき処理が行なわれてい
てもよいし、金属層４自体がめっきで構成されていてもよい。このように、金属層４の表面がめっき処理されていたり、金属層４自体がめっきで構成されているならば、ボンディングワイヤ等の接合がしやすくなり、さらに金属層４が酸化腐蝕しにくいものとなる。なお、めっきの種類としては公知のめっきであればよく、例えば、金めっき、銀めっき、ニッケル－金めっきまたはニッケル－パラジウム－金めっき等が挙げられる。

ここで、壁面導体３、金属層４、ガラス層５、ニッケル層、パラジウム層、金層を構成する成分は、上述した方法と同様に観察面を得た後、この観察面における、壁面導体３、金属層４、ガラス層５、ニッケル層、パラジウム層、金層に、それぞれＥＤＳまたはＷＤＳを用いて電子線を照射することで算出すればよい。

なお、ニッケル層、パラジウム層、金層を構成する成分は、金層の表面からニッケル層までの元素を調べるために、Ａｒイオンを照射し、表面をエッチングで除去する工程と、エッチングにより新しく形成された面をオージェ電子分光法装置（ＡＥＳ）で測定する工程とを交互に繰り返すことで測定することも可能である。

また、本開示の回路基板１０における基板１はセラミックスからなるが、セラミックスとしては、酸化アルミニウム質セラミックス、酸化ジルコニウム質セラミックス、酸化アルミニウムおよび酸化ジルコニウムの複合セラミックス、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックス、炭化珪素質セラミックスまたはムライト質セラミックス等を用いることができる。なお、基板１が酸化アルミニウム質セラミックスからなるならば、加工が容易でありながら、機械的強度に優れる。また、基板１が窒化アルミニウム質セラミックスからなるならば、放熱性に優れる。

ここで、例えば、酸化アルミニウム質セラミックスとは、セラミックスを構成する全成分１００質量％のうち、酸化アルミニウムを７０質量％以上含有するものである。そして、基板１が酸化アルミニウム質セラミックスからなるか否かについては、以下の方法により確認することができる。まず、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて基板１を測定し、得られた結果をＪＣＰＤＳカードと照合することにより、酸化アルミニウムの存在を確認する。次に、ＩＣＰ発光分光分析装置（ＩＣＰ）または蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）を用いて、アルミニウム（Ａｌ）の定量分析を行なう。そして、ＩＣＰまたはＸＲＦで測定したＡｌの含有量から酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）に換算した含有量が７０質量％以上であれば、酸化アルミニウム質セラミックスである。なお、他のセラミックスについても同様である。

また、ピン７は、導電性を有するならば、どのような成分で構成されていてもよく、例えば、金属または複数の金属の合金からなる。

また、電子部品８としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）素子、インテリジェント・パワー・モジュール（ＩＰＭ）素子、金属酸化膜型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）素子、フリーホイーリングダイオード（ＦＷＤ）素子、ジャイアント・トランジスタ（ＧＴＲ）素子、ショットキー・バリア・ダイオード（ＳＢＤ）等の半導体素子、昇華型サーマルプリンタヘッドまたはサーマルインクジェットプリンタヘッド用の発熱素子、ペルチェ素子等を用いることができる。

以下、本開示の回路基板１０の製造方法の一例について説明する。なお、以下の説明では、壁面導体３および金属層４の主成分を銅とした場合を例に挙げて説明する。

まず、公知の方法により、第１面１ａ、第２面１ｂおよび第１面１ａから第２面１ｂに
貫通する貫通孔２を有する、セラミックスからなる基板１を準備する。次に、壁面導体３および金属層４となる金属ペーストを作製する。金属ペーストは、銅を主成分とする金属粉末とガラス粉末と有機ビヒクルとを準備し、所望量秤量し混合することで作製する。なお、有機ビヒクルとは、有機溶剤に有機バインダを溶解させたものである。

次に、吸引印刷することによって、基板１の第１端１ａから第２端１ｂにわたって位置するように、基板１の貫通孔２内に環状体形状の金属ペーストを塗布する。その後、基板１の第１面１ａまたは第２面１ｂの少なくとも一方に、貫通孔２内の金属ペーストに接するように、金属ペーストをスクリーン印刷する。そして、大気雰囲気下において、６５℃以上２６０℃以下の乾燥温度で１０分以上３０分以下保持し、乾燥させる。

次に、窒素雰囲気下において、８２０℃以上９７０℃以下の焼成温度で５分以上２０分以下保持して焼成することで、本開示の回路基板１０を得る。ここで、上記焼成温度で焼成することで、金属ペースト中の金属粉末が焼結する際に収縮し、ガラス層５が壁面導体３内から押し出されることによって、ガラス層５が壁面導体３の内表面に浮き出てくる。

