WO2020203964A1 - 配線基板、電子装置用パッケージ及び電子装置 - Google Patents

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metal
metallized layer
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mullite
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山本　誠
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京セラ株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to wiring boards, electronic device packages, and electronic devices.
  • a wiring board including an insulating substrate made of an insulating material such as aluminum oxide and a metallized layer provided on the surface of the insulating substrate made of a metal material such as molybdenum is known. Further, in the wiring board, in order to improve the bonding strength between the insulating substrate and the metallized layer, the first surface portion of the insulating substrate in contact with the metallized layer and the second surface portion of the metallized layer in contact with the insulating substrate are referred to as a manganese silicate phase. It is assumed that it contains at least one of the magnesium silicate phases (see, for example, Patent Document 1).
  • the wiring board of the present disclosure is Insulation substrate containing aluminum oxide and It has a metal phase containing a metal material and a first glass phase containing a glass component, and also includes a metallized layer located on the insulating substrate. Further, in the wiring board of the present disclosure, at least one of the insulating board and the metallized layer further contains mullite. Further, in the metallized layer, the metal phases are connected in a three-dimensional network, and the first glass phase is inserted between the metal phases.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of the electronic device 100
  • FIG. 2 is a perspective view of input / output terminals included in the electronic device 100.
  • the electronic device 100 includes a package for an electronic device (hereinafter, package 100a) and an electronic component 100b.
  • package 100a a package for an electronic device
  • electronic component 100b an electronic component
  • Package 100a includes a housing 10 and input / output terminals 20.
  • the housing 10 includes a main body 1 and a lid body 2.
  • the main body 1 is made of a metal material and has a box shape having a recess 11. Examples of this metal material include copper, copper alloys, iron / nickel alloys, iron / nickel / cobalt alloys, stainless steel and the like.
  • the main body 1 according to the present embodiment has a bottom portion 1a and a frame portion 1b.
  • the bottom portion 1a is made of metal and has a rectangular plate shape in a plan view.
  • the frame portion 1b is made of metal and has a rectangular frame shape whose plan view shape is substantially equal to the contour of the bottom portion 1a.
  • the lower surface of the frame portion 1b is joined to the upper peripheral peripheral portion of the bottom portion 1a. As a result, the region surrounded by the upper surface of the bottom portion 1a and the inner surface of the frame portion 1b becomes the recess 11.
  • the main body 1 may have a bottom portion 1a and a frame portion 1b integrated (not divided into separate parts).
  • a fitting portion 12 is provided on one side wall portion of the main body 1.
  • the fitting portion 12 in the state before the input / output terminal 20 is fitted has an opening that penetrates the main body 1 (frame portion 1b). That is, the fitting portion 12 corresponds to an opening penetrating the recess 11 and the outside.
  • a hole 13 is provided in the side wall portion of the main body 1 facing the one side wall portion.
  • the hole 13 is provided with an optical connection member (not shown).
  • the optical connection member functions as an optical waveguide that optically connects the electronic component 100b and an optical device (not shown) arranged outside the housing 10.
  • the lid 2 is made of the same metal material as the main body 1 and has a rectangular plate shape whose plan view shape is substantially the same as that of the bottom 1a.
  • the lower peripheral edge of the lid 2 is joined to the upper surface of the frame 1b. As a result, the recess 11 of the main body 1 is closed, whereby the electronic component 100b described later is airtightly sealed.
  • the input / output terminals 20 are fitted to the fitting portion 12 of the housing 10 and are brazed to the housing 10 with a brazing material 30 (for example, AgCu).
  • a brazing material 30 for example, AgCu
  • the input / output terminal 20 according to the present embodiment includes a plurality of wiring boards 3, another wiring board 4, and a plating layer 5.
  • the input / output terminal 20 has two wiring boards 3 (3a, 3b), and one wiring board 3a is located at the uppermost part of the input / output terminal 20.
  • the other wiring board 3b is located at the bottom of the input / output terminal 20.
  • the upper surface of the wiring board 3a forming the uppermost portion and the lower surface of the wiring board 3b forming the lowermost portion are metallized layers 32, respectively. The details of the wiring board 3 will be described later.
  • the other wiring board 4 forms an intermediate portion of the input / output terminals 20. That is, in the input / output terminal 20, the other wiring board 4 is located between the wiring board 3a forming the uppermost portion and the wiring board 3b forming the lowermost portion.
  • the other wiring board 4 has a pair of first end portions 4a and second end portions 4b in a direction connecting the outside of the housing 10 and the recess 11.
  • the first end 4a projects outward from the outer surface of the housing 10
  • the second end 4b is the inner surface of the housing 10. It overhangs toward the recess 11 side. That is, the first end portion 4a is located on the outer side of the housing 10, and the second end portion 4b is located on the inner side of the housing 10.
  • the upper surface layer portion is the wiring 41.
  • the wiring 41 extends from the first end portion 4a to the second end portion 4b.
  • the end of the wiring 41 on the first end 4a side is located inside the recess 11 of the housing 10, and the end on the second end 4b side is located outside the housing 10.
  • a plurality of wirings 41 may be provided.
  • the plating layer 5 according to the present embodiment is provided on the upper surface of the wiring board 3a and the lower surface of the wiring board 3b. As described above, the upper surface of the wiring board 3a and the lower surface of the wiring board 3b are metallized layers 32, respectively. Therefore, the plating layer 5 covers the surface of the metallize layer 32. Then, the brazing material 30 is sandwiched between the plating layer 5 and the housing 10. Examples of the metal of the plating layer 5 include Ni.
  • the electronic component 100b is housed in the recess 11 of the housing 10.
  • the electronic component 100b and the end of the wiring 41 on the second end 4b side are electrically connected via a conductive connecting member (for example, a bonding wire) (not shown). Further, by connecting another electronic component (not shown) to the end on the first end 4a side of the wiring 41, the electronic component 100b and the other electronic component are electrically connected.
  • a conductive connecting member for example, a bonding wire
  • the wiring board 3 includes an insulating board 31 and a metallized layer 32.
  • the insulating substrate 31 according to the present embodiment has a rectangular plate shape in a plan view. Further, the insulating substrate 31 according to the present embodiment contains aluminum oxide (alumina) and mullite. Specifically, the insulating substrate 31 according to the present embodiment is composed of an aluminum oxide-based sintered body and a mullite-based sintered body. Mullite has a smaller relative permittivity than aluminum oxide. Therefore, the insulating substrate 31 according to the present embodiment can reduce the transmission loss of the signal when the high frequency signal is transmitted by the metallized layer 32. The insulating substrate 31 does not have to contain mullite when the metallized layer 32 (metal paste in the manufacturing stage) contains mullite.
  • mullite has lower mechanical strength than aluminum oxide. For this reason, in general, the strength of the insulating substrate tends to decrease by the amount of mullite contained. However, in the insulating substrate 31 according to the present embodiment, the crystals of aluminum oxide are made finer, that is, the insulating substrate 31 is made denser. Therefore, the insulating substrate 31 according to the present embodiment can maintain the same strength as the case where the mullite is not contained. In the insulating substrate 31 according to the present embodiment, the ratio of mullite to the entire insulating substrate 31 may be in the range of 30 to 80% by volume. In this case, the dielectric constant of the insulating substrate 31 is lower than that of aluminum oxide (8 or less), and the bending strength of the insulating substrate 31 is equal to or higher than that of aluminum oxide (400 MPa or more).
