JP7221798B2 - 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上に搭載された電子装置が知られている。

ここで、回路基板は、過剰な電流を流さないための抵抗層を備えている場合がある。抵抗層は、任意の抵抗値とするために、様々な成分を混ぜ合わせた抵抗層ペーストが用いられ、基体上に塗布した後に焼成することで形成されている。

また、抵抗層は、酸化抑制のために、抵抗層上にガラスペーストを印刷した後に焼成することで、抵抗層上にガラス層を形成することが行なわれている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平２－２８４４９５号公報

本開示の回路基板は、セラミックスからなる基体と、該基体上に接して位置する抵抗層と、該抵抗層上に接して位置するガラス層と、前記基体上に位置するとともに、前記抵抗層に接して並んで位置する金属層と、を備える。また、前記抵抗層は、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する組成物を含有する。そして、前記抵抗層は、該抵抗層を厚み方向に３等分した際の前記ガラス層に接する領域を第１領域、前記基体に接する領域を第２領域としたとき、前記第１領域における前記組成物が占める面積比率が、前記第２領域における前記組成物が占める面積比率よりも多い。

また、本開示の電子装置は、上記回路基板と、該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、加熱および冷却が繰り返されても、ガラス層が抵抗層から剥がれにくい。

また、本開示の電子装置は、長期間の使用において特性が維持されるため、信頼性に優れる。

本開示の回路基板の一例を示す断面図である。 図１のＳ部の拡大図である。

本開示の回路基板１０は、図１に示すように、基体１と、基体１上に接して位置する抵抗層２と、抵抗層２上に接して位置するガラス層３と、基体１上に位置するとともに、抵抗層２に接して並んで位置する金属層４と、を備える。そして、電子装置においては、金
属層４上に電子部品が位置する。

近年、電子部品の高出力化が進んできており、電子部品の出力時に生じる熱量が大きくなってきている。そして、電子部品は、非動作から動作、動作から非動作が繰り返されるものであることから、電子部品を搭載している回路基板１０は、加熱および冷却が繰り返される。

ガラス層３は、抵抗層２上にガラスペーストを印刷し焼成することによって形成されるがガラスペーストおよび抵抗層２の間に巻き込まれた空気が、焼成後においても、ガラス層３と抵抗層２との間に空隙として残留する場合がある。このような空隙が存在していると、従来であれば問題にならなかったとしても、今般においては、加熱および冷却が繰り返されるとともに、非動作時と動作時の温度差が大きくなってきていることから、この空隙に起因して、ガラス層３が抵抗層２から剥がれるおそれがある。そして、ガラス層３が抵抗層２から剥がれた場合、抵抗層２が酸化され、酸化により抵抗層２の抵抗値が変動するため、電子装置の信頼性が損なわれる。

本開示の回路基板１０は、加熱および冷却が繰り返されても、ガラス層３が抵抗層２から剥がれにくい。また、本開示の電子装置は、長期間の使用において特性が維持されるため、信頼性に優れる。

以下に、本開示の回路基板１０について、図１を用いて詳細に説明する。

本開示の回路基板１０における基体１は、セラミックスからなる。そのため、基体１は、機械的強度および放熱性に優れる。なお、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。

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、基体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）を用いて対象試料を測定し、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）に換算した値（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。

そして、本開示の回路基板１０における抵抗層２は、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する組成物を含有する。なお、組成物は、どのような形態で存在しても構わず、合金のような形態や粒状体であってもよい。ここで、組成物としては、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有するものであればよく、例えば、硼化ランタン（ＬａＢ_６）、窒化タンタル（ＴａＮ）、炭化タングステン（ＷＣ）、珪化モリブデン（ＭｏＳｉ_２）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、コンスタンタン（５５Ｃｕ－４５Ｎｉ）が挙げられる。

なお、それぞれの熱伝導率は、硼化ランタン（ＬａＢ_６）が約４０Ｗ／ｍ・Ｋ、窒化タンタル（ＴａＮ）が約６０Ｗ／ｍ・Ｋ、炭化タングステン（ＷＣ）が約８０Ｗ／ｍ・Ｋ、珪化モリブデン（ＭｏＳｉ_２）が約３０Ｗ／ｍ・Ｋ、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）が約１
０Ｗ／ｍ・Ｋ、銅（Ｃｕ）が約３９０Ｗ／ｍ・Ｋ、ニッケル（Ｎｉ）が約９０Ｗ／ｍ・Ｋ、銅―ニッケル合金が例えばコンスタンタン（５５Ｃｕ－４５Ｎｉ）であるときには約２０Ｗ／ｍ・Ｋである。

