JPH11186681A - 電子部品搭載基板 - Google Patents

電子部品搭載基板

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JPH11186681A
JPH11186681A JP35599097A JP35599097A JPH11186681A JP H11186681 A JPH11186681 A JP H11186681A JP 35599097 A JP35599097 A JP 35599097A JP 35599097 A JP35599097 A JP 35599097A JP H11186681 A JPH11186681 A JP H11186681A
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wiring conductor
conductor film
film
thickness
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洋一 牧野
Akihiro Sakanoue
聡浩 坂ノ上
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ag系の導体とAu系導体との直接の重ね合
わせても、安定して接続することができるとともに、A
gの移行距離を最小にすることができる電子部品搭載基
板を提供することにある。 【解決手段】 ガラス−セラミックから成る基体1の表
面に、Au系導体からなる第1表面配線導体膜21の一
部にAg系導体からなる第2表面配線導体膜22が接合
した表面配線を一体的に焼き付けし、電子部品5を接続
して成る電子部品搭載基板である。前記第1表面配線導
体21と第2表面配線導体22との重ね合わせ部yは、
表面配線導体膜21の延在方向に約150μm以上の長
さで、且つ第2表面配線導体膜22の厚みが第1表面配
線導体膜21の厚みの1.5倍以上に設定するととも
に、第1表面配線導体膜21の該重ね合わせ部yと電子
部品5との接続部分xとの間隔が150〜300μmに
設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスセラミック
材料を用いて、低温、例えば800〜1050℃で焼成
可能な回路基板の表面に所定電子部品を搭載した電子部
品搭載基板に関するものである。
【0002】
【従来技術】ガラスセラミック材料を用いた回路基体
(単層又は、多層構造)は、800〜1050℃で焼成
することができることから、内部や表面に低抵抗の導体
材料(低融点金属材料)であるAu、Ag、Cuを主成
分として導体材料を用いて、一体的に焼成できるという
利点がある。
【0003】これにより、回路基板の低コスト化が可能
となる。また、低抵抗の導体材料の配線導体により、回
路の高速化、高周波化に対応しやすくなる。
【0004】上述の低温で焼成可能な基体材料は、低融
点結晶化ガラス成分とセラミックなどの無機物フィラー
とから構成される。この低融点結晶化ガラス成分は、焼
成によって、コージェライト、ムライト、アノートサイ
ト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイ
ト、ドロマイト、ペタライト、オオスミライト及びその
置換誘電体等の所定結晶相のうち少なくとも1種類を析
出し得るものである。
【0005】無機物フィラーは、クリストバライト、石
英、コランダム(αアルミナ)等が例示できる。
【0006】また、導体材料は、Ag粉末、Cu粉末、
Au粉末等の低抵抗材料を主体とし、ガラスフリット、
有機ビヒクルを混練した導電性ペーストによって形成さ
れている。
【0007】ここで、Auの導体膜は、導電性に優れ、
化学的にも安定で、且つ基板との接着性も良く、特に、
電子部品とAlやAuのワイヤーを用いて安定的に接続
でき、特に耐候性に優れているが、非常に高価であると
いう難点がある。また、Cu導体は主成分のCu粉末は
安価で導電性にも優れるが、還元雰囲気での焼成が必要
となるため焼成工程が高価になる。さらに、Agはマイ
グレーションをおこしやすいという問題があるものの、
導電性に優れ、基体との接着性も良く、耐久性にも優
れ、且つ主成分のAg粉末は比較的安価で焼成も大気中
で行うことができ、基体の焼成条件と簡単に合致させる
ことができるという利点を有する。尚、Agのマイグレ
ーションに対しては、Ag−PdなどのAg系材料を用
いたり、また、マイグレシーョンが発生しないように、
構造的に離したりすることにより、解決していた。
【0008】このように内部配線導体や表面配線導体膜
にAg系を用いた多層回路基板において、例えば、多層
回路基板の表面にICチップや弾性表面波装置などの電
子部品素子を搭載し、特に、ボンディング細線によって
電気的な接続するにあたり、ボンディング細線の材料で
あるAuやAlなどとAg系材料の表面配線導体膜とが
安定して接合することができないという問題点があっ