  • the insulating substrate 31 may be a stack of a plurality of insulating layers.
  • the insulating layer in contact with at least the metallized layer 32 among the plurality of insulating layers may be one containing aluminum oxide and mullite.
  • the other insulating layer may not contain, for example, mullite.
  • the metallized layer 32 covers the surface of the insulating substrate 31. Further, the metallized layer 32 contains a metal material.
  • the melting point of the metal material used in the present embodiment is higher than the temperature (1100 ° C. or higher) required for firing the insulating substrate 31.
  • the metal material include at least one of manganese, molybdenum, and tungsten.
  • the metal material may be a simple substance of each of the above-mentioned metals, or at least one of them may be a compound. Examples of the compound include oxides or silicates (silicates) of the respective metals. Further, when a plurality of types of metals are used as the metal material, an alloy may be used.
  • the metallized layer 32 may contain a filler powder containing at least one of an aluminum oxide particle and a mullite particle, in addition to the metal material. In particular, when those containing both aluminum oxide particles and mullite particles are used, suitable electrical characteristics (dielectric constant) and bending strength can be exhibited. Further, the metallized layer 32 does not have to contain mullite when the insulating substrate 31 contains mullite.
  • the metallized layer 32 further contains at least a glass component derived from mullite. Further, in the metallized layer 32, the metal material forms the metal phase M.
  • the metallized layer 32 has a mutual intrusion network structure composed of the first glass phase G1 containing the metal phase M and the glass component.
  • the "mutually intruding network structure" refers to a structure in which the metal phases M are connected in a three-dimensional network and the first glass phase G1 is inserted between the metal phases M. That is, the phases G1 and M exist in a state of being intricate with each other. Therefore, when looking at a certain cross section of the metallized layer 32, for example, as shown in FIG.
  • the metal phase M is divided into a plurality of pieces in the first glass phase G1. Further, when the other cross section of the metallized layer 32 is viewed, the metal phase M is integrated, and the first glass phase G1 appears to be divided into a plurality of pieces in the metal phase M.
  • the metal phase M is not dispersed in the first glass phase G1 and is not dissolved in the first glass phase G1. Further, the first glass phase G1 is not dispersed in the metal phase M and is not dissolved in the metal phase M.
  • the mutual intrusion network structure according to the present embodiment exists over the entire metallized layer 32. That is, as shown in FIG. 3, the metal phase M and the first glass phase G1 that are entangled with each other are observed over the entire area (the entire area in the surface direction) in the direction along the boundary surface between the insulating substrate 31 and the metallized layer 32. can do. Further, the metal phase M and the first glass phase G1 intertwined with each other can be observed even over the entire area in the direction perpendicular to the boundary surface between the insulating substrate 31 and the metallized layer 32 (the entire area in the thickness direction). (Not shown).
  • the metal phase M and the first glass phase G1 are entangled with each other. Can be observed. Further, the metal phase M and the first glass phase G1 entwined with each other can be observed even in the cross section when the boundary portion of the metallized layer 32 on the side close to the insulating substrate 31 is cut in parallel with the boundary surface.
  • the ratio of the metal phase at each boundary may be in the range of 60 to 70%, and further may be about 50%. Due to such an interpenetrating network structure, the metallized layer 32 is less likely to break the bond between the metal phase M and the first glass phase G1. Therefore, the metallized layer 32 is difficult to peel off from the insulating substrate 31.
  • Unevenness may be present. Details will be described later, but this unevenness is due to the spread of the particle size distribution of mullite contained in the insulating substrate 31. Since this unevenness causes an anchor effect between the metal phase M and the first glass phase G1 and at least one of the metal phase M and the second glass phase G2, the metallize layer 32 is formed from the insulating substrate 31. It is more difficult to peel off.
  • the plating layer 5 described above is provided on the surface of the metallized layer 32. That is, the wiring board 3b forming the lowermost portion of the input / output terminal 20 has a metallized layer 32 provided on the lower surface of the insulating board 31.
  • the other wiring board 4 described above may be composed of the insulating substrate 31 and the metallized layer 32 in the shape of wiring.
  • the metallize layer 32 forms the wiring 41 for electrically connecting the electronic component 100b and another electric circuit different from the electronic device 100.
  • the plating layer 5 may be provided on the surface of the metallized layer 32 forming the wiring 41.
  • the manufacturing method of the wiring substrate 3 according to the present embodiment includes a blending step, a sheet manufacturing step, a first firing step, a paste manufacturing step, a coating step, and a second firing step.
  • aluminum oxide and mullite synthesized are mixed and uniformly dispersed. Further, in order to stabilize the sinterability and the stability of shrinkage, aluminum oxide and mullite are finely pulverized while adjusting the pulverized particle size to be in a powder state.
  • Aluminum oxide is pulverized so that the average particle size is about 1.5 ⁇ m.
  • Mullite has a lower hardness than aluminum oxide and is easily crushed. Therefore, even if the particle sizes of the starting materials aluminum oxide and mullite are the same, there is a difference between the progress of aluminum oxide pulverization and the progress of mullite pulverization.
  • the average particle size of the mullite particles is in the range of 1.5 to 2.0 ⁇ m, there are many fine particles (average particle size ⁇ 1.0 ⁇ m) whose particle size is smaller than that of the aluminum oxide particles. It will exist. As a result, the particle size distribution of the mullite particles is wider than that of the aluminum oxide particles.
  • the mullite may not be crushed in this step, and the ceramic green sheet may not contain mullite in the next step. Good.
  • the process proceeds to a sheet forming step.
  • aluminum oxide powder and mullite powder are kneaded with an organic binder and an organic solvent to prepare a slurry.
  • silicon oxide silicon oxide
  • manganese oxide manganese oxide
  • molybdenum oxide magnesium oxide
  • a ceramic green sheet is produced by molding this slurry into a sheet by a method such as a doctor blade method.
  • the process proceeds to the first firing step.
  • the insulating substrate 31 is manufactured by firing the ceramic green sheet.
  • the firing temperature can be in the range of 1300 to 1600 ° C.
  • an insulating substrate 31 in which a plurality of insulating layers are laminated can also be produced by firing a laminated body in which a plurality of ceramic green sheets are laminated. In this way, the ceramic green sheet becomes the insulating substrate 31.
  • mullite has lower mechanical strength than aluminum oxide. Therefore, the strength of the insulating substrate 31 is generally reduced by the amount of mullite.
  • fine particles having an average particle size of about 1.5 ⁇ m are used as the aluminum oxide particles. Therefore, the aluminum oxide crystals formed during sintering are also fine. Therefore, the insulating substrate 31 is densified, and the strength can be maintained at the same level as when the mullite is not contained.
  • At least one additive of manganese, magnesium and silica may be added to the slurry.
  • the additive reduces the progress of crystallization of aluminum oxide and mullite.
  • the insulating substrate 31 is densified and the mechanical strength is improved.
  • a metal paste obtained by kneading a raw material powder containing molybdenum powder and manganese powder as main raw materials with an appropriate organic solvent and binder is prepared.
  • the material is kneaded by, for example, a mill.
  • a filler powder containing at least one of aluminum oxide particles and mullite particles is added to the metal paste.
