JPS5853853A - 電子回路用構成体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体素子等を含む電子回路を取り付けるため
に使用される電子回路用構成体に関するものである。こ
こで、電子回路用構成体とは半導体素子等を収納する容
器及び半導体素子等を支持するだめの支持基板等を含む
ものとする。

一般に、この種の電子回路用構成体はセラミツク等の絶
縁材料によって形成された基板を有し、この基板には、
収納又は支持されるべき半導体素子等との電気的接続を
行なうために、タングステンのようなりフラクトリーメ
タルを含むメタライズ層が被着されている。このメタラ
イズ層は半導体素子及び外部接続用リード等を取り付け
た後、ニッケルあるいは金等のメッキ層で被覆されるの
が普通である。これはメタライズ層を形成するタングス
テン等が比較的低温で酸化され易く、且つ、腐食され易
いという特性上の欠点を備えているためである。

一方、メタライズ層上にメッキ等を施す場合。

メタライズ層を完全にメッキ層によって覆うことは構成
体の構造上極めて困難である。例え・ケ。

基板上にメタライズ層を挾んで壁部材を積層した構造の
構成体では、積層された壁部材の周辺には、メタライズ
層がメッキ層によって覆われることなく露出しており、
°また。基板にスルーホールを設け、このスルーホール
をメタライズ層で覆い、このスルーホールの一部を壁部
材によってカバーするような形式の構成体では、スルー
ホール全体を一様にメッキすることは難しい。更に、メ
タライズ層は基板の角部等において薄くなり勝ちであり
、且つ、このような部分はメッキされにくい。

いずれにしても、メッキ層によって覆われていないメタ
ライズ層は酸化、腐食され、メタライズ層の断線あるい
は短絡の一因となる。

本発明の目的はメタライズ層の断線あるいは短絡事故を
防止することができる電子回路用構成体を提供すること
である。

本発明の他の目的はメッキが施されにくい部分に位置す
るメタライズ層の腐食及び酸化を防ぐことが可能な電子
回路用構成体を提供することである。

本発明によれば、絶縁材料によって形成される基体と、
この基体の一部に被着された環境により影響を受けやす
い第１の材料からなる導体層と、導体層の露出した部分
に被着された第１の材料より耐食性のよい第２の材料か
らなる耐食金属層と、耐食金属層によって覆うことがで
きない導体層上の領域に被覆された絶縁層とを有する電
子回路用構成体が得られる。

以下９図面を参照して、説明する。

第１図及び第２図を参照すると、従来の電子回路用構成
体として、マルチレイヤーパッケージが示されている。

このパッケージはアルミナを主成分とするセラミックか
らなる基体１０を有し、この基体１０は下部材１１と上
部材１２とを積層して構成されている。下部材１１の表
面には、タングステン又はモリブデンのようなりフラク
トリーメタルを主成分とするメタライズ層１６が基体１
０の内部に収納される半導体素子（図示せず）等との電
気的接続のために被着されている。このためメタライズ
層１５は上部材１２の底部を通って半導体素子の収納空
間まで延在している。また、メタライズ層１６の外側に
露出した部分には、それぞれ外部引出リード１４が取り
付けられている。

第２図に詳細に示すように、外部引出リード１４はメタ
ライズ層１３の露出した部分に被着されたニッケル等の
メッキ層１６上に銀銅ロー等のロー材１７により接続さ
れている。このように、外部引出リード１４の下側に、
メッキ層１６が設けられるのは、ロー材１７とメタライ
ズ層１６を形成するタングステン等の濡れ性が悪いため
と、メタライズ層１３の酸化及び腐食を防止するためで
ある。更に、外部リード１４及びロー材１７はニッケル
メッキ層１８及び金メッキ層１９によって被覆され、メ
タライズ層１６が外気に対して露出するのを回避してい
る。

しかしながら、第２図に矢印で示すように。

下部材１１と上部材１２との積層部の周辺では。

微視的にはメタライズ層１３が引出の状態になっている
ことが判明した。これはニッケル又は金メッキの付きま
わりが積層部周辺において悪く、シたがって、ロー材１
７も積層部周辺を覆うことができないためである。メッ
キの付き捷わりが悪くなる原因として、メッキの際９発
生期の水素が積層部周辺に泡となって滞留し、メツキ液
がメタライズ層１６に接触しないためと考えられる。