た。
【0009】このボンディング細線性の向上のために、
表面配線導体をAu系導体からなる導体膜で構成するこ
とが考えられるが、これでは非常に高価なものとなって
しまう。そこで、表面配線導体として、2種類の導体材
料、即ち、主にボンディング細線によって電気的な接続
するためのAu系導体からなる第1表面配線導体膜と、
主に配線パターンを構成する安価なAg系導体からなる
第2表面配線導体膜とで構成することが考えられる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
表面配線導体にAu系導体からなる第1表面配線導体膜
とAg系導体からなる第2表面配線導体膜とを有する場
合には、所定回路配線を達成するために、両者を接続し
なくてはならない。
【0011】具体的には、Au系導体からなる第1表面
配線導体膜上の一部に、Ag系導体からなる第2表面配
線導体膜を重ね合わせる構造が必要となる。
【0012】このような、Au系導体からなる第1表面
配線導体膜とAg系導体からなる第2表面配線導体膜と
を同時に焼成形成すると、上述の重ね合わせ部で、Ag
粒子の移行(拡散)問題が発生してしまう。この移行が
発生してしまうと、Au系導体からなる第1表面配線導
体膜とAg系導体からなる第2表面配線導体膜との接合
が弱くなったり、また、Ag粒子がAu系導体膜に拡散
して、ボンディングワイヤの接続部分にまで達すると、
ボンディングワイヤによる接合ができないという問題が
あった。
【0013】このAgの移行を抑えるために、従来で
は、Au系導体からなる第1表面配線導体膜とAg系導
体からなる第2表面配線導体膜との界面部分に、Niなど
のメッキ層を介在させて、Ag粒子のAu系導体膜への
移行を防止し、接続信頼性を維持していた(特開平62
−279695号)。
【0014】しかし、このような構造では、導電性ペー
ストの印刷、焼き付けという厚膜技法とは全く異質なメ
ッキ処理を行う必要があり、生産性が非常に低いものと
なってしまう。
【0015】また、Au系導体からなる第1表面配線導
体膜とAg系導体からなる第2表面配線導体膜どを直接
を接続する場合には、Au系導体からなる第1表面配線
導体膜の少なくともAg粒子の移行距離を考慮して、重
ね合わせ部のエッヂからボンディングワイヤの接続部に
までの間の間隔を300〜500μm以上離していた。
【0016】本発明は、上述の問題に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、Ag系の導体とAu系導体と
の直接の重ね合わせを行っても、安定した接続が達成で
きるとともに、Agの移行距離を最小にすることがで
き、もって、小型化が可能な電子部品搭載基板を提供す
ることにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ガラス
−セラミックから成る基体の表面に、Au系導体からな
る第1表面配線導体膜を被着し、該第1表面配線導体膜
の一部にAg系導体からなる第2表面配線導体膜を重ね
合わせて被着して一体的に焼き付けた表面配線を形成す
るとともに、前記第1表面配線導体膜に電子部品を電気
的に接続して成る電子部品搭載基板において、前記第1
表面配線導体と第2表面配線導体とは、第1表面配線導
体膜の延在方向に約150μm以上の長さで重ね合わさ
れ、前記第2表面配線導体膜の厚みは第1表面配線導体
膜の厚みの1.5倍以上であり、且つ第1表面配線導体
膜と第1表面配線導体膜の重ね合わせのエッヂ部から電
子部品の接続部分までの間隔が150〜300μmであ
ることを特徴とする電子部品搭載基板である。
【0018】
【作用】本発明において、電子部品を搭載する回路基板
は、基体の材料がガラス−セラミック材料からなるた
め、基体、Ag導体及びAu系導体とを低温で一体的に
焼成することができる。
【0019】また、表面配線導体が、厚膜技法によって
形成されたAu系導体からなる第1表面配線導体膜とA
g系導体からなる第2表面配線導体膜とで構成されてお
り、その間には、メッキ処理工程が不要であるため、製
造工程が煩雑することが一切ない。
【0020】また、Au系導体からなる第1表面配線導
体膜の一部にAg系導体からなる第2表面配線導体膜が
重ね合わされ、この重ね合わせ部分の厚みにおいて、A
g系導体からなる第2表面配線導体膜の厚み(図2
(a)のt2 )がAu系導体からなる第1表面配線導体
膜の厚み(図2(a)のt1 )の1.5倍以上となって
いる。このため、Ag粒子がAu系導体からなる第1表
面配線導体膜に移行しても、重ね合わされた部分の接合
強度が大きく劣化しない。逆にAg系導体からなる第2
表面配線導体膜上にAu系導体からなる第1表面配線導
体膜を被着した場合には、Ag粒子の移行により、Au
系導体からなる第1表面配線導体膜が浮いた状態となっ
てしまう。この点、本発明のようにAu系導体からなる
第1表面配線導体膜上にAg系導体からなる第2表面配
線導体膜を被着した場合には、Ag系導体からなる第2