  • the same additive as the additive added to the ceramic green sheet at least one of silicon oxide (silica), manganese oxide, molybdenum oxide and magnesium oxide may be added to this metal paste.
  • the paste preparation step does not have to be after the firing step, and may be any timing until the firing step is completed.
  • the process proceeds to the coating process.
  • the metal paste prepared in the paste making step is applied to the surface of the insulating substrate 31 (any surface facing the thickness direction). At that time, it is applied so as to have the thickness of the metallized layer 32 after firing by a method such as a screen printing method.
  • the process proceeds to the second firing step.
  • the insulating substrate 31 coated with the metal paste is fired.
  • the firing temperature can be in the range of about 1100 to 1400 ° C.
  • the first glass phase G1 and the second glass phase G2 (hereinafter, the first and second glass phases) is decomposed.
  • G1 and G2) are eluted.
  • the first and second glass phases G1 and G2 cover the surface of the aluminum oxide particles existing as nuclei in the metal paste.
  • the eluted first and second glass phases G1 and G2 also cover the surface of some of the mullite particles that remain without being eluted.
  • the porcelain components (aluminum oxide, mullite, first glass phase) in the metal paste are bonded and connected, and the first and second glass phases G1 and G2 are entangled with the metal phase M to form a mutual intrusion network structure. It is formed.
  • the filler powder added to the metal paste contains only aluminum oxide particles, a mutual intrusion network structure is formed in the same manner. In this way, the metal paste becomes the metallized layer 32, and the wiring board 3 according to the present embodiment is produced.
  • the filler powder added to the metal paste contains only mullite particles, some of the mullite particles in the metal paste remain without being eluted. Therefore, the eluted first glass phase G1 covers the surface of some mullite particles existing as nuclei (remaining without elution) in the metal paste. As a result, the metallized layer 32 is formed with an interpenetrating network structure that is relatively close to the case where aluminum oxide particles are added.
  • the mullite in the insulating substrate 31 elutes and enters the gaps between the metal particles in the metal paste. Will be filled. As a result, a certain degree of mutual intrusion network structure is formed.
  • the mullite particles in the insulating substrate 31 or the mullite particles in the metal paste are partially decomposed to form the first and second glass phases G1 and G2.
  • mullite particles have a wide particle size distribution. That is, in the insulating substrate 31, large particles and small particles of mullite are mixed. These mixed mullite particles become nuclei, and the nuclei are covered with the eluted first and second glass phases G1 and G2, so that irregularities are formed on the surfaces of the first and second glass phases G1 and G2. .. At this time, the gap between the first and second glass phases G1 and G2 and the first and second glass phases G1 and G2 is filled with the metal phase M.
  • irregularities are formed at at least one of the interface between the metal phase M and the first glass phase G1 of the metallized layer 32 and the interface between the metal phase M and the second glass phase G2 of the insulating substrate 31.
  • the bonding strength between the insulating substrate 31 and the metallized layer 32 is increased.
  • the metal paste is prepared even when the mullite particles are not added to the metal paste (the second glass phase G2 is eluted only from the insulating substrate 31).
  • the aluminum oxide particles inside form a core and form an interpenetrating network structure. Therefore, the bonding strength between the insulating substrate 31 and the metallized layer 32 can be increased.
  • the filler powder When the filler powder is added to the metal paste, the filler powder remains solid during firing, and the viscosity of the first glass phase G1 in the metal paste is maintained at a predetermined level or higher. Therefore, the first glass phase G1 becomes difficult to flow. As a result, the first glass phase G1 becomes more complicatedly entangled with the metal phase M. In particular, if aluminum oxide particles are added as a filler powder, the metallized layer 32 can be easily plated later.
  • the dew point may be lowered as the firing atmosphere in the second firing step.
  • Mullite decomposes in a reducing atmosphere. That is, the lower the dew point of mullite, the stronger the reducing property, and the more the decomposition is promoted. Therefore, if firing is performed in a firing atmosphere having a low dew point, the amount of glass components eluted from mullite during sintering increases, and the bonding strength between the insulating substrate 31 and the metallized layer 32 can be further increased.
  • the method for manufacturing the wiring board 3 according to the present embodiment includes a first firing step for manufacturing the insulating substrate 31 and a second firing step for forming the metallized layer 32.
  • the firing for forming the insulating substrate and the firing for forming the metallized layer may be performed at the same time.
  • FIG. 4 is a list of test sample manufacturing conditions and peel test results.
  • test samples including a plurality of types of wiring boards 3 were prepared by using the method for manufacturing the wiring board 3 according to the present disclosure. Specifically, first, metal pastes having different components (molybdenum powder only or molybdenum powder and manganese powder, presence / absence of filler powder (additive), proportion of filler powder (% by volume)) were prepared. Then, different metal pastes were applied to each surface of the plurality of insulating substrates 31 manufactured from the above-mentioned blending step to the first firing step. The firing temperature of each insulating substrate 31 and the metal paste was 1350 ° C. Then, Ni plating was applied to the surface of the metallized layer 32 of each of the produced wiring boards 3. Then, the brazing material was placed on the surface of the plating layer, and the metal fittings were further placed on the surface of the brazing material for brazing. The brazing temperature was 850 ° C. in each case.
  • the samples of Examples 1 and 6 in which the filler powder (aluminum oxide particles or mullite particles) were not added to the metal paste were evaluated as ⁇ .
  • the samples of Examples 2, 3, 5, 7 to 10 in which the filler powder was added to the metal paste were evaluated as ⁇ or ⁇ .
  • the residual rates of the metallized layer 32 in the samples of Examples 1 and 6 were 15,28%, respectively.
  • the residual rates of the metallized layer 32 in the samples of Examples 2, 3, 5, 7 to 10 were 25, 35, 39, 32, 42, 43, 57%, respectively. That is, from the experimental results, it can be seen that the addition of the filler powder to the metal paste tends to improve the bonding strength between the insulating substrate 31 and the metallized layer 32.
  • the samples of Examples 2, 4, 7, and 9 in which the amount of filler powder added to the metal paste was relatively small were evaluated as ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , respectively.
  • the samples of Examples 3, 5, 8 and 10 in which a relatively large amount of filler powder was added to the metal paste were evaluated as ⁇ , ⁇ , ⁇ and ⁇ , respectively.
  • the residual rates of the metallized layer 32 in the samples of Examples 2, 4, 7, and 9 were 25, 23, 32, and 43%, respectively.
  • the residual rates of the metallized layer 32 in the samples of Examples 3, 5, 8 and 10 were 35, 39, 42 and 57%, respectively. That is, from the experimental results, it can be seen that the bonding strength between the insulating substrate 31 and the metallized layer 32 tends to be improved when the amount of the filler powder added to the metal paste is increased.
  • the samples of Examples 4 and 5 using mullite particles as the filler powder were evaluated as ⁇ and ⁇ , respectively.
  • the samples of Examples 2 and 3 using the same amount of aluminum oxide as the filler powder were evaluated as ⁇ and ⁇ , respectively.
  • the residual rate of the metallized layer 32 in the samples of Examples 4 and 5 was 23 and 39%, respectively, whereas the residual rate of the metallized layer 32 in the samples of Examples 2 and 3 was 25 and 35%, respectively. became. That is, from the experimental results, it can be seen that when the amount of the filler powder added is the same, the bonding strength between the insulating substrate 31 and the metallized layer 32 tends to be improved when the aluminum oxide particles are used rather than the mullite particles. .. It is presumed that this result is because mullite is decomposed into glass and flows during firing, so that the number of crystal nuclei is reduced.