また、抵抗層２は、上記組成物以外に、任意の抵抗値とすべく、絶縁成分を含有していてもよい。ここで、絶縁成分とは、例えば、軟化点が４００℃以上７５０℃以下であるガラスが挙げられる。具体的には、酸化珪素（ＳｉＯ_２）を主成分とし、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）等のいずれかを含んだガラスが挙げられる。

また、抵抗層２は、ガラス層３に部分的に覆われるものであってもよいし、全てが覆われるものであってもよい。耐酸化性の観点から、ガラス層３に覆われる部分が多い程、耐酸化性に優れる。

次に、ガラス層３としては、Ｒ_２Ｏ－Ｂ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系（Ｒ：アルカリ金属元素）、Ｒ_２Ｏ－ＳｉＯ_２－Ｂ_２Ｏ_３－Ｂｉ_２Ｏ_３系のいずれかを主成分とするものであってもよい。ここで、ガラス層３における主成分とは、ガラス層３を構成する全成分の合計１００質量％のうち、６０質量％以上含有する成分のことである。なお、ガラス層３は、ガラス層３の可視光に対する反射率を向上させるために、酸化チタンおよび酸化ジルコニウムの少なくともいずれかを含有していても構わない。

次に、金属層４としては、銅、銀およびアルミニウムのいずれかを主成分とするものであってもよい。特に、金属層４の主成分が銅であれば、電気抵抗率が低く、かつ放熱性に優れる。ここで、金属層４における主成分とは、金属層４を構成する全成分の合計１００質量％のうち、６０質量％以上含有する成分のことである。また、金属層４の主成分が銅であるとき、組成物が銅を含むものであってもよい。このような構成を満たすときには、それぞれが接している金属層４と抵抗層２との親和性が高まり結合性がよくなるため、剥がれにくくなる。

ここで、抵抗層２は、基体１上に抵抗ペーストを印刷して焼成することにより形成される。ガラス層３は、抵抗層２上にガラスペーストを印刷して焼成することによって形成される。金属層４は、基体１上において、抵抗層２に接して並んで位置するように金属ペーストを印刷して焼成することにより形成される。

そして、本開示の回路基板１０における抵抗層２は、図２に示すように、抵抗層２を厚み方向に３等分した際のガラス層３に接する領域を第１領域２ａ、基体１に接する領域を第２領域２ｂとしたとき、第１領域２ａにおける組成物が占める面積比率が、第２領域２ｂにおける組成物が占める面積比率よりも多い。

このように、第１領域２ａにおける組成物が占める面積比率が、第２領域２ｂにおける組成物が占める面積比率よりも多いことにより、第１領域２ａは、第２領域２ｂよりも熱伝導率が高い。

ガラス層３の形成にあたり、抵抗層２上にガラスペーストを印刷したときに、ガラスペーストおよび抵抗層２の間に空気が巻き込まれたとしても、第１領域２ａが、第２領域２ｂよりも熱伝導率が高いことにより、第１領域２ａ上に位置する空気は、焼成時に加熱されやすく残留しにくいため、ガラス層３と抵抗層２との間に存在する空隙が少ない。本開示の回路基板１０は、ガラス層３と抵抗層２との界面に残留する空隙が少ないことから、加熱および冷却が繰り返されても、ガラス層３が抵抗層２から剥がれにくい。

なお、組成物の熱伝導率については、抵抗層２から組成物を取り出して直接測定して求めてもよいが、表面分析やＸ線回折分析（ＸＲＤ）など、公知の分析方法によって組成を確認し、その組成に関して、技術文献やインターネット情報などで一般的に知られている熱伝導率の値を採用してもよく、その値が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であれば、本開示における組成物である。