表面配線導体膜が浮いた状態とならないためである。
【0021】また、前記第1表面配線導体と第2表面配
線導体との重ね合わせ部分の長さ(図2(a)のΔl
は、第1表面配線導体膜の延在方向に約150μm以上
としている。重ね合わせ部分の長さΔlが150μm以
上であるため、Ag系粒子の移行が発生しても、安定し
た接合強度が維持できる。また、一般に、重ね合わせ部
分の長さΔlが長くなれば、Agの移行距離が増加して
好ましくないように思えるが、実際には、約150μm
以上であっも、Agの拡散距離は延びないことを知見し
た。尚、重ね合わせ部分の長さΔlが150μm未満、
例えば、100μmでは、Au系導体からなる第1表面
配線導体膜上のAg系導体からなる第2表面配線導体膜
の重ね合わせ部分の界面のみならず、Au系導体からな
る第1表面配線導体膜の側部を覆うAg系導体からなる
第2表面配線導体膜からAg粒子が拡散してしまい、移
行距離が著しく延びてしまう。
【0022】従って、両表面配線導体膜の重ほ合わせ部
分(図2(a)のy)のエッヂと電子部品との接続部分
(図2(a)のx)との間隔(図2のΔx)は、この拡
散距離によって決定されるものであり、重ね合わせ部長
さ150μm以上とすることで、移行距離を極小化する
ことができる。しかし、重ね合わせ部分の長さΔlを無
限大と想定すると、回路基板の小型化が達成できない。
【0023】この回路基板を従来の回路基板に比較して
充分に小型化すること考慮した場合、両表面配線導体膜
の重ね合わせ部分のエッヂと電子部品との接続部との間
隔Δxを300μm以下とする。
【0024】以上のことから、電子部品がボンディング
ワイヤによって接続する第1表面配線導体膜及び第2表
面配線導体膜とを総合的に考えると、前記第1表面配線
導体と第2表面配線導体との重ね合わせ部yは、第1表
面配線導体膜の延在方向に約150μm以上の重ね合わ
せ部の長さΔlで、該第2表面配線導体膜の厚みt2
第1表面配線導体膜の厚みt1 の1.5倍以上に設定す
るとともに、重ね合わせ部yと電子部品との接続部分x
との間隔Δxを150〜300μm以内に設定すること
により、安定接合した重ね合わせ部y、信頼性の高いボ
ンディングワイヤの接続が可能で、且つ基板の小型化が
達成される。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、本発明の電子部品搭載基板
を図面に基づいて説明する。図1は、本発明に係る電子
部品搭載基板の断面図であり、図2は第1表面配線導体
膜の周囲部分の平面図である。
【0026】図1において、10は回路基板であり、1
は基体(以下、積層体という)、21はAu系導体から
なる第1表面配線導体膜、22はAg系導体からなる第
2表面配線導体膜、3は内部配線導体膜、4はビアホー
ル導体であり、5は積層体1に搭載し、ボンディングワ
イヤWによって接続される電子部品である。尚、6は、
第1表面配線導体膜21や第2表面配線導体膜22に半
田などによって接続される電子部品である。
【0027】積層体1は、ガラス−セラミック材料から
なる誘電体層1a〜1eであり、誘電体層1a〜1eの
各層間には、所定回路網を達成する配線パターンや容量
成分を発生する容量電極や所定インダクタンス成分を形
成するストリップライン、シールドやグランドしたりす
るグランド導体膜などの内部配線導体膜3が配置されて
いる。また、誘電体層1a〜1eには、その層の厚み方
向を貫くビアホール導体4が形成されている。例えば、
誘電体層1b〜1dに形成されるビアホール導体4は、
主に、内部配線導体膜3どうしを接続するものであり、
誘電体層1a、1cに形成されるビアホール導体4は、
主に、内部配線導体膜3とAg系導体からなる第2表面
配線導体膜22とを接続するものである。
【0028】この積層体1を構成する誘電体層1a〜1
eは、例えば850〜1050℃前後の比較的低い温度
で焼成可能にするガラス−セラミック材料からなる。具
体的なセラミック材料としては、クリストバライト、石
英、コランダム(αアルミナ)、ムライト、コージライ
トなどが例示できる。また、ガラス材料として複数の金
属酸化物を含むガラスフリットを焼成処理することによ
って、コージェライト、ムライト、アノーサイト、セル
ジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマ
イト、ペタライトやその置換誘導体の結晶を少なくとも
1種類を析出するものである。そして、焼結終了状態に
おいては、セラミック粉末の界面部分にガラス成分が充
填されるように形成されている。尚、誘電体層の厚み
は、例えば100〜300μm程度である。
【0029】内部配線導体膜3、ビアホール導体4は、
Ag系(Ag単体、Ag−PdなどのAg合金)など導
体膜(導体)からなり、内部配線導体膜3の厚みは8〜
15μm程度であり、ヒ゛アホール 導体4の直径は任意な値
とすることができるが、例えば直径は 80〜250μ
mである。