  • the samples of Examples 4 and 5 containing both molybdenum powder and manganese powder as metal powder were evaluated as ⁇ and ⁇ , respectively.
  • the samples of Examples 9 and 10 containing only molybdenum powder as the metal powder were evaluated as ⁇ and ⁇ , respectively.
  • the residual rate of the metallized layer 32 in the samples of Examples 4 and 5 was 23 and 39%, respectively, whereas the residual rate of the metallized layer 32 in the samples of Examples 9 and 10 was 43 and 57%, respectively. became. That is, from the experimental results, it can be seen that the bonding strength between the insulating substrate 31 and the metallized layer 32 tends to be improved when the metal paste does not contain manganese powder. It is presumed that this result is because manganese is partially eluted during calcination to form manganese silicate crystals and flow.
  • the metal phase M and the first glass phase G1 have a mutual intrusion network structure in the metallized layer 32. Therefore, in the metallized layer 32, the metal phase M and the first glass phase G1 are difficult to separate. As a result, in the wiring board 3 according to the present embodiment, the bonding strength between the insulating substrate 31 and the metallized layer 32 is higher than before.
  • the housing 10 and the input / output terminals 20 become hot.
  • the housing 10 is made of metal, while most of the input / output terminals 20 are made of ceramic.
  • the housing 10 and the input / output terminals 20 are subjected to stress due to the difference in thermal expansion.
  • the difference in thermal expansion is more remarkable in the wiring board to which mullite is added than in the wiring board formed only of aluminum oxide. That is, the wiring board according to the present embodiment to which mullite is added receives a larger stress than the wiring board formed only of aluminum oxide.
  • the input / output terminals 20 included in the package 100a according to the present embodiment are brazed to the housing 10 via the metallized layer 32 having high bonding strength as described above. Therefore, in the electronic device 100, even if a large stress acts on the housing 10 and the input / output terminal 20, the joint portion between the housing 10 and the input / output terminal 20 is not easily damaged. As a result, the electronic device 100 can easily maintain high reliability of the electrical connection between the electronic component 100b and other electronic components connected to the outside for a long period of time.
  • This disclosure can be used for wiring boards, electronic device packages, and electronic devices.
  • Electronic device 100a Electronic device package 10 Housing 1 Main body 1a Bottom 1b Frame 11 Recess 12 Fitting 13 Hole 2 Lid 20 Input / output terminal 3 (3a, 3b) Wiring board 31 Insulation board 32 Metallized layer G1 1st Glass phase G2 2nd glass phase M Metal phase 4 Other wiring board 4a 1st end 4b 2nd end 41 Wiring 5 Plating layer 30 Brazing material 100b Electronic components

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Abstract

絶縁基板と、絶縁基板表面のメタライズ層と、を備える配線基板において、絶縁基板とメタライズ層との接合強度を従来よりも高める。　配線基板３は、酸化アルミニウムを含む絶縁基板３１と、金属材料を含む金属相とガラス成分を含む第１ガラス相とを有するとともに、絶縁基板３１上に位置するメタライズ層３２と、を備え、絶縁基板３１とメタライズ層３２の少なくともいずれかがムライトを更に含み、メタライズ層３２は、金属相Ｍが三次元の網目状に連なり、第１ガラス相Ｇが金属相Ｍの間に入り込んでいる。