また、本開示の回路基板１０において、第１領域２ａにおける組成物が占める面積比率が、第２領域２ｂにおける組成物が占める面積比率よりも２５面積％以上多くてもよい。このような構成を満たすときには、焼成時における熱が、抵抗層２において基体１側からガラス層３側に効率的に伝わり、巻き込まれた空気がより残留しにくくなるため、ガラス層３と抵抗層２との間に存在する空隙が少なくなる。そのため、上記構成を満たすときには、加熱および冷却が繰り返されても、ガラス層３が抵抗層２からより剥がれにくくなる。

また、本開示の回路基板１０において、第１領域２aにおける組成物が占める面積比率
は、７０面積％以上であってもよい。このような構成を満たすときには、ガラスペーストの焼成時に、ガラスペーストおよび抵抗層２の間の部位が加熱されやく、空気が残留しにくいため、ガラス層３と抵抗層２との間に存在する空隙がより少なくなる、そのため、加熱および冷却が繰り返されても、ガラス層３が抵抗層２からより剥がれにくくなる。

なお、本開示の回路基板１０において、第２領域２ｂが組成物とガラスからなるものであるとき、組成物が占める面積比率は、例えば、４０面積％以下であってもよい。このような構成を満たすときには、抵抗率が高くなりすぎることなく、基体１に対し高い密着性を有する。

また、抵抗層２は、基体１側からガラス層３側に向かって、組成物が占める面積比率が漸増していてもよい。このような構成を満たすときには、ガラスペーストの焼成時に、抵抗層２において、ガラスペーストおよび抵抗層２の間の部位に熱が流れやすくなり、ガラスペーストおよび抵抗層２の間の部位が加熱されやく、空気が残留しにくいため、ガラス層３と抵抗層２との間に存在する空隙がより少なくなる、そのため、加熱および冷却が繰り返されても、ガラス層３が抵抗層２からより剥がれにくくなる。なお、抵抗層２が基体１側からガラス層３側に向かって、組成物が占める面積比率が漸増しているとは、抵抗層２を厚み方向に３等分した際のガラス層３に接する領域である第１領域２ａ、基体１に接する領域である第２領域２ｂ、第１領域２ａおよび第２領域２ｂに位置する中間領域において、それぞれにおいて求めた組成物の面積比率が、第２領域２ｂより中間領域が大きく、中間領域より第１領域２ａが大きいということである。

ここで、抵抗層２の第１領域２ａおよび第２領域２ｂにおける組成物が占める面積比率は、以下の方法で算出すればよい。なお、以下においては、組成物が硼化ランタンである例を挙げて説明する。まず、図１に示すように、回路基板１０を抵抗層２の厚み方向（基体１の厚み方向でもある。）に切断し、この切断面をクロスセクションポリッシャー（ＣＰ）にて研磨した断面を観察面とする。次に、この観察面に対して、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）による面分析を行なう。組成物が硼化ランタンである場合、粒状体として確認される。そして、面分析のカラーマッピングにおいて、粒状体において、硼素とランタンとが同時に検出される箇所を硼化ランタンとみなす。

次に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて上記観察面を撮影する。そして、撮影した写真において、硼化ランタンの箇所を色付けする。次に、硼化ランタンの箇所を色付けした写真を用いて、画像解析ソフト「Ａ像くん」（登録商標、旭化成エンジニアリング（株）製、なお、以降に画像解析ソフト「Ａ像くん」と記した場合、旭化成エンジニアリング
（株）製の画像解析ソフトを示すものとする。）の粒子解析という手法を適用して画像解析を行なうことで、抵抗層２の第１領域２ａおよび第２領域２ｂにおける硼化ランタンが占める面積比率を算出すればよい。なお、「Ａ像くん」の解析条件としては、例えば結晶粒子の明度を「暗」、２値化の方法を「自動」、シェーディングを「有」とすればよい。

なお、抵抗層２とガラス層３とは、ＳＥＭで反射電子像として撮影すれば、抵抗層２とガラス層３との濃淡が異なるため、目視において抵抗層２およびガラス層３の境界は確認することができる。具体的には、反射電子像において、ガラス層３の方が抵抗層２よりも濃い色調を呈する。

抵抗層２における組成物が粒状体の硼化ランタンであるときその大きさは、例えば、円相当径で０．８μｍ以上１０μｍ以下である。

また、抵抗層２における組成物が硼化ランタンであるとき、硼化ランタンは、抵抗層２を構成する全成分１００質量％のうち、硼化ランタンの含有量が５０質量％以上７５質量％以下であってもよい。また、硼化ランタン以外が絶縁成分であってもよい。