【0030】また、積層体1の表面には、2種類の表面
配線導体膜21、22が形成されている。第1表面配線
導体膜21は、Au系(Au単体、Au−Pd、Au−
PtなどのAu合金)導体膜からなる。第2表面配線導
体膜22は、Ag系(Ag単体、Ag−PtなどのAg
合金)導体膜からなる。
【0031】第1表面配線導体膜21は、主に、ボンデ
ィングワイヤによって電気的に接続される電子部品5、
例えば、ICチップや弾性表面波装置のボンディングパ
ッドとして用いられる。
【0032】第2表面配線導体膜22は、主に表面の回
路配線を構成するとともに、半田を介して接合される電
子部品6の接続パッドとなったり、また、厚膜抵抗膜、
厚膜コンデンサ素子の端子電極となる。特に、内部配線
導体膜3との接続において、この第2表面配線導体膜2
2は誘電体層1aから露出するビアホール導体4に重ね
合わせする。
【0033】積層体1の表面において、第1表面配線導
体膜21と第2表面配線導体膜22との重ね合わせ部y
の構造は、図2(a)(b)に示すように、Au系導体
からなる第1表面配線導体膜21の一部に、第2表面配
線導体膜22が直接重ね合わされて、両者の接合が達成
される。
【0034】ここで、第2表面配線導体膜22の膜厚t
2 は、25μm以上であり、第1表面配線導体膜の膜厚
1 は10〜15μm程度である。尚、第2表面配線導
体膜22の膜厚さ2 は、少なくとも第1表面配線導体膜
21との重ね合わせ部yまたはその周囲の膜厚であり、
重ね合わせ部y以外の部位では、10〜15μm程度と
Au系導体からなる第1表面配線導体膜21と同一の厚
みとしても構わない。
【0035】このような重ね合わせ部yは、第1表面配
線導体膜21となるAu系導電性ペーストを未焼成状態
の積層体1の表面に印刷・乾燥した後、第2表面配線導
体膜2となるAg系導電性ペーストを用いて、第1表面
配線導体膜21となる導体膜上に一部が重ね合わせする
ように印刷・後乾燥し、積層体1とともに、第1表面配
線導体膜21となる導体膜、第2表面配線導体膜22と
なる導体膜を同時に焼成することにより形成することが
できる。
【0036】電子部品5は、ICチップ、SAWフィル
タ、SAW共振器などの弾性表面波装置であり、積層体
1の表面に機械的に固定した後、電子部品5の入出力電
極と第1表面配線導体膜21との間をボンディングワイ
ヤWによって電気的に接続するものである。
【0037】電子部品6は、半田などによって第1表面
配線導体膜21や第2表面配線導体膜22に接続される
電子部品であり、例えばチップコンデンサ、チップ抵
抗、コイルなどの受動部品やトランジスタ、発振部品な
どの能動部品などが例示できる。
【0038】次に、上述の電子部品搭載基板の製造方法
を説明する。
【0039】まず、誘電体層1a〜1eとなるガラス−
セラミック材料から成るグリーンシートを形成する。具
体的には、アルミナセラミック粉末、低融点ガラス成分
のフリット、有機バインダ、有機溶剤を均質混練したス
ラリーを、ドクターブレード法によって所定厚みにテー
プ成形して、所定大きさに切断してシートを作成する。
【0040】セラミック粉末は、平均粒径1.0〜6.
0μm、好ましくは1.5〜4.0μmに粉砕したもの
を用いる。尚、セラミック材料は2種以上混合して用い
られてもよい。低融点ガラス成分のフリットは、焼成処
理することによってコージェライト、ムライト、アノー
サイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマ
イト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶
やスピネル構造の結晶相を析出するものであればよく、
例えば、B2 3 、SiO2 、Al2 3 、ZnO、ア
ルカリ土類酸化物を含むガラスフリットが挙げられる。
このようなガラスフリットは、ガラス化範囲が広くまた
屈伏点が600〜800℃付近にあるため、850〜1
050℃程度の低温焼成に適し、Ag系内部配線導体
3、ビアホール導体4、Au系導体からなる第1表面配
線導体膜21、Ag系導体からなる第2表面配線導体膜
22となる導体膜との焼結挙動が近似している。尚、こ
のガラスフリットの平均粒径は、1.0〜6.0μm、
1.5〜3.5μmである。また、上述のセラミック材
料とガラス材料との構成比率は、850〜1050℃の
比較的低温で焼成するために、セラミック材料が10〜
60wt%、好ましくは30〜50wt%であり、ガラ
ス材料が90〜40wt%、好ましくは70〜50wt
%である。有機バインダは、固形分(セラミック粉末、
低融点ガラス成分のフリット)との濡れ性も重視する必
要があり、比較的低温で且つ短時間の焼成工程で焼失で
きるように熱分解性に優れたものが好ましく、アクリル
酸もしくはメタクリル酸系重合体のようなカルボキシル
基、アルコール性水酸基を備えたエチレン性不飽和化合
物が好ましい。溶剤として、有機系溶剤、水系溶剤を用
いることができる。例えば、有機溶剤の場合には、2.2.