Description

配線基板、電子装置用パッケージ及び電子装置
　本開示は、配線基板、電子装置用パッケージ及び電子装置に関する。
　従来、酸化アルミニウム等の絶縁材料からなる絶縁基板と、モリブデン等の金属材料で絶縁基板の表面に設けられたメタライズ層と、を備えた配線基板が知られている。
　また、配線基板において、絶縁基板とメタライズ層との接合強度を向上させるため、絶縁基板におけるメタライズ層と接する第１表面部、及びメタライズ層における絶縁基板に接する第２表面部を、マンガンシリケート相とマグネシウムシリケート相の少なくとも一方を含有したものとしている（例えば特許文献１参照）。
国際公開第２０１８／１５５０５３号
　本開示の配線基板は、
　酸化アルミニウムを含む絶縁基板と、
　金属材料を含む金属相とガラス成分を含む第１ガラス相とを有するとともに、前記絶縁基板上に位置するメタライズ層と、を備える。
　また、本開示の配線基板は、前記絶縁基板と前記メタライズ層の少なくともいずれかがムライトを更に含む。
　また、前記メタライズ層は、前記金属相が三次元の網目状に連なり、前記第１ガラス相が前記金属相の間に入り込んでいる。
本開示の実施形態に係る電子装置の分解斜視図である。 図１の電子装置が備える入出力端子の斜視図である。 図２の入出力端子が備える配線基板の断面の拡大図である。 図１の実施形態の実施例に係る試験サンプルの製造条件とピール試験の結果の一覧表である。
　近年は、配線基板の更なる高性能化が求められている。具体的には、絶縁基板の機械的強度及び誘電率を上記特許文献１に記載された配線基板と同程度に維持しつつ、絶縁基板とメタライズ層との接合強度を向上させることが求められてきている。
　本実施形態に係る配線基板、電子装置用パッケージ及び電子装置は、メタライズ層３２の構造により、絶縁基板とメタライズ層との接合強度が従来よりも高められている。
　以下、図面を参照して、本開示の実施の形態について詳細に説明する。
　ただし、本開示の技術的範囲は、下記実施形態や図面に例示したものに限定されるものではない。
〔電子装置〕
　まず、本実施形態に係る電子装置１００の概略構成について説明する。図１は電子装置１００の分解斜視図、図２は電子装置１００が備える入出力端子の斜視図である。
　本実施形態に係る電子装置１００は、図１に示すように、電子装置用パッケージ（以下、パッケージ１００ａ）と、電子部品１００ｂと、を備えている。
　パッケージ１００ａは、筐体１０と、入出力端子２０と、を備えている。
　筐体１０は、本体１と、蓋体２と、を備えている。
　本体１は、金属材料で凹部１１を有する箱状となっている。
　この金属材料としては、例えば銅、銅合金、鉄・ニッケル合金、鉄・ニッケル・コバルト合金、ステンレス鋼等が挙げられる。
　本実施形態に係る本体１は、底部１ａと、枠部１ｂとを有している。
　底部１ａは、金属で平面視の形状が矩形の板状となっている。
　枠部１ｂは、金属で平面視の形状が底部１ａの輪郭と略等しい矩形の枠状となっている。そして、枠部１ｂの下面は、底部１ａの上面周縁部に接合されている。これにより、底部１ａの上面と枠部１ｂの内面とで囲まれた領域が、凹部１１となる。
　なお、本体１は、底部１ａと枠部１ｂとが一体の（別々の部品に分けられていない）ものであってもよい。
　本体１における一の側壁部には、嵌合部１２が設けられている。
　入出力端子２０が嵌合する前の状態の嵌合部１２は本体１（枠部１ｂ）を貫通する開口となっている。すなわち、嵌合部１２は，凹部１１と外側とを貫通する開口に相当する。
　また、本体１における一の側壁部と対向する側壁部には、孔１３が設けられている。
　孔１３には、図示しない光接続部材が設けられている。光接続部材は、電子部品１００ｂと筐体１０の外側に配置される図示しない光学装置とを光学的に接続する光導波路として機能する。
　蓋体２は、本体１と同じ金属材料で平面視の形状が底部１ａと略等しい矩形の板状となっている。そして、蓋体２の下面周縁部は、枠部１ｂの上面に接合されている。これにより、本体１の凹部１１が閉塞され、これにより、後述する電子部品１００ｂが気密封止される。
　入出力端子２０は、筐体１０の嵌合部１２に嵌合するとともに、ろう材３０（例えばＡｇＣｕ）で筐体１０にろう付けされている。
　本実施形態に係る入出力端子２０は、図２に示すように、複数の配線基板３と、他の配線基板４と、めっき層５と、を備えている。
　より具体的には，本実施形態に係る入出力端子２０は，２つの配線基板３（３ａ，３ｂ）を有しており、一方の配線基板３ａは、入出力端子２０の最上部に位置しており，他方の配線基板３ｂは入出力端子２０の最下部に位置している。
　また、最上部をなす配線基板３ａの上面、及び最下部をなす配線基板３ｂの下面は、図１，２に示したように、それぞれメタライズ層３２となっている。
　この配線基板３の詳細については後述する。
　他の配線基板４は、入出力端子２０の中間部をなしている。すなわち，入出力端子２０において，他の配線基板４は，最上部をなす配線基板３ａと最下部をなす配線基板３ｂとの間に位置している。
　他の配線基板４は、筐体１０の外側と凹部１１とを結ぶ方向に一対の第一端部４ａ及び第二端部４ｂを有している。
　入出力端子２０が筐体１０に嵌合している場合、第一端部４ａは、筐体１０の外側面よりも外側へ張り出しており、第二端部４ｂは、筐体１０の内側面よりも凹部１１側へ張り出している。すなわち，第一端部４ａは，筐体１０の外方に位置し，第二端部４ｂは，筐体１０の内方に位置している。
　また、他の配線基板４は、上側表層部が、配線４１となっている。
　配線４１は、第一端部４ａから第二端部４ｂへと延設されている。これにより、配線４１の第一端部４ａ側の端部が筐体１０の凹部１１の内側に位置し、第二端部４ｂ側の端部が筐体１０の外側に位置する。
　なお、配線４１は、複数本設けられていてもよい。
　本実施形態に係るめっき層５は、配線基板３ａの上面、及び配線基板３ｂの下面に設けられている。
　上述したように、配線基板３ａの上面及び配線基板３ｂの下面はそれぞれメタライズ層３２となっている。このため、めっき層５は、メタライズ層３２の表面を覆っていることになる。
　そして、このめっき層５と筐体１０とでろう材３０を挟み込むことになる。
　めっき層５の金属としては、例えばＮｉが挙げられる。
　電子部品１００ｂは、図１に示したように、筐体１０の凹部１１に収納されている。
　電子部品１００ｂと配線４１の第二端部４ｂ側の端部とは、図示しない導電性の接続部材（例えばボンディングワイヤ等）を介して電気的に接続されている。
　また、配線４１の第一端部４ａ側の端部に、図示しない他の電子部品が接続されることにより、電子部品１００ｂと他の電子部品とが電気的に接続されることになる。
〔配線基板〕
　次に、上記入出力端子２０が備える配線基板３の具体的構成について説明する。図３，４は、配線基板３の断面の拡大図である。
　配線基板３は、図３に示すように、絶縁基板３１と、メタライズ層３２と、を備えている。
　本実施形態に係る絶縁基板３１は、平面視の形状が矩形の板状となっている。
　また、本実施形態に係る絶縁基板３１は、酸化アルミニウム（アルミナ）及びムライトを含んでいる。具体的には、本実施形態に係る絶縁基板３１は、酸化アルミニウム質焼結体及びムライト質焼結体からなる。
　ムライトは、酸化アルミニウムに比べて比誘電率が小さい。このため、本実施形態に係る絶縁基板３１は、メタライズ層３２で高周波数の信号が伝送されるときの信号の透過損失を低減することができる。
　なお、絶縁基板３１は、メタライズ層３２（製造段階の金属ペースト）にムライトが含まれている場合には、ムライトを含んでいなくてもよい。
