JP3960320B2 - 配線基板とそれを用いたバランと配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、各種電子機器や通信機器に用いられる電子部品およびそれに用いる配線基板に関するものである。

近年携帯型電子機器や、携帯電話などの携帯型通信機器などの更なる高機能化に伴い、それら機器に用いる電子部品の小型が要求され、その電子部品などへ用いる導体パターンは、高密度配線や微細パターン化が求められている。従ってますます、隣接する配線パターン同士の間隔が狭くなってきている。

以下、従来の配線基板とその配線基板の製造方法について図面を用いて説明する。図２０は、従来の配線基板の断面図であり、図２１は、同配線基板の製造フローチャートである。

図２０において、１は、アルミナ基板（無機質な基板の一例として用いた）である。このアルミナ基板１の上面１ａ側には配線パターン２ａ、２ｂが敷設されていた。なお、この配線パターン２ａ、２ｂは共に銀導体としている。

３ａ、３ｂは、それぞれの配線パターン２ａ、２ｂの側面部に形成されたニッケル層である。そして、これらの基板１や配線パターン２ａ、２ｂとニッケル層３ａ、３ｂを覆うように絶縁層４が形成されるものであった。

次に従来の配線基板の製造方法について図２１を用いて説明する。図２１において、１１は、印刷形成工程であり、この印刷工程１１では、スクリーン印刷によって基板１上に銀ペースト１２を印刷し、焼成工程１３において約８５０℃の温度で焼成することで配線パターン２ａ、２ｂ（図２０に示す）を得ていた。

１４は、スクリーン印刷工程であり、この印刷工程１４では、配線パターン２ａ、２ｂの側面部