また、上部材１２は下部材１１と同様に、アルミナを主
成分とするグリーンシート（未焼結のセラミックシート
）を金型で打ち抜いて形成される。このように、金型で
打ち抜いた場合、上部材１２の積層部端を形成する角部
は丸味をおびたり、第２図に示すように、内側へ切れ込
んだり、あるいは、欠けが生じたり、異物が入り込んだ
りすることがある。このため、上部材１２の積層部端に
気泡が滞留し易い形状となっていることもある。

いずれにしても、メタライズ層１３が露出したままの電
子回路用構成体１０を半導体装置の使用状態を模した加
速試験９例えば、高温高湿試験（８５℃、８５％ＲＨ（
相対湿度）保管）するとメタライズ層１３の断線あるい
は短絡事故が多々発生した。

実施例１ 第３図を参照すると１本発明の実施例に係る電子回路用
構成体はメタライズ層１３の上部材１２で覆われる部分
及びその近傍にアルミナ等を主成分とする絶縁層２１を
被覆形成している。

したがって、第２図で示された下部材１１及び上部材１
２の積層部端は絶縁層２１で被覆され。

これによって、メタライズ層１３上の被覆欠陥を防止す
ることができる。このように、メタライズ層１３上のメ
ッキを施しにくい部分を予め絶縁層２１で被覆した状態
で、第２図の場合と同様に、外部引出リード１４の接続
並びにメッキ層の形成を行なう。

以下、第３図に図示された電子回路用構成体の製法を説
明する。まず、アルミナを主成分とし、このアルミナに
バインダー及び溶剤を加えたグリーンシートを２枚用意
し、下部材１１及び上部材１２を形成するのに必要な形
状を備えた金型を用いてそれぞれ打抜き加工する。打抜
き加工されたグリーンシートのうち、特に、下部材１１
用のグリーンシートには、半導体素子搭載用マウントパ
ターン、ポンディングパターン。

及び外部接続用パターン等、所望の導体パターンがスク
リーン印刷法等により形成される。尚。

上部材１２を形成するグリーンシート上にも。

必要に応じて導体パターンを被着する。これら導体パタ
ーンはタングステン、モリブデン等を主成分とし、これ
にバインダー及び溶剤を加えたペーストによって形成さ
れ、焼結することによってメタライズパターンとなる。

次に、アルミナにバインダーと溶剤を加えた絶縁ペース
トを用意し、この絶縁ペーストを上部材１２の下部及び
その周辺部分を覆うようにスクリーン印刷法により被着
し、５〜２００ミクロンの厚さを有する絶縁層パターン
を形成する。

以上の工程により出来上った２枚のグリーンシートを正
確に位置合せした後、熱と圧力を加えて、積層基体を形
成する。その後、積層基体は所望の製品形状にカッティ
ングされ、湿潤水素雰囲気中で、約１６００℃で焼結さ
れる。更に。

外部引出リード１４を接続するため、積層基体上に露出
しているメタライズ層１６部分に、ニッケルメンキを施
し、メッキ層１６を形成する。

次に、コバーあるいは４２合金等からなる外部引出リー
ド１４を銀銅ロー等のロー材１７を用いてメッキ層１６
上にロー接する。更に、耐食性。

半田付性、ボンディング性等を具備させるために、ニッ
ケルメッキ及び金メッキを施し、メッキ層１８及び１９
を順次被着する。

このような構成では、第２図における上部材１２の積層
端部が欠けたり、あるいは、丸くなって、メタライズ層
１３との間に微小な隙間が生じていても、メタライズ層
１３は絶縁層２１によって被覆されている。したがって
、メタライズ層１３は絶縁層２１及びメッキ層１６によ
って外気に対して完全に保護されているため、高温高湿
等の条件に長時間曝されても、断線及び短絡事故をなく
すことができる。因みに１本発明に係る絶縁層２１の有
無による高温高湿保管試験（試験条件：８５℃８５％Ｒ
Ｈ，１０００Ｈｒ保管）の結果を示す。