ここで、抵抗層２を構成する成分の含有量は、以下の方法で確認すればよい。まず、ＸＲＤを用いて抵抗層２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、抵抗層２を構成する成分を確認する。ここで、硼化ランタン（ＬａＢ_６）であることが確認された場合には、次に、ＩＣＰまたはＸＲＦを用いて、抵抗層２を構成する成分の含有量を算出する。具体的には、ＩＣＰまたはＸＲＦを用いて、抵抗層２に含有されるランタン（Ｌａ）または硼素（Ｂ）の定量分析を行ない、いずれかから硼化ランタン（ＬａＢ_６）に換算することで含有量を算出することができる。

また、本開示の回路基板１０における金属層４は、図１に示すように、抵抗層２のガラス層３側の部位の少なくとも一部を覆っていてもよい。言い換えれば、抵抗層２における第１領域２ａの少なくとも一部を覆っていてもよい。このような構成を満たすときには、金属層４が抵抗層２を覆っていない場合に比べて、ガラスペーストの焼成時に、ガラスペーストおよび抵抗層２の間の部位がさらに加熱されやく、空気が残留しにくいため、ガラス層３と抵抗層２との間に存在する空隙がより少なくなる、そのため、加熱および冷却が繰り返されても、ガラス層３が抵抗層２からより剥がれにくくなる。

ここで、ガラス層３および金属層４を構成する成分の含有量は、上述した抵抗層２を構成する成分の含有量の測定方法と同様に、ＸＲＤ、ＩＣＰおよびＸＲＦ等を用いて算出すればよい。

また、金属層４は、少なくとも一部がガラス層３によって覆われていてもよい。金属層４において、ガラス層３によって覆われている部分は、酸化しにくく、特性が維持されるため、長期にわたる使用ができる。このような構成を満たす回路基板１０は、寿命が長く、信頼性に優れる。

次に、本開示の電子装置は、上記構成の回路基板１０と、この回路基板１０の金属層４上に位置する電子部品と、を備える。このように、本開示の電子装置は、上記構成の回路基板１０を備えていることで、長期間の使用において、信頼性に優れる。

ここで、電子部品としては、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、本開示の回路基板の製造方法の一例について説明する。

まず、基体として、公知の成形方法および焼成方法により、例えば、窒化アルミニウム質セラミックスまたは酸化アルミニウム質セラミックス等のセラミックスを準備する。なお、基体の厚みは、例えば、０．１５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。

次に、抵抗層となる抵抗層ペーストを準備する。ここで、抵抗層ペーストは、硼化ランタン（ＬａＢ_６）粉末と、絶縁成分である無機粉末と、有機ビヒクルとの組み合わせからなる。ここで、有機ビヒクルの含有量は、硼化ランタン粉末および無機粉末の合計１００質量部に対し、２０質量部以上３０質量部以下となるようにする。なお、有機ビヒクルは、抵抗層ペーストの流動性を高める役割を果たすものである。

ここで、無機粉末としては、酸化珪素（ＳｉＯ_２）を主成分とし、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）等のいずれかを含んだガラス粉末を用いればよい。

また、有機ビヒクルは、有機バインダと有機溶剤とを混ぜ合わせたものである。有機バインダとしては、熱分解性の観点から、ポリアクリル酸エステルを用いてもよい。有機溶剤としては、抵抗層ペーストの流動性の観点から、テルピネオールやアルキルセロソルブアセテート類を用いてもよい。なお、有機ビヒクルにおける有機バインダと有機溶剤との質量比は、有機バインダ：有機溶剤＝１５～４０：６０～８５となるようにすればよい。

ここで、抵抗層ペーストとしては、硼化ランタン粉末の含有量を調整した抵抗層ペーストＡ、抵抗層ペーストＢおよび抵抗層ペーストＣの３種類を準備する。このとき、抵抗層ペーストＣは、抵抗層ペーストＡよりも硼化ランタン粉末の含有量を多くする。なお、抵抗層ペーストＡ～Ｃにおける硼化ランタン粉末の合計含有量は、抵抗層ペーストＡ～Ｃにおける硼化ランタン粉末および無機粉末の合計１００質量部に対し、５０質量部以上７５質量部以下となるように調整してもよい。