　また、ムライトは酸化アルミニウムに比べて機械的な強度が低い。このため、一般的にはムライトが入った分だけ絶縁基板の強度が低下する傾向にある。しかし、本実施形態に係る絶縁基板３１は、酸化アルミニウムの結晶が微細化している、すなわち、絶縁基板３１が緻密化されている。このため、本実施形態に係る絶縁基板３１は、ムライトを含まない場合と同程度の強度を維持することができている。
　本実施形態に係る絶縁基板３１は、絶縁基板３１全体に対するムライトの割合が３０～８０体積％の範囲内となっていてもよい。この場合、絶縁基板３１の誘電率が酸化アルミニウムよりも低く（８以下）、絶縁基板３１の曲げ強度が酸化アルミニウムと同等以上（４００ＭＰａ以上）となっている。
　なお、絶縁基板３１は、複数の絶縁層が積層されたものであってもよい。その場合には、複数の絶縁層のうち少なくともメタライズ層３２に接する絶縁層が、酸化アルミニウム及びムライトを含むものとなっていればよい。因みに、他の絶縁層は、例えばムライトを含まないものでもよい。
　メタライズ層３２は、絶縁基板３１の表面を覆っている。
　また、メタライズ層３２は、金属材料を含んでいる。
　本実施形態で用いられる金属材料の融点は、絶縁基板３１を焼成するのに必要な温度（１１００℃～）よりも高いものとなっている。
　具体的には、金属材料として，マンガン、モリブデン及びタングステンのうちの少なくともいずれかの金属が挙げられる。
　そして，金属材料は、上述の金属のそれぞれ単体であってもよいし、少なくともいずれかが化合物であってもよい。化合物としては、それぞれの金属の酸化物又はケイ酸塩（シリケート）等が挙げられる。
　また、金属材料として複数種類の金属を用いる場合には合金であってもよい。
　なお、メタライズ層３２は、金属材料以外に、酸化アルミニウム粒子とムライト粒子のうちの少なくともいずれかの無機材料を含むフィラー粉末を含有していてもよい。
　特に、酸化アルミニウム粒子とムライト粒子の両方を含有するものを用いた場合、好適な電気特性（誘電率）、曲げ強度を発揮することができる。
　また、メタライズ層３２は、絶縁基板３１にムライトが含まれている場合には、ムライトを含んでいなくてもよい。
　また、メタライズ層３２は、少なくともムライトに由来するガラス成分を更に含んでいる。
　また、メタライズ層３２は、金属材料が金属相Ｍをなしている。
　そして、メタライズ層３２は、金属相Ｍ及びガラス成分を含む第１ガラス相Ｇ１による相互侵入網目構造となっている。
　この「相互侵入網目構造」とは、金属相Ｍが三次元の網目状に連なり、第１ガラス相Ｇ１が金属相Ｍの間に入り込んだ構造のことをいう。
　すなわち、各相Ｇ１，Ｍは、互いに入り組んだ状態で存在することになる。このため、メタライズ層３２のある断面を見たときには、例えば図３に示したように、金属相Ｍが第１ガラス相Ｇ１の中で複数に分かれて存在しているように見える。また、メタライズ層３２の他の断面を見たときには、金属相Ｍが一体になり、第１ガラス相Ｇ１が金属相Ｍの中で複数に分かれて存在して見える。
　金属相Ｍは、第１ガラス相Ｇ１に分散しておらず、かつ第１ガラス相Ｇ１に溶解もしていない。
　また、第１ガラス相Ｇ１は、金属相Ｍに分散しておらず、かつ金属相Ｍに溶解もしていない。
　また、本実施形態に係る相互侵入網目構造は、メタライズ層３２全体に亘って存在している。つまり，図３に示すように，絶縁基板３１とメタライズ層３２との境界面に沿う方向における全域（面方向における全域）に亘って，互いに絡まり合った金属相Ｍと第１ガラス相Ｇ１を観察することができる。さらに，絶縁基板３１とメタライズ層３２との境界面に垂直な方向における全域（厚さ方向における全域）に亘っても，互いに絡まり合った金属相Ｍと第１ガラス相Ｇ１を観察することができる（不図示）。すなわち、メタライズ層３２における絶縁基板３１から離れた側の表層部を絶縁基板３１とメタライズ層３２の境界面と平行に切断したときの断面において、互いに絡まり合った金属相Ｍと第１ガラス相Ｇ１を観察することができる。また、メタライズ層３２における絶縁基板３１に近い側の境界部を境界面と平行に切断したときの断面においても、互いに絡まり合った金属相Ｍと第１ガラス相Ｇ１を観察することができる。
　なお、それぞれの境界部における金属相の割合は、６０～７０％の範囲内としてもよく、更には５０％程度としてもよい。
　メタライズ層３２は、こうした相互侵入網目構造により、金属相Ｍと第１ガラス相Ｇ１との結合が切れにくくなっている。このため、メタライズ層３２は、絶縁基板３１から剥離しにくくなっている。
　また、本実施形態に係る金属相Ｍとメタライズ層３２における第１ガラス相Ｇ１との界面、及び金属相Ｍと絶縁基板の第２ガラス相Ｇ２との界面のうちの少なくともいずれかの界面には、凹凸が存在していてもよい。
　詳細は後述するが、この凹凸は、絶縁基板３１に含まれるムライトの粒径分布の広がりによるものである。
　この凹凸により、金属相Ｍと第１ガラス相Ｇ１との間及び金属相Ｍと第２ガラス相Ｇ２との間の少なくともいずれかにアンカー効果が生じるため、メタライズ層３２は、絶縁基板３１からより一層剥離しにくくなっている。
　上述しためっき層５は、このメタライズ層３２の表面に設けられる。つまり、入出力端子２０の最下部をなす配線基板３ｂは、メタライズ層３２が絶縁基板３１の下面に設けられたものとなっている。
　なお、上述した他の配線基板４が、上記絶縁基板３１と、配線の形状となった上記メタライズ層３２と、で構成されていてもよい。その場合、メタライズ層３２が、電子部品１００ｂと電子装置１００とは異なる他の電気回路とを電気的に接続させる配線４１をなすことになる。
　その際、配線４１をなすメタライズ層３２の表面にめっき層５を設けるようにしてもよい。
〔配線基板の製造方法〕
　次に、上記配線基板３の製造方法について説明する。
　本実施形態に係る配線基板３の製造方法は、調合工程と、シート作製工程と、第一焼成工程と、ペースト作製工程と、塗布工程と、第二焼成工程と、を含む。
　初めの調合工程では、絶縁基板３１の焼結性を安定させるため、酸化アルミニウムと合成したムライトを、混合し、均一に分散させる。
　また、焼結性を安定させるとともに収縮の安定性を図るため、酸化アルミニウムとムライトを、粉砕粒径を調整しながら細かく粉砕し、粉末の状態にする。
　酸化アルミニウムは、平均粒径が１．５μｍ程度となるように粉砕する。
　ムライトは、酸化アルミニウムよりも硬度が低く粉砕されやすい。このため、出発原料の酸化アルミニウムとムライトの粒径が揃っていても、酸化アルミニウム粉砕の進み方とムライトの粉砕の進み方とに差が生じてくる。その結果、ムライト粒子の平均粒径は１．５～２．０μｍの範囲内であっても、その中には酸化アルミニウム粒子よりも粒子径が小さい微粉（平均粒径＜１．０μｍ）が多く存在することとなる。その結果、ムライト粒子の粒径分布は酸化アルミニウム粒子よりも広くなる。
　なお、後述するペースト作製工程において、金属ペーストにムライト粒子を含むフィラーを添加する場合には、この工程においてムライトの粉砕を行わなくてもよく、次工程においてセラミックグリーンシートにムライトを含めなくてもよい。
　酸化アルミニウム及びムライトを粉砕した後は、シート形成工程に移る、この工程では、酸化アルミニウムの粉末及びムライトの粉末が、有機バインダー及び有機溶剤と混練されてなるスラリーを作製する。
　なお、混錬する際、スラリーに、酸化ケイ素（シリカ）、酸化マンガン、酸化モリブデン及び酸化マグネシウムのうちの少なくともいずれかの添加剤を添加するようにしてもよい。
　そして、このスラリーを、ドクターブレード法等の方法でシート状に成形することでセラミックグリーンシートを作製する。
　セラミックグリーンシートを作成した後は、第一焼成工程へ移る。この工程では、セラミックグリーンシートを焼成することによって絶縁基板３１を製作する。