4-トリメチル-1. 3-ペンタンジオールモノイソベンチー
トなどが用いられ、水系溶剤の場合には、水溶性である
必要があり、モノマー及びバインダには、親水性の官能
基、例えばカルボキシル基が付加されている。その付加
量は酸価で表せば2〜300であり、好ましくは5〜2
00である。付加量が少ない場合は水への溶解性、固定
成分の粉末の分散性が悪くなり、多い場合は熱分解性が
悪くなるため、付加量は、水への溶解性、分散性、熱分
解性を考慮して、上述の範囲で適宜付加される。
【0041】次に、誘電体層1a〜1eとなるグリーン
シートには、各層のビアホール導体4の形成位置に対応
して、所定径の貫通穴をパンチングによって形成する。
【0042】次に、グリーンシートの貫通穴に、ビアホ
ール導体4となるAg系導体をAg系導電性ペーストの
印刷により充填するとともに、誘電体層1b〜1eとな
るグリーンシート上に、各内部配線導体3となる導体膜
をAg系導電性ペーストの印刷印刷し、乾燥処理を行
う。
【0043】ここで、ビアホール導体4となる導体、内
部配線導体3となる導体はAg系導電性ペーストを用い
て形成される。このAg系導電性ペーストは、Ag系
(Ag単体、Ag−PdなどのAg合金)粉末、ホウ珪
酸系低融点ガラスフリット、エチルセルロースなどの有
機バインダー、溶剤を均質混合したものが用いられる。
【0044】また、誘電体層1aなるグリーンシート上
に、第1表面配線導体膜21となる導体膜を表面配線用
のAu系導電性ペーストを用いて印刷し、乾燥処理を行
い、続いて、第2表面配線導体膜22となる導体膜を表
面配線用のAg系導電性ペーストを用いて印刷し、乾燥
処理を行う。両者の接続部、即ち、第1表面配線導体膜
21となる導体膜上に、第2表面配線導体膜22となる
導体膜が直接重ね合わされて成る接続部(重ね合わせ
部)yにおいて、第2表面配線導体膜22となる導体膜
の厚みt2 を、第1表面配線導体膜21となる導体膜の
厚みt1 の1.5以上にしなくてはならない。このた
め、この重ね合わせ部yにおいて、第2表面配線導体膜
22となる導体膜を印刷した回数の1.5 倍以上の回数を
施して、第2表面配線導体膜22となる導体膜の厚みt
2 が第1表面配線導体膜の厚みt1 の1.5 倍以上となる
ように印刷を行う。
【0045】ここで、Ag系導体からなる第2表面配線
導体膜22を形成するためのAg系導電性ペーストは、
Ag系(Ag単体、Ag−PtなどのAg合金)粉末、
Pt粉末、ガラス粉末成分(以下、基板材料のガラス成
分と混同を避けるために無機バインダーという)、有機
バインダ、溶剤を均質混合したものが用いられる。ま
た、Au系導体からなる第1表面配線導体膜21を形成
するためのAu系導電性ペーストは、Au系(Au単
体、Au−Pd、Au−PtなどのAu合金)粉末、無
機バインダ(以下、基板材料のガラス成分と混同を避け
るために無機バインダーという)、有機バインダ、溶剤
を均質混合したものが用いられる。
【0046】尚、Au系導体からなる第1表面配線導体
膜21、Ag系導体からなる第2表面配線導体膜22を
形成する導電性ペーストには、積層体1とのアンカー効
果のために接続強度を向上させるために、V2 5 粉末
を各金属成分100重量部に対して、0.2〜1.0w
t%添加すると、積層体1との接着強度が向上して望ま
しい。
【0047】このようにして内部配線導体3、ビアホー
ル導体4を有する誘電体層1b〜1eとなるグリーンシ
ート及びAu系導体からなる第1表面配線導体膜21と
なる導体膜、Ag系導体からなる第2表面配線導体膜2
2となる導体膜を有する誘電体層1aとなるグリーンシ
ートを、積層体1の誘電体層1a〜1eの積層順に応じ
て積層一体化する。
【0048】次に、未焼成の積層体を、酸化性雰囲気ま
たは大気雰囲気で焼成処理する。焼成処理は、脱バイン
ダ過程と焼結過程からなる。
【0049】脱バインダ過程は、誘電体層1a〜1eと
なるグリーンシート、内部配線導体3となる導体膜、ビ
アホール導体4となる導体、第1表面配線導体膜21と
なる導体膜、第2表面配線導体膜22となる導体膜に含
まれる有機成分を焼失するためのものであり、例えば5
80℃以下の温度領域で行われる。
【0050】また、焼結過程は、グリーンシートのガラ
ス成分を結晶化させると同時にセラミック粉末の粒界に
均一に分散させ、積層体に一定強度を与え、内部配線導
体3となる導体膜、ビアホール導体4となる導体、表面
配線導体膜21、22となる導体膜の導電材料の金属粉
末、AgまたはAu粉末を粒成長させて、低抵抗化さ
せ、誘電体層1a〜1eと一体化させるものである。こ
れは、ピーク温度850〜1050℃に達するまでに行
われる 。
【0051】この工程で、内部に内部配線導体3、ビア