そして、抵抗層ペーストＡを、基体における所望領域にスクリーン印刷し、乾燥、脱脂を行なう。次に、抵抗層ペーストＢを、基体における抵抗層ペーストＡ上にスクリーン印刷し、乾燥、脱脂を行なう。次に、抵抗層ペーストＣを、基体における抵抗層ペーストＢ上にスクリーン印刷し、乾燥、脱脂を行なう。ここで、抵抗層ペーストＡ～Ｃの各厚みが同じ厚みになるようにスクリーン印刷する。なお、焼成後において、抵抗層の厚みが、例えば、１０μｍ以上３０μｍ以下となるようにすればよい。

次に、８００℃以上９６０℃以下の最高温度で７分以上２０分以下保持して焼成を行なうことで、基体に接して位置する抵抗層が得られ、抵抗層ペーストＣがガラス層に接する領域である第１領域となり、抵抗層ペーストＡが基体に接する領域である第２領域となる。なお、焼成の雰囲気は、窒素雰囲気または大気雰囲気であればよい。

ここで、抵抗層ペーストＡ、Ｃにおける硼化ランタン粉末の含有量を適宜調整することで、第１領域における硼化ランタンが占める面積比率を、第２領域における硼化ランタンが占める面積比率よりも２５面積％以上多くしたり、第１領域における硼化ランタンが占める面積比率を７０面積％以上としたり、基体側からガラス層側に向かって、組成物が占める面積比率が漸増させたりすることができる。

次に、公知の金属、例えば銅等を主成分とする金属ペーストを用いて、基体上において、抵抗層に接して並んで位置するように金属ペーストをスクリーン印刷する。ここで、抵抗層の少なくとも一部を覆うように、金属ペーストをスクリーン印刷してもよい。次に、金属ペーストを乾燥させた後、窒素雰囲気において焼成することで、基体上に、抵抗層に接して並んで位置する金属層を得る。なお、金属層の厚みは、例えば、５μｍ以上２５μｍ以下であればよい。また、金属層の厚みを所望の厚みとするために、スクリーン印刷、乾燥および焼成を繰り返したり、スクリーン印刷および乾燥までの工程を繰り返したりした後に一括して焼成してもよい。

また、金属層の表面に対して、部分的にめっき処理を行なってもよい。このようにめっき処理を行なうことによって、電子部品やボンディングワイヤ等との密着がしやすくなり、酸化による金属層の腐蝕を抑制することができる。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。

次に、Ｒ_２Ｏ－Ｂ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系（Ｒ：アルカリ金属元素）、Ｒ_２Ｏ－ＳｉＯ_２－Ｂ_２Ｏ_３－Ｂｉ_２Ｏ_３系のいずれかを主成分とするガラス粉末と有機ビヒクルとを混ぜ合わせたガラスペーストを準備し、抵抗層、金属層および基体の所望領域を覆うように印刷し、乾燥、脱脂、焼成を行うことによってガラス層を形成し、本開示の回路基板を得る。なお、ガラス層の厚みは、例えば、１０μｍ以上２０μｍ以下であればよい。また、ガラスペーストには、酸化チタンおよび酸化ジルコニウムの少なくともいずれかを含有させてもよい。

また、本開示の回路基板の作製においては、分割溝が形成された基体を用いて、上述した方法により抵抗層、金属層およびガラス層を形成し、その後分割すれば、多数個の回路基板を効率よく作製可能である。