以下余白 絶縁層　　断　　線　　短　　絡 有　　　０／１０００個　　０／　１０００個無　　　
６／１０００個　２／１０００個上記結果からも明らか
力通り、実施例１のように、絶縁層２１によって積層部
周辺のメタライズ層１６を被覆した場合、メタライズ層
１３の断線、短絡を皆無にできる。

実施例２ 第４図及び第５図を参照すると、下部材１１及び上部材
１２とをメタライズ層１６を介して積層すると共に、下
部材１１の周辺にスルーホール２３を設けた従来の電子
回路用構成体が示されている。この構成体では、スルー
ホール２３０部分に、銀銅ロー等のロー材１７がメニス
カス形状に被着されており、これによって、外部引出リ
ード１４の接着強度を高めている。まだ。

第５図に示すように、メタライズ層１３は下部材１１の
上面から下面までスルーホール２３ヲ通って延在してお
り、ロー材１７はスルーホール２６内のメタライズ層１
３上にニッケル等のメッキ層１６を介して接着されてい
る。この場合。

メッキ層１６はスルーホール２６内のメタライズ層１３
を完全には覆うことができず２例えば。

第５図に矢印で示したように、下部材１１と上部材１２
との積層部に隣接したスルーホール２６内のメタライズ
層１３はメッキ層１６によって被覆されることなく露出
したままになっている。

したがって、上述した部分のメタライズ層１６は酸化又
は腐食され易い状態になっている。

第６図を参照すると９本発明の実施例に係る電子回路用
構成体はスルーホール２３内のメタライズ層１６のうち
、メッキ層１６が被着しにくい部分、即ち、下部材１１
と上部材１２との積層部に隣接した部分を絶縁層２１に
よって被覆している。このような構成体は導体パターン
を塗布した下部材１１を上部材１２と積層した後、所望
の大きさに切断し、スルーホール２３内の積層部近傍に
スクリーン印刷、タコ印刷、ポツテング、又は筆塗り等
により、絶縁層コートを施し、以後、実施例１と同様な
工程を経ることによって製作できる。

また、この実施例ではスルーホール２３内にメニスカス
形状にロー材１７を被着することによって外部引出リー
ド１４を取り付ける場合を説明したが、下部材１１又は
上部材１２の側面に。

スルーホールなしで、外部引出リードを取り付ける場合
にも９本発明は同様に適用できる。

実施例３ 第７図及び第８図を参照すると９本廃明の更に他の実施
例に係る電子回路用構成体は第６図と同様に２周辺にス
ルーホール２６を有する下部材１１と、壁部を形成する
上部材１２とを備えている。スルーホール２３内には、
メタライズ層１６が被着されており、このスルーホール
２３内のメタライズ層１３は下部材１１の上面及び下面
上のメタライズ層と連続している。更に、スルーホール
２３内のメタライズ層１３上には、実施例１及び２の場
合と同様な材料によって形成された絶縁層２１が被着さ
れている。絶縁層２１は下部材１１の上面のメタライズ
層１６の上まで一部延在し、下部材１１の角部を覆って
いる。

したがって、積層一体化された下部材１１と上部材１２
との端部とメタライズ層１３間の僅かな隙間が絶縁層２
１で被覆されており、第５図に示すようなメタライズ層
１３の露出を防止できる。

この実施例に係る構成体は下部材１１及び上部材１２と
なる２枚のグリーンシートを所定の金型を用いて打抜い
た後、導電パターンを導体ペーストを使用して形成し、
続いて、絶縁層ペーストによりスルーホール印刷を行な
い、−以後、焼結等を行なうことによって製作できる。

絶縁層をスルーホール印刷する方法として、絶縁層ペー
ストを塗布した後、グリーンシート下面から真空引きし
、絶縁層ペーストの垂れ効果によりスルーホールを規定
する壁面に均一にペーストを分布させる方法が考えられ
る。伺、スルーホール２３は上部材１２．するいは、下
部材１１及び上部材１２の双方にある場合にも１本発明
は同様に適用できる。