なお、壁面導体３の内表面のうちガラス層５が占める占有率を制御するには、金属粉末とガラス粉末との体積比を調整して、壁面導体３とする金属ペーストを作製するとともに、焼成温度を調整すればよい。具体的には、体積比で金属粉末：ガラス粉末＝９５：５～８５：１５となるように、金属粉末とガラス粉末とを配合することで、壁面導体３とする金属ペーストを作製し、９００℃の焼成温度で焼成すれば、壁面導体３の内表面のうちガラス層５が占める占有率を、２０％以上６０％以下とすることができる。

また、焼成の際に、焼成炉の熱源に近い程、ガラス層５が壁面導体３の内表面に浮き出やすくなることから、基板１の第１面１ａよりも第２面１ｂが焼成炉の熱源に近くなるように置いて焼成することで、壁面導体３の内表面のうちガラス層５が占める占有率を、第１領域３ａよりも第２領域３ｂの方が大きくなるようにできる。

また、ガラス層５における銅の含有量を５質量％以上４０質量％以下とするには、銅を主成分とする金属粉末を用いて金属ペーストを作製するとともに、７０℃以上２５０℃以下の乾燥温度で乾燥させればよい。

また、壁面導体３の内表面のうちガラス層５が位置していない部分を覆うニッケル層を得るには、公知のめっき法でニッケル層を形成すればよい。具体的には、ニッケルの無電解めっき液を浴槽に入れ、この浴槽内に壁面導体３を有する回路基板１０を浸漬させることで、壁面導体３の内表面を覆うニッケル層が形成される。なお、この方法では、セラミックスからなる基板１およびガラス層５には、ニッケル層は形成されない。また、ニッケル層の厚みは、浸漬時間で任意の値に調整することができる。

さらに、ニッケル層を覆うパラジウム層を得るには、ニッケル層を形成した後、パラジウムの無電解めっき液を用いて、上述しためっき法と同様の方法を行なえばよい。

また、パラジウム層を覆う金層を得るには、パラジウム層を形成した後、金の無電解めっき液を用いて、上述しためっき法と同様の方法を行なえばよい。

次に、本開示の電子装置２０の製造方法の一例について説明する。

まず、半田６およびピン７を準備する。そして、ピン７を回路基板１０の壁面導体３に挿入した状態で治具を用いて固定し、半田６を流し込むことによって、ピン７を半田６にて固定することができる。そして、回路基板１０の金属層４上に電子部品８を搭載するこ
とにより、本開示の電子装置２０を得る。

以下、本開示の実施例を具体的に説明するが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。

壁面導体の内表面におけるガラス層の存在の有無を異ならせた試料を作製し、ヒートサイクル試験によるピンの固定強度を評価した。

まず、第１面、第２面および第１面から第２面に貫通する直径１．２ｍｍの貫通孔を有し、酸化アルミニウム質セラミックスからなる、厚みが０．６３５ｍｍの基板を準備した。

次に、金属粉末としての銅粉末とＳｉＯ_２－ＺｎＯ－Ｂ_２Ｏ_３系のガラス粉末とを、体積比として、銅粉末：ガラス粉末＝９７：３となるように配合した、混合粉末を準備した。そして、この混合粉末１００質量部に対し、有機ビヒクルを２５質量部添加することで、金属ペーストを作製した。

次に、吸引印刷することによって、基板の第１端から第２端にわたって位置するように、基板の貫通孔内に環状体形状の金属ペーストを塗布した。その後、基板の第１面上に、貫通孔内の金属ペーストに接するように、金属ペーストをスクリーン印刷した。そして、大気雰囲気下において、６５℃の乾燥温度で２０分保持し、乾燥させた。

次に、窒素雰囲気下において、表１に示す焼成温度で１０分保持して焼成することで、金属層の平均厚みが１５μｍ、壁面導体の平均厚みが５０μｍである、各試料を得た。なお、基板の第２面よりも第１面が焼成炉の熱源に近くなるように置いて焼成した。

次に、各試料において、壁面導体の内表面にガラス層を有するか否かを、以下の方法で確認した。まず、各試料を、図１に示す断面形状となるように切断した。次に、この切断面を、ＣＰを用いて研磨することで、観察面を得た。そして、この観察面における壁面導体の内表面上に位置する層として視認できる箇所に対して、ＳＥＭに付設のＷＤＳを用いて電子線を照射し、珪素または硼素と、酸素とが同時に検出され、珪素および硼素の含有量から、それぞれ酸化珪素および酸化硼素に換算した含有量の合計量が５０質量％以上であるガラス層であるか否かを確認した。その結果、試料Ｎｏ．１には、壁面導体の内表面上に位置する層自体が無かったのに対し、試料Ｎｏ．２には、ガラス層の存在が確認された。