次に、本開示の電子装置については、上述した回路基板において、ガラス層に覆われていない金属層上に電子部品を搭載することにより得ることができる。

以下に、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。

抵抗層の第１領域および第２領域において、硼化ランタンが占める面積比率が異なる試料を作製し、ヒートサイクル試験による抵抗層およびガラス層の密着強度を評価した。

まず、公知の成形方法および焼成方法により、酸化アルミニウム質セラミックスからなる基体を準備した。なお、基体の厚みは、０．６ｍｍとした。

次に、抵抗層となる３種類の抵抗層ペーストＡ、Ｂ、Ｃを準備した。抵抗層ペーストＡ、Ｂ、Ｃは、硼化ランタン粉末と、絶縁成分としての無機粉末と、有機ビヒクルとを含有しており、無機粉末としてはＳｉＯ_２－ＺｎＯ－Ｂ_２Ｏ_３系ガラスを用いた。ここで、焼成後において、抵抗層ペーストＣがガラス層に接する領域である第１領域、抵抗層ペーストＡが基体に接する領域である第２領域となるが、第１領域および第２領域における硼化ランタンが占める面積比率が表１に値になるように、抵抗層ペーストＡ、Ｃにおける硼化ランタン粉末と無機粉末との配合比を調整した。なお、抵抗層ペーストＢにおける硼化ランタン粉末と無機粉末との配合比は、抵抗層ペーストＡ～Ｃにおける硼化ランタン粉末の合計含有量が、抵抗層ペーストＡ～Ｃにおける硼化ランタン粉末および無機粉末の合計１
００質量部に対し、５０質量部以上７５質量部以下となるように、適宜調整した。

また、有機ビヒクルは、有機バインダとしてのポリアクリル酸エステルと有機溶剤としてのテルピネオールを混ぜ合わせたものを用いた。また、有機バインダと有機溶剤との質量比は、有機バインダ：有機溶剤＝３０：７０となるようにした。そして、抵抗層ペーストＡ～Ｃにおける有機ビヒクルの含有量は、硼化ランタン粉末および無機粉末の合計１００質量部に対し、２０質量部となるようにした。

次に、抵抗層ペーストＡを、基体における所望領域にスクリーン印刷し、乾燥、脱脂を行なった。次に、抵抗層ペーストＢを、基体における抵抗層ペーストＡ上にスクリーン印刷し、乾燥、脱脂を行なった。次に、抵抗層ペーストＣを、基体における抵抗層ペーストＢ上にスクリーン印刷し、乾燥、脱脂を行なった。ここで、抵抗層ペーストＡ～Ｃの各厚みが同じ厚みになるようにスクリーン印刷した。なお、焼成後において、抵抗層の厚さ×縦×横が、２４μｍ×３ｍｍ×３ｍｍとなるようにした。その後、窒素雰囲気下で９００℃の最高温度で１５分保持する焼成を行ない、抵抗層を得た。

次に、金属層となる金属ペーストを以下の手順で作製した。まず、金属としての銅粉末と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、基体上において、抵抗層の端部に接するように金属ペーストをスクリーン印刷する。ここで、金属ペーストは、抵抗層の端部の上を覆うようにした。次に、金属ペーストを乾燥させた後、窒素雰囲気で９００℃の最高温度で１０分保持する焼成を行ない、金属層を得た。なお、金属層の厚さ×縦×横は、１６μｍ×５ｍｍ×５ｍｍとした。

次に、Ｒ_２Ｏ－Ｂ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系（Ｒ：アルカリ金属元素）のガラス粉末を準備した。また、酸化チタン粉末を準備し、酸化チタン粉末が、ガラス粉末１００質量部に対して１５質量部となるように秤量した。

次に、有機ビヒクルを準備し、ガラス粉末、酸化チタン粉末、有機ビヒクルを所望量秤量して混合することにより、ガラスペーストを作製した。このときの配合量としては、ガラス粉末および酸化チタン粉末の合計で７０質量部とし、残部を有機ビヒクルとした。

そして、得られたガラスペーストを、抵抗層、金属層および基体の所望領域を覆うように印刷し、乾燥、脱脂、焼成することでガラス層を形成し、各試料を得た。なお、ガラス層の厚さ×縦×横は、１６μｍ×６ｍｍ×６ｍｍとなるようにした。

次に、各試料における、抵抗層の第１領域および第２領域の硼化ランタンが占める面積比率を、以下の方法で算出した。まず、各試料を抵抗層の厚み方向に切断し、この切断面をＣＰにて研磨した断面を観察面とした。次に、この観察面に対して、ＥＰＭＡによる面分析を行なった。そして、面分析のカラーマッピングにおいて、硼素とランタンとが同時に検出される箇所を硼化ランタンとみなした。