以下余白 実施例４ 第９図を参照すると１本発明の他の実施例に係る電子回
路用構成体は下部材１１及び上部材１２の双方の周辺に
、スルーホール２３を備えている。各下部材１１及び上
部材１２の上下面には。

メタライズ層１３が被着されており、各メタライズ層１
３はスルーホール２６を規定する各部材の側面上にも延
在している。また、下部材１１及び上部材１２とが接す
る境界部のメターライズ層１６上には、絶縁層２１が設
けられており、これによって、メタライズ層１３を保護
している。

言い換えれば、上記した境界部のメタライズ層１３には
メッキ層が被着しに＜＜、メタライズ層１３をメッキ層
によって保護することが難しいが、この実施例では、メ
ッキ層の欠陥を絶縁層２１によって補うことができる。

第９図に示すような絶縁層２１は通常のスフ　。

リーン印刷法を若干変形することによって形成される。

具体的に言えば、積層されたグリーンシートのスルーホ
ール内に、絶縁ペーストが付着した状態で、スルーホー
ル内の真空引きを加減することによってこの絶縁層２１
は形成できる。

実施例５ 第１０図を参照すると９本発明のもう一つの実施例に係
る電子回路用構成体は絶縁体からなる単一の基板上に、
メタライズ層１３を施して形成される基体に、絶縁層２
１を被着した構成を備えている。ここで、絶縁層２１は
基体の角部及びその周辺に被着されており、これによっ
て。

メッキ層によって被覆し難い部分を絶縁層２１により保
護していることがわかる。

以上述べた様に９本発明では、絶縁層を施すことにより
、メタライズ層を保護するメッキ層の欠陥を補い、内外
部環境によって酸化、腐食されない電子回路用構成体が
得られる。実、施例においては、アルミナを用いたアル
ミナ磁器を例として上げたが９本発明はフォルステライ
ト。

スピネル、あるいは、別焼成でコートできるガラス等を
用いた構成体にも適用できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子回路用構成体の一例を示す斜視図、
第２図は第１図の一部を拡大して示す断面図、第６図は
本発明の一実施例に係る電子回路用構成体を示す斜視図
、第４図は従来の電子回路用構成体の他の例を示す概略
断面図。 第５図は第４図の一部をより詳細に示す断面図。 第６図は本発明の他の実施例に係る電子回路用構成体を
示す断面図、第７図は本発明あ更に他の実施例に係る電
子回路用構成体の一部を示す斜視図、第８図は第７図に
示した部分を使用した構成体を示す断面図、第９図は本
発明？より他の実施例に係る電子回路用構成体の断面図
。 及び第１０図は本発明の他の実施例に係る電子回路用構
成体の断面図である。 記号の説明 １０：積層基体　１１：下部材　１２：上部材１６：メ
タライズ層　１４：外部引出リード１６：メッキ層　１
７：ロー材　１８：メッキ層１９：メッキ層　２１：絶
縁層　２３：スルーホール

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁材料によって形成される基体を備えた電子回路
   用構成体において、前記基体の一部に設けられた環境に
   より比較的影響を受は菖い第１の材料からなる第１の導
   体層と、前記導体層の露出した部分に被覆され、前記第
   １の材料より環境の影響を受けにくい第２の材料からな
   る第２の導体層と、前記第２の導体層によって覆われて
   いない前記第１の導体層の部分に被着され。 前記第１の導体層の露出を防止するための絶縁層とを有
   することを特徴とする電子回路用構成体。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記基体は第１の
   絶縁体と第２の絶縁体とを前記第１の導体層を挾んで積
   層した形状を備えると共に、前記第１の導体層は両路縁
   体で挾まれた部分と。 この部分に連続し９両絶縁体の少なくとも一方の方向へ
   の引出部分とを有し、前記第１及び第２の絶縁体の積層
   部に隣接した前記引出部分は絶縁層によって被覆されて
   いることを特徴とする電子回路用構成体。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記基体は互いに
   対向する２つの主面と、該主面間に延びる側面とを備え
   、前記絶縁層は前記側面と各主面との間の角部を覆うよ
   うに設けられていることを特徴とする電子回路用構成体
   。