次に、上述した方法により作製した別の各試料に対して、加熱および冷却を繰り返すヒートサイクル試験を、以下の方法で行なった。まず、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系の半田および直径０．７ｍｍの円柱形状のピンを準備した。次に、ピンを各試料の壁面導体に挿入した状態で治具を用いて固定し、半田を流し込むことによって、ピンを半田にて固定した。その後、各試料を冷熱衝撃試験装置内へ入れ、温度を室温（２５℃）から－４５℃に降温して１０分保持してから、昇温して１２５℃で１０分保持した後、室温まで降温するというサイクルを１サイクルとし、このサイクルを繰り返した。そして、１００サイクル毎に各試料を取り出し、ピンが傾いているか否かを確認した。そして、各試料のピンが傾くまでに必要としたサイクル数（以下、必要サイクル数と記載する）が多かった試料から順に各試料に順位を付けた。ここで、最も必要サイクル数が多かった試料を１位とし、最も必要サイクル数が少なかった試料を最下位（２位）とした。ここで、必要サイクル数が多い程、ピンが強固に固定されていることを示している。

結果を表１に示す。

表１に示すように、試料Ｎｏ．１に比べて、試料Ｎｏ．２の順位が高いことから、壁面導体の内表面の少なくとも一部にガラス層を有していることで、ピンを強固に固定できることがわかった。

次に、壁面導体の内表面のうちガラス層が占める占有率が異なる試料を作製し、ヒートサイクル試験によるピンの固定強度を評価した。

なお、作製方法としては、表２に示す体積比となるように、銅粉末およびガラス粉末を配合した混合粉末を用いたこと以外は実施例１の試料Ｎо．２の作製方法と同様とした。なお、試料Ｎｏ．３は、実施例１の試料Ｎｏ．２と同じである。

次に、各試料の壁面導体の内表面のうちガラス層が占める占有率を、以下の方法で測定した。まず、各試料を、図１に示す断面形状となるように切断した。次に、この切断面を、ＣＰを用いて研磨することで、観察面を得た。次に、この観察面における、各試料の壁面導体の各領域（第１領域、第２領域、第３領域）を、ＳＥＭを用いて１５０倍の倍率で観察し、各領域の写真を一枚撮影した。そして、撮影した各写真を、画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）を用いて解析し、各写真における壁面導体およびガラス層の長さを求めた。そして、各写真において、ガラス層の長さを壁面導体の長さで除算することで算出した占有率の平均値を求めた。

そして、得られた各試料に対して、ヒートサイクル試験によるピンの固定強度の評価を実施例１と同じ方法で行なった。

結果を表２に示す。なお、順位付けは、表２に示す試料のみを比較して付けている。

表２に示すように、試料Ｎｏ．３、７に比べて試料Ｎｏ．４～６の順位が高かった。この結果から、壁面導体の内表面のうちガラス層が占める占有率が、２０％以上６０％以下であることで、ピンをより強固に固定できることがわかった。

次に、壁面導体の内表面において、第１領域および第２領域のガラス層が占める占有率の大小関係が異なる試料を作製し、ヒートサイクル試験によるピンの固定強度を評価した。

なお、試料Ｎｏ．８の作製方法としては、基板の第１面よりも第２面が焼成炉の熱源に近くなるように置いて焼成したこと以外は実施例２の試料Ｎо．５の作製方法と同様とした。なお、表３には、比較例として、実施例２の試料Ｎｏ．５を、試料Ｎｏ．９として記載している。

次に、各試料の壁面導体の内表面において、第１領域および第２領域のガラス層が占める占有率を、実施例２のガラス層が占める占有率を算出した方法と同じ条件で、第１領域および第２領域の写真を各１枚撮影し、画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）を用いて解析することで算出した。

そして、得られた各試料に対して、金属層上にサーマルインクジェットプリンタヘッド用の発熱素子を載せ、この発熱素子に電流を流すことで発熱させつつ、実施例１のヒートサイクル試験を行ない、実施例１と同様にピンの固定強度を評価した。

結果を表３に示す。なお、順位付けは、表３に示す試料のみを比較して付けている。

表３に示すように、試料Ｎｏ．９に比べて試料Ｎｏ．８の順位が高かった。この結果から、壁面導体の内表面のうちガラス層が占める占有率が、第１領域よりも第２領域の方が大きいことで、ピンをより強固に固定できることがわかった。

次に、ガラス層における銅の含有量が異なる試料を作製し、ヒートサイクル試験によるピンの固定強度を評価した。

なお、作製方法としては、表４に示す乾燥温度で乾燥させた以外は実施例３の試料Ｎо．８の作製方法と同様とした。なお、試料Ｎｏ．１０は、実施例３の試料Ｎｏ．８と同じである。

次に、各試料のガラス層における銅の含有量を、以下の方法で測定した。まず、各試料を、図１に示す断面形状となるように切断した。次に、この切断面を、ＣＰを用いて研磨することで、観察面を得た。次に、この観察面におけるガラス層にＥＤＳを用いて電子線を照射することで、ガラス層における銅の含有量を算出した。