　焼成温度は、１３００～１６００℃の範囲内とすることができる。
　この第一焼成工程では、複数のセラミックグリーンシートを積層した積層体を焼成することにより、複数の絶縁層が積層されてなる絶縁基板３１を作製することもできる。
　こうしてセラミックグリーンシートが絶縁基板３１となる。
　上述したように、ムライトは酸化アルミニウムに比べて機械的な強度が低い。このため、絶縁基板３１の強度は一般的にはムライトが入った分だけ低下する。しかし、本実施形態においては、酸化アルミニウム粒子として、平均粒径が１．５μｍ程度の微粒子を用いている。このため、焼結時に形成される酸化アルミニウムの結晶も微細なものとなる。このため、絶縁基板３１が緻密化され、ムライトを含まない場合と同程度の強度を維持できるようになる。
　なお、セラミックグリーンシートを形成する際に、スラリーに、マンガン、マグネシウム及びシリカの少なくとも１種の添加剤を添加しておいてもよい。このようにすれば、添加剤が酸化アルミニウム及びムライトの結晶化の進展を低減させる。その結果、絶縁基板３１は緻密化し、機械的な強度が向上する。
　絶縁基板３１を作製した後は、ペースト作製工程に移る。この工程では、例えば、モリブデン粉末及びマンガン粉末を主原料とする原料粉末が、適当な有機溶剤及びバインダーに混練されてなる金属ペーストを作製する。材料の混錬は、例えばミル等で行う。
　本実施形態においては、混錬する際、この金属ペーストに、酸化アルミニウム粒子とムライト粒子のうちの少なくともいずれかを含むフィラー粉末を添加する。
　なお、この金属ペーストに、セラミックグリーンシートに添加した添加剤と同様のもの（酸化ケイ素（シリカ）、酸化マンガン、酸化モリブデン及び酸化マグネシウムのうちの少なくともいずれか）を添加するようにしてもよい。
　また、絶縁基板３１にムライト粒子を添加した場合には、この工程において金属ペーストにムライト粒子を含むフィラー粉末を添加しなくてもよい。
　なお、ペースト作製工程は、上記焼成工程の後とする必要はなく、焼成工程を終えるまでの間の任意のタイミングとすればよい。
　絶縁基板３１を作製した後は、塗布工程へ移る。この工程では、ペースト作製工程で作成した金属ペーストを、絶縁基板３１の表面（厚さ方向を向くいずれかの面）に塗布する。その際、スクリーン印刷法等の方法で、焼成後にメタライズ層３２の厚さとなるように塗布する。
　絶縁基板３１に金属ペーストを塗布した後は第二焼成工程へ移る。この工程では、金属ペーストが塗布された絶縁基板３１を焼成する。
　焼成温度は、約１１００～１４００℃の範囲内とすることができる。
　焼成の間、メタライズ中のムライトと絶縁基板３１のムライトのうちの少なくともいずれかが分解することで第１ガラス相Ｇ１及び第２ガラス相Ｇ２の少なくともいずれか（以下、第１，第２ガラス相Ｇ１，Ｇ２と表記する）が溶出する。そして、その第１，第２ガラス相Ｇ１，Ｇ２が、金属ペースト中に核として存在する酸化アルミニウム粒子の表面を覆っていく。また溶出した第１，第２ガラス相Ｇ１，Ｇ２が、溶出せずに残った一部のムライト粒子の表面も覆っていく。これにより、金属ペースト中の磁器成分（酸化アルミニウム、ムライト、第１ガラス相）が結合して連なり、第１，第２ガラス相Ｇ１，Ｇ２が金属相Ｍと絡まりあうような相互侵入網目構造が形成される。
　なお、金属ペーストに添加されているフィラー粉末が酸化アルミニウム粒子のみを含む場合も、同様にして相互侵入網目構造が形成される。
　こうして、金属ペーストがメタライズ層３２となり、本実施形態に係る配線基板３が作製される。
　なお、金属ペーストに添加されているフィラー粉末がムライト粒子のみを含む場合は、金属ペースト中のムライト粒子が一部溶出せずに残る。このため、溶出した第１ガラス相Ｇ１が、金属ペースト中に核として存在する（溶出せずに残った）一部のムライト粒子の表面を覆っていく。これにより、メタライズ層３２には、酸化アルミニウム粒子が添加されている場合に比較的近い相互侵入網目構造が形成される。
　また、金属ペーストにフィラーを添加していない場合（この場合、絶縁基板３１へのムライト添加が必須）には、絶縁基板３１中のムライトが溶出し、金属ペースト中の金属粒子の間隙に入り込み間隙を充填していく。これにより、ある程度の相互侵入網目構造が形成される。
　また、絶縁基板３１中のムライト粒子又は金属ペースト中のムライト粒子は、一部が分解されて第１，第二ガラス相Ｇ１，Ｇ２を作る。上述したように、ムライト粒子は粒径分布が広い。すなわち、絶縁基板３１の中には、ムライトの大きい粒子と小さい粒子が混在する。こうした大小混在するムライト粒子が核となり、その核が溶出した第１，第２ガラス相Ｇ１，Ｇ２に覆われることで、第１，第２ガラス相Ｇ１，Ｇ２の表面には凹凸が形成される。
　また、このとき、こうした第１，第２ガラス相Ｇ１，Ｇ２と第１，第２ガラス相Ｇ１，Ｇ２との間隙は金属相Ｍで満たされる。これにより、金属相Ｍとメタライズ層３２の第１ガラス相Ｇ１との界面、及び金属相Ｍと絶縁基板３１の第２ガラス相Ｇ２との界面のうちの少なくともいずれかの界面に凹凸が形成される。このような凹凸により、絶縁基板３１とメタライズ層３２との接合強度が高められる。
　また、金属ペースト中に酸化アルミニウム粒子が添加されていると、金属ペースト中にムライト粒子が添加されていない（絶縁基板３１のみから第２ガラス相Ｇ２が溶出する）場合であっても、金属ペースト中の酸化アルミニウム粒子が核となって相互侵入網目構造を形成する。このため、絶縁基板３１とメタライズ層３２との接合強度を高めることができる。
　また、金属ペーストにフィラー粉末が添加されていると、焼成の際、フィラー粉末が固体のまま残り、金属ペースト内における第１ガラス相Ｇ１の粘度が所定以上に保たれる。このため、第１ガラス相Ｇ１が流動しにくくなる。その結果、第１ガラス相Ｇ１は金属相Ｍとより複雑に絡まり合うようになる。
　特に、酸化アルミニウム粒子をフィラー粉末として添加しておくと、後でメタライズ層３２にメッキを施しやすくなる。
　また、第二焼成工程における焼成雰囲気として露点を下げておくようにしてもよい。
　ムライトは還元雰囲気で分解する。すなわち、ムライトは露点が低い程還元性が強くなり、分解が促進される。このため、低い露点を有する焼成雰囲気下で焼成すれば、焼結時にムライトから溶出するガラス成分が多くなり、絶縁基板３１とメタライズ層３２との接合強度を更に高めることができる。
　また、本実施形態に係る配線基板３の製造方法は、絶縁基板３１作製のための第一焼成工程、及びメタライズ層３２を形成するための第二焼成工程を含むものとした。しかし、絶縁基板を作成するための焼成とメタライズ層を形成するための焼成を同時に行うようにしてもよい。
〔配線基板の接合強度〕
　次に、上記配線基板３の接合強度について説明する。図４は、試験サンプルの製造条件とピール試験の結果の一覧表である。
　説明に先立ち、本開示に係る配線基板３の製造方法を用い、複数種類の配線基板３を備える試験サンプル（実施例１～１０）を作製した。
　具体的には、まず、成分の異なる（モリブデン粉末のみ又はモリブデン粉末及びマンガン粉末、フィラー粉末（添加剤）の有無、フィラー粉末の割合（体積％））金属ペーストを作製した。
　そして、上記調合工程から第一焼成工程を経て製造された複数の絶縁基板３１の各表面に、それぞれ異なる金属ペーストを塗布した。
　各絶縁基板３１及び金属ペーストの焼成温度は、いずれも１３５０℃とした。
　その後、作製された各配線基板３のメタライズ層３２の表面にＮｉめっきを施した。
　その後、めっき層の表面にろう材を載せ、更にろう材の表面に金具を載せ、ブレージングした。