ホール導体4が形成され、且つ表面に表面配線導体膜2
1、22が形成された積層体1が達成されることにな
る。
【0052】所定形状の絶縁保護膜を形成して、各種電
子部品6を半田などで接合・実装を行う。さらに、第1
表面配線導体膜21上にICチップなどの電子部品5を
搭載して、第1表面配線導体膜21との間にAl又はA
uのボンディング細線Wを介して、ワイヤボンディング
接合を行う。
【0053】これにより、図1に示す電子部品搭載基板
が達成することになる。
【0054】本発明のAu系導体からなる第1表面配線
導体膜21とAg系導体からなる第2表面配線導体膜2
2との重ね合わせ部yで重要なことは、第1に、Au系
導体からなる第1表面配線導体膜21上にAg系導体か
らなる第2表面配線導体膜22が重ね合わされているこ
とである。
【0055】第2に、第1表面配線導体膜21と第2表
面配線導体膜22との重ね合わせ部yは、第1表面配線
導体膜21の延在方向に約150μm以上の長さΔlで
重ね合わされていることである。
【0056】第3に、重ね合わせ部yのAg系導体から
なる第2表面配線導体膜22の厚みt2 が第1表面配線
導体膜21の厚みt1 の1.5倍以上に設定することで
ある。
【0057】第4に、第1表面配線導体膜21と第2表
面配線導体膜22との重ね合わせ部yのエッヂと、電子
部品5から延びるボンディングワイヤWとの接続部分x
との間隔Δxが150〜300μm以内に設定されてい
ることである。
【0058】第1表面配線導体膜21上に第2表面配線
導体膜22が直接重ね合わされてなる構造では、焼成処
理により、Ag系導体からなる第2表面配線導体膜22
のAg粒子がAu系導体からなる第1表面配線導体膜2
1に拡散(Agの移行)が発生する。
【0059】この時、積層体1の表面に、Au系導体か
らなる第1表面配線導体膜21上に所定厚みさのAg系
導体からなる第2表面配線導体膜22を重ね合わせ、且
つ重ね合わせ部yの長さΔlを所定値に設定すると、A
g粒子の移行距離を有効に抑えることができ、重ね合わ
せ部yでの安定接合に維持でき、ディングワイヤWの接
合不良を有効に抑えることができる。
【0060】ここで、例えば、積層体1の表面にAg系
導体からなる表面配線導体膜を形成し、その上にAu系
導体表面配線導体膜を重ね合わせた構造(本発明と逆の
構造)では、Ag系導体、Au系導体の厚みにかかわら
ず、Au系導体からなる表面配線導体膜が浮いた状態に
となり、接合強度を大きく低下してしまう。例えば、約
0.5kgf/2mm角の力で簡単に剥離してしまう。
【0061】従って、重ね合わせ部yは、接合強度の維
持のために、Au系導体からなる第1表面配線導体膜2
1上にAg系導体からなる第2表面配線導体膜22を形
成することが重要である。
【0062】次に、重ね合わせ部yの厚みに関しても、
Ag系導体からなる第2表面配線導体膜22の厚みt2
を、Au系導体からなる第1表面配線導体膜21の厚み
1に比較して1.5倍以上としている。これも、Ag
粒子の移行が発生しても、安定した電気的な接続と強固
な接合強度を達成するものであり、1.5倍未満では、
電気的な接続が不安定になり、しかも、約0.5kgf
/2mm角の力で簡単に剥離してしまう。
【0063】次に、第1表面配線導体膜21と第2表面
配線導体膜22との重ね合わせ部yにおける第1表面配
線導体膜21の延在方向の重ね合わせ部yの長さΔlに
ついて検討した。
【0064】この重ね合わせ部yの長さΔlは、Agの
移行距離を大きな関係がある。これより、ボンディング
ワイヤWの接続部xと重ね合わせ部yとの間隔Δxを大
きく左右する。
【0065】本発明者が種々実験した結果、重ね合わせ
部yの長さΔlと移行距離には、単純な比例関係はない
ことを知見した。即ち、重ね合わせ部yの長さΔlを1
00μm〜300μmと変化させると、図3のような双
曲線のような特性を示す。
【0066】図3に示すように、重ね合わせ部yの長さ
Δlが100μmの場合には、Ag粒子の移行距離が約
225μmとなり、重ね合わせ部yの長さΔlが150
μmの場合には、Ag粒子の移行距離が約175μmと
なり、重ね合わせ部yの長さΔlが200μmの場合に
は、Ag粒子の移行距離が約150μmとなり、重ね合
わせ部yの長さΔlが300μmの場合には、Ag粒子
の移行距離が約175μmとなる。
【0067】以上のように、重ね合わせ部yの長さΔl
が100μm未満では、約225μmものAgの移行が
発生し、重ね合わせ部yの長さΔlが100μm〜15
0μmと長くなると極端に減少傾向を示し、150μm
以上となってもAgの移行距離は極端に悪化することは
ない。
【0068】この重ね合わせ部yの長さΔlが150μ
m未満、特に、100μm未満となると、図2に示す重