次に、ＳＥＭを用いて上記観察面を撮影し、撮影した写真において、硼化ランタンの箇所を色付けした。次に、硼化ランタンの箇所を色付けした写真を用いて、画像解析ソフト「Ａ像くん」の粒子解析という手法を適用して画像解析を行なうことで、抵抗層の第１領域および第２領域における硼化ランタンが占める面積比率を算出した。なお、「Ａ像くん」の解析条件としては、結晶粒子の明度を「暗」、２値化の方法を「自動」、シェーディングを「有」とした。

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、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、抵抗層からガラス層が剥離しているか否かを確認した。そして、抵抗層からガラス層が剥離する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。具体的には、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（８位）とした。ここで、必要サイクル数が多い程、加熱および冷却が繰り返されても、ガラス層が抵抗層から剥がれにくいことを意味する。

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．２～８の順位が高かった。このことから、第１領域における硼化ランタンが占める面積比率が、第２領域における硼化ランタンが占める面積比率よりも多ければ、加熱および冷却が繰り返されても、ガラス層が抵抗層から剥がれにくいことがわかった。

また、試料Ｎｏ．２に比べて、試料Ｎｏ．３～８の順位が高かった。このことから、第１領域における硼化ランタンが占める面積比率が、第２領域における硼化ランタンが占める面積比率よりも２５面積％以上多ければ、加熱および冷却が繰り返されても、ガラス層が抵抗層からより剥がれにくくなることがわかった。

また、試料Ｎｏ．３、４に比べて、試料Ｎｏ．５～８の順位が高かった。このことから、第１領域における硼化ランタンが占める面積比率が、７０面積％以上であることで、加熱および冷却が繰り返されても、ガラス層が抵抗層からより一層剥がれにくくなることがわかった。

さらに、実施例１における硼化ランタンに変えて、窒化タンタル、コンスタンタンを用いて同様の確認を行なったところ、同じ傾向の結果が得られた。

金属層の形成箇所が異なる試料を作製し、ヒートサイクル試験による抵抗層およびガラ
ス層の密着強度を評価した。

なお、表２の試料Ｎｏ．１０の作製方法としては、抵抗層の端部の上を覆うように、金属ペーストをスクリーン印刷してこと以外は、実施例１のＮｏ．８と同じ作製方法で作製した。また、表２には、実施例１の試料Ｎｏ．８を、試料Ｎｏ．９として記載している。

そして、各試料に対して、ヒートサイクル試験を実施例１と同じ方法で行ない、順位付けした。

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．９に比べて試料Ｎｏ．１０の順位が高かった。このことから、金属層が、抵抗層の少なくとも一部を覆っていれば、加熱および冷却が繰り返されても、ガラス層が抵抗層からより剥がれにくくなることがわかった。

さらに、実施例１における硼化ランタンに変えて、炭化タングステン、酸化ルテニウムを用いて同様の確認を行なったところ、同じ傾向の結果が得られた。

１：基体
２：抵抗層
２ａ：第１領域
２ｂ：第２領域
３：ガラス層
４：金属層
１０：回路基板

Claims (7)

1. セラミックスからなる基体と、
   該基体上に接して位置する抵抗層と、
   該抵抗層上に接して位置するガラス層と、
   前記基体上に位置するとともに、前記抵抗層に接して並んで位置する金属層と、を備え、
   前記抵抗層は、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する組成物を含有し、
   前記抵抗層は、該抵抗層を厚み方向に３等分した際の前記ガラス層に接する領域を第１領域、前記基体に接する領域を第２領域としたとき、
   前記第１領域における前記組成物が占める面積比率が、前記第２領域における前記組成物が占める面積比率よりも多く、
   前記第１領域における前記組成物が占める面積比率が、前記第２領域における前記組成物が占める面積比率よりも２５面積％以上多い、回路基板。
2. 前記第１領域における前記組成物が占める面積比率は、７０面積％以上である、請求項１に記載の回路基板。
3. 前記抵抗層は、前記基体側から前記ガラス層側に向かって、前記組成物が占める面積比率が漸増している、請求項１または請求項２に記載の回路基板。
4. 前記金属層は、前記抵抗層における前記第１領域の少なくとも一部を覆っている、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回路基板。
5. 前記金属層は、主成分が銅であり、前記組成物は、銅を含んでいる、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の回路基板。
6. 前記金属層は、少なくとも一部が前記ガラス層によって覆われている、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の回路基板。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の回路基板と、該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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