　ブレージングの温度は、いずれも８５０℃とした。
　次に、各サンプルに対し、ピール試験を行った。
　具体的には、各サンプルの金具を引っ張って引きはがし、金具が引きはがされた後の配線基板３の表面を観察した。そして、下記の評価基準に基づいて観察結果を評価した。
（評価基準）
　△…表面の一部にメタライズ層の残りあり
　○…表面にメタライズ層の残り多い
　◎…表面にメタライズ層の残り更に多い
　なお、◎又は○の評価を受けたサンプルが製品としてより大きな接合強度を有したものということになる。なお，△の評価を受けたサンプルも製品としての使用に耐えるだけの接合強度を有しているものである。
　また、金具が引きはがされた後の配線基板３の表面全体の面積に対する、残ったメタライズ層３２の面積の割合である残存率（％）を算出した。
　試験の結果、金属ペーストにフィラー粉末（酸化アルミニウム粒子又はムライト粒子）を添加していない実施例１，６のサンプルが△の評価となった。これに対し、金属ペーストにフィラー粉末を添加した実施例２，３，５，７～１０のサンプルは〇又は◎の評価となった。
　また、実施例１，６のサンプルにおけるメタライズ層３２の残存率がそれぞれ１５，２８％となった。これに対し、実施例２，３，５，７～１０のサンプルにおけるメタライズ層３２の残存率はそれぞれ２５，３５，３９，３２，４２，４３，５７％となった。
　すなわち、実験結果からは、金属ペーストにフィラー粉末を添加した方が絶縁基板３１とメタライズ層３２との接合強度が向上する傾向があることが見て取れる。
　また、金属ペーストに添加されたフィラー粉末が相対的に少ない実施例２，４，７，９のサンプルがそれぞれ〇，△，〇，〇の評価となった。これに対し、金属ペーストに相対的に多くのフィラー粉末が添加された実施例３，５，８，１０のサンプルはそれぞれ◎，〇，◎，◎の評価となった。
　また、実施例２，４，７，９のサンプルにおけるメタライズ層３２の残存率がそれぞれ２５，２３，３２，４３％となった。これに対し、実施例３，５，８，１０のサンプルにおけるメタライズ層３２の残存率はそれぞれ３５，３９，４２，５７％となった。
　すなわち、実験結果からは、金属ペーストへ添加するフィラー粉末を多くした方が絶縁基板３１とメタライズ層３２との接合強度が向上する傾向があることが見て取れる。
　また、フィラー粉末としてムライト粒子を用いた実施例４，５のサンプルがそれぞれ△，〇の評価となった。これに対し、フィラー粉末として同じ量の酸化アルミニウムを用いた実施例２，３のサンプルはそれぞれ〇，◎の評価となった。
　また、実施例４，５のサンプルにおけるメタライズ層３２の残存率がそれぞれ２３，３９％となったのに対し、実施例２，３のサンプルにおけるメタライズ層３２の残存率はそれぞれ２５，３５％となった。
　すなわち、実験結果からは、フィラー粉末の添加量が同じ場合には、ムライト粒子よりも酸化アルミニウム粒子を用いた方が絶縁基板３１とメタライズ層３２との接合強度が向上する傾向があることが見て取れる。
　この結果は、焼成時にムライトがガラスへ分解されて流動する為、結晶の核が少なくなるためであると推測される。
　また、金属粉末としてモリブデン粉末とマンガン粉末の両方を含む実施例４，５のサンプルがそれぞれ△，〇の評価となった。これに対し、金属粉末としてモリブデン粉末のみを含む実施例９，１０のサンプルはそれぞれ〇，◎の評価となった。
　また、実施例４，５のサンプルにおけるメタライズ層３２の残存率がそれぞれ２３，３９％となったのに対し、実施例９，１０のサンプルにおけるメタライズ層３２の残存率はそれぞれ４３，５７％となった。
　すなわち、実験結果からは、金属ペーストにマンガン粉末を含めない方が絶縁基板３１とメタライズ層３２との接合強度が向上する傾向があることが見て取れる。
　この結果は、焼成時にマンガンが一部溶出してマンガンシリケート結晶を形成し、流動してしまうためであると推測される。
　以上説明してきた本実施形態に係る配線基板３は、メタライズ層３２において、金属相Ｍ及び第１ガラス相Ｇ１が相互侵入網目構造をなしている。このため、メタライズ層３２において、金属相Ｍと第１ガラス相Ｇ１とが分離しにくくなっている。その結果、本実施形態に係る配線基板３は、絶縁基板３１とメタライズ層３２との接合強度が従来よりも高められている。
　また、電子装置１００が使用され続けると、筐体１０及び入出力端子２０が熱を帯びてくる。電子装置１００は、筐体１０が金属であるのに対し、入出力端子２０の多くがセラミックである。このため、電子装置１００が熱を帯びたときの筐体１０の熱膨張の仕方と入出力端子の熱膨張の仕方とに差がでてくる。このため、筐体１０や入出力端子２０は、熱膨張の差に伴う応力を受けることとなる。なお、この熱膨張の差は、酸化アルミニウムのみで形成される配線基板よりも、ムライトが添加された配線基板の方が顕著となる。すなわち、ムライトが添加された本実施形態に係る配線基板は、酸化アルミニウムのみで形成される配線基板に比べ、受ける応力も大きくなる。しかし、本実施形態に係るパッケージ１００ａが備える入出力端子２０は、上述したような接合強度の高いメタライズ層３２を介して筐体１０にろう付けされる。このため、電子装置１００は、筐体１０や入出力端子２０へ大きな応力が作用しても、筐体１０と入出力端子２０との接合部が破損しにくい。その結果、電子装置１００は、電子部品１００ｂと、外側に接続される他の電子部品との電気的な接続の信頼性を長期間に亘って高く維持しやすい。
　本開示は、配線基板、電子装置用パッケージ及び電子装置に利用することができる。
１００　電子装置
　１００ａ　電子装置用パッケージ
　　１０　筐体
　　　１　本体
　　　　１ａ　底部
　　　　１ｂ　枠部
　　　　１１　凹部
　　　　１２　嵌合部
　　　　１３　孔
　　　２　蓋体
　　２０　入出力端子
　　　３（３ａ，３ｂ）　配線基板
　　　　３１　絶縁基板
　　　　３２　メタライズ層
　　　　Ｇ１　第１ガラス相
　　　　Ｇ２　第２ガラス相
　　　　Ｍ　金属相
　　　４　他の配線基板
　　　　４ａ　第一端部
　　　　４ｂ　第二端部
　　　　４１　配線
　　　５　めっき層
　　３０　ろう材
　１００ｂ　電子部品

Claims (5)

  1. 　酸化アルミニウムを含む絶縁基板と、
    　金属材料を含む金属相とガラス成分を含む第１ガラス相とを有するとともに、前記絶縁基板上に位置するメタライズ層と、を備え、
    　前記絶縁基板と前記メタライズ層の少なくともいずれかがムライトを更に含み、
    　前記メタライズ層は、
    　　前記金属相が三次元の網目状に連なり、前記第１ガラス相が前記金属相の間に入り込んでいる配線基板。
  2. 　前記絶縁基板は，ガラス成分を含む第２ガラス相を有し，
    前記金属相と前記第１ガラス相との第１界面、及び前記金属相と前記第２ガラス相との第２界面のうちの少なくともいずれかの界面は、凹凸を含む請求項１に記載の配線基板。
  3. 　前記絶縁基板は、
    　誘電率が酸化アルミニウムよりも低く、
    　曲げ強度が酸化アルミニウムと同等以上である請求項１又は請求項２に記載の配線基板。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の配線基板と、
    　金属で構成されるとともに，凹部と該凹部と外側とを貫通する開口とを有する筐体と、を備え、
    　前記配線基板が、前記開口に嵌合している電子装置用パッケージ。
  5. 　請求項４に記載の電子装置用パッケージと、
    　前記電子装置用パッケージの前記凹部に収納された電子部品と、を備える電子装置。
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