ね合わせ部yの側面からのAg系粒子の移行(矢印v)
が大きく影響するためと考えられる。
【0069】以上のように、Au系導体からなる第1表
面配線導体膜21とAg系導体からなる第2表面配線導
体膜2との重ね合わせ部yの長さΔlを150μm以上
とし、さらに、Au系導体からなる第1表面配線導体膜
21における電子部品5のボンディングワイヤWとの接
続部xとAg系導体からなる第2表面配線導体膜22と
の重ね合わせ部yの間隔Δxを150〜300μmと設
定することにより、Ag系導体からなる第2表面配線導
体膜22からAu系導体からなる第1表面配線導体膜2
1にAg粒子の移行が発生しても、少なくともボンディ
ングワイヤWの接合性を劣化させることが一切なく、こ
の間隔Δxを近接配置することができるため、非常に小
型化した電子部品搭載基板となる。
【0070】
【実験例】本発明者は、積層体1の表面におけるAg系
の第1表面配線導体膜22とAu系の表面配線導体膜2
1との構造及びその重ね合わせ部yの長さΔlを種々の
変更による検討を行った。
【0071】参考例として、積層体1の表面にAg系の
表面配線導体膜となる導体膜を形成し、その上面にAu
系の表面配線導体膜となる導体膜を形成して、大気雰囲
気中で同時焼成した。即ち、本発明の重ね合わせ部yの
構造と比較して第1表面配線導体膜21と第2表面配線
導体膜22とが逆構造となっている。即ち、ビアホール
導体4にAu系の表面配線導体膜21が重ね合わされた
ことを想定した構造である。この場合、Au系導体から
なる第1表面配線導体膜が浮き上がった状態の接合界面
となり、その重ね合わせ部分の引っ張り強度が0.5kgf/2
mm□を下回ってしまう。
【0072】次に、重ね合わせ部yの構造をAu系の第
1表面配線導体膜21、Ag系の第2表面配線導体膜2
2の順に形成した。尚、Ag系導体からなる第2表面配
線導体膜22の幅を、若干、Au系導体からなる第1表
面配線導体膜21の幅よりも若干大きくするようにし
た。そして、重ね合わせ部yの長さΔlを、第1表面配
線導体膜21の延出方向に種々変更(100 μm、1
50μm、200μm、300μm)した。
【0073】第1表面配線導体膜21と第2表面配線導
体膜22の重ね合わせ部yの長さΔlが100μmの時
には、実際のAg拡散距離225μmとなる。従って、
Au系導体からなる第1表面配線導体膜21とAg系導
体からなる第2表面配線導体膜22とを重ね合わせ部y
の長さΔlと安定したボンディングワイヤWを達成させ
るために要する長さ(Ag拡散距離以上の間隔Δxとす
る)との総和が325μm以上必要となる。
【0074】第1表面配線導体膜21と第2表面配線導
体膜22の重ね合わせ部yの長さΔlが150μmの時
には、Ag拡散距離175μmとなり、重ね合わせ部y
及び安定したボンディングワイヤWを達成させるために
要する長さは325μmとなる。
【0075】第1表面配線導体膜21と第2表面配線導
体膜22の重ね合わせ部yの長さΔlが200μmの時
には、Ag拡散距離150μmとなり、重ね合わせ部y
及び安定したボンディングワイヤWを達成させるために
要する長さは350μmとなる。
【0076】第1表面配線導体膜21と第2表面配線導
体膜22の重ね合わせ部yの長さΔlが300μmの時
には、Ag拡散距離175μmとなり、重ね合わせ部y
及び安定したボンディングワイヤWを達成させるために
要する長さは475μmとなる。
【0077】以上のように、ボンディングワイヤWとの
接続部xと重ね合わせ部yとの間隔Δxは、150〜3
00μm以内にと設定すれば、印刷ずれ(100μm
弱)が発生しても、安定したボンディングワイヤの接合
が可能となる。
【0078】尚、第1表面配線導体膜21が第2表面配
線導体膜22より形状が大きい時には、重ね合わせ部y
の長さΔlが300μmであった場合は、Ag拡散距離
が215μmとなり、(重ね合わせ部幅+Ag拡散距
離)は515μmとなってしまう。
【0079】上術の値には、実際の第1表面配線導体膜
21や第2表面配線導体膜22を印刷形成する最の印刷
ずれを考慮していない。このため、実際には、上述の値
に50μm程度の余裕を設ける必要がある。
【0080】上記結果からAg拡散距離及び重ね合わせ
部分の強度を考慮すると重ね合わせ部yの長さは150
μm以上とすることが重要であり、Ag拡散距離を20
0μm以下と短くすることができるので、それにより重
ね合わせ部yからボンディング接続部分xまで距離Δx
も短くできる。そして、重ね合わせ部yの長さΔlとボ
ンディングワイヤWの接続部xまでの間隔Δx、設計
(印刷ずれ)を考慮すると、間隔Δxを150〜300
μm程度することにより、電子部品搭載基板の小型化を
達成することができる。