そして、得られた各試料に対して、ヒートサイクル試験によるピンの固定強度の評価を実施例１と同じ方法で行なった。

結果を表４に示す。なお、順位付けは、表４に示す試料のみを比較して付けている。

表４に示すように、試料Ｎｏ．１０、１４に比べて試料Ｎｏ．１１～１３の順位が高かった。この結果から、ガラス層が銅を５質量％以上４０質量％以下含有していることで、ピンをより強固に固定できることがわかった。

次に、ニッケル層、パラジウム層および金層の有無が異なる試料を作製し、ヒートサイクル試験によるピンの固定強度を評価した。

なお、作製方法としては、以下の通りとした。まず、試料Ｎｏ．１６は、実施例４の試料Ｎｏ．１２に対して、ニッケルの無電解めっき液を用いた公知のめっき法を行ない、壁面導体の内表面を覆う平均厚みが５μｍのニッケル層を形成することで得た。また、試料Ｎｏ．１７は、試料Ｎｏ．１６に対して、パラジウムの無電解めっき液を用いた公知のめっき法を行ない、ニッケル層を覆う平均厚みが０．３μｍのパラジウム層を形成することで得た。また、試料Ｎｏ．１８は、試料Ｎｏ．１７に対して、金の無電解めっき液を用いた公知のめっき法を行ない、パラジウム層を覆う平均厚みが０．１μｍの金層を形成することで得た。なお、試料Ｎｏ．１５は、比較としての試料であり、実施例４の試料Ｎｏ．１２と同じである。

そして、得られた各試料に対して、ヒートサイクル試験によるピンの固定強度の評価を実施例１と同じ方法で行なった。

結果を表５に示す。なお、順位付けは、表５示す試料のみを比較して付けている。

表５に示すように、試料Ｎｏ．１５に比べて、試料Ｎｏ．１６～１８の順位が高かった。この結果から、ニッケル層を有することで、ピンを強固に固定できることがわかった。

また、試料Ｎｏ．１６～１８の中でも、試料Ｎｏ．１７、１８の順位がより高かった。この結果から、ニッケル層だけでなく、さらにパラジウム層を有することで、ピンをより
強固に固定できることがわかった。

また、試料Ｎｏ．１７、１８においては、試料Ｎｏ．１８の順位の方が高かった。この結果から、ニッケル層およびパラジウム層だけでなく、さらに金層を有することで、ピンをさらに一層強固に固定できることがわかった。

１：基板
１ａ：第１面
１ｂ：第２面
２：貫通孔
３：壁面導体
３ａ：第１領域
３ｂ：第２領域
３ｃ：第３領域
４：金属層
５：ガラス層
６：半田
７：ピン
８：電子部品
１０：回路基板
２０：電子装置

Claims (9)

1. 第１面、第２面および前記第１面から前記第２面に貫通する貫通孔を有する、セラミックスからなる基板と、
   前記貫通孔内において前記基板に接する環状体であり、前記第１面から前記第２面にわたって位置する壁面導体と、
   前記第１面または前記第２面の少なくとも一方に位置し、前記壁面導体に接する金属層と、
   前記金属層から離れて、前記壁面導体の内表面に位置するガラス層と、
   を備え、
   該ガラス層は、
   前記貫通孔の貫通方向において、前記壁面導体の内表面に離れて位置している、回路基板。
2. 前記壁面導体の内表面のうち前記ガラス層が占める占有率は、２０％以上６０％以下である請求項１に記載の回路基板。
3. 前記第１面に前記金属層を備え、前記壁面導体を前記貫通孔の軸方向の長さに３等分し、前記第１面側の領域を第１領域、前記第２面側の領域を第２領域としたとき、前記壁面導体の内表面のうち前記ガラス層が占める占有率は、前記第１領域よりも前記第２領域の方が大きい請求項１または請求項２に記載の回路基板。
4. 前記壁面導体は、該壁面導体を構成する全成分１００質量％のうち、銅を９０質量％以上含有している請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回路基板。
5. 前記ガラス層は、該ガラス層を構成する全成分１００質量％のうち、銅を５質量％以上４０質量％以下含有している請求項４に記載の回路基板。
6. 前記壁面導体の内表面のうち前記ガラス層が位置していない部分を覆うニッケル層を有する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の回路基板。
7. 前記ニッケル層を覆うパラジウム層を有する請求項６に記載の回路基板。
8. 前記パラジウム層を覆う金層を有する請求項７に記載の回路基板。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の回路基板と、前記壁面導体内に位置し、半田にて前記壁面導体に電気的に接合されたピンと、前記回路基板の前記金属層上に位置する電子部品とを備える電子装置。

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