【0081】尚、重ね合わせ部yの接合強度に難点があ
る場合には、この重ね合わせ部yを覆うように、絶縁保
護膜となる絶縁膜を形成すれば良い。また、焼成した後
において、樹脂などの絶縁保護膜を塗布、硬化しても構
わない。
【0082】また、上述の基体は多層構造の基板材料で
説明しているが、単板状の基板の表面に、第1表面配線
導体膜と第2表面配線導体膜となる導体膜を印刷・乾燥
により形成し、単板状の基板と第1表面配線導体膜と第
2表面配線導体膜となる導体膜とを一体的に焼成しても
構わない。
【0083】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ガラスー
セラミック材料からなる低温焼成材料の基体に、Au系
導体からなる第1表面配線導体膜上に、Ag系導体から
なる第2表面配線導体膜を直接重ね合わせているため、
従来のように接合界面にメッキ層を介在させることがな
く、製造工程が複雑化することがない。
【0084】また、Au系導体からなる第1表面配線導
体膜上に、Ag系導体からなる第2表面配線導体膜が重
ね合わされ、しかも、その重ね合わせ部yの第2表面配
線導体膜の厚みt2 が、第1表面配線導体膜の厚みt1
に比較して、1.5 倍以上であるため、Ag粒子の移行に
より、両者の接合が不安定になることが一切なく、強固
で且つ安定した接続が達成できる。
【0085】また、Au系の表面配線導体膜とAg系の
表面配線導体膜との重ね合わせ部yの長さを150μm
以上としている。これは、Ag粒子の移行距離を極小化
できる値できる。これにより、Au系導体からなる第1
表面配線導体膜上にICチップなどのボンディングワイ
ヤによって電気的に接続を行うにあたり、ICチップな
どのボンディングワイヤの接続部と、第1表面配線導体
膜と第2表面配線導体膜との重ね合わせ部yとの間隔を
極小化することができる。
【0086】そして、Au系の表面配線導体膜とAg系
の表面配線導体膜との重ね合わせ部yの長さとボンディ
ングワイヤの接続部との間隔を150〜300μmとす
ることにより、Ag粒子の移行が発生しても、安定した
ボンディングワイヤが達成でき、しかも、電子部品搭載
基板の小型化が達成されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電子部品搭載基板の断面図であ
る。
【図2】本発明の第1表面配線導体膜と第2表面配線導
体膜との重ね合わせ部の概略図であり、(a)は断面
図、(b)は平面図である。
【図3】本発明の第1表面配線導体膜と第2表面配線導
体膜との重ね合わせ部の長さと、Agの移行距離との関
係を示す特性図である。
【符号の説明】
1 ・・・・・ 積層体 1a〜1e・・・ 誘電体層 21 ・・・・・ Au系導体からなる第1表面配線導
体膜 22 ・・・・・ Ag系導体からなる第2表面配線導
体膜 3 ・・・・・ 内部配線導体 4 ・・・・・ ビアホール導体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス−セラミックから成る基体の表面
    に、Au系導体からなる第1表面配線導体膜を被着し、
    該第1表面配線導体膜の一部にAg系導体からなる第2
    表面配線導体膜を重ね合わせて被着し、一体的に焼き付
    けた表面配線を形成するとともに、前記第1表面配線導
    体膜に電子部品を電気的に接続して成る電子部品搭載基
    板において、 前記第1表面配線導体と第2表面配線導体とは、第1表
    面配線導体膜の延在方向に約150μm以上の長さで重
    ね合わされ、前記第2表面配線導体膜の厚みは第1表面
    配線導体膜の厚みの1.5倍以上であり、且つ第1表面
    配線導体膜と第1表面配線導体膜の重ね合わせのエッヂ
    部から電子部品の接続部分までの間隔が150〜300
    μmであることを特徴とする電子部品搭載基板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003007370A1 (en) * 2001-07-12 2003-01-23 Hitachi, Ltd. Wiring glass substrate and method of manufacturing the wiring glass substrate, conductive paste and semiconductor module used for wiring glass substrate, and method of forming wiring substrate and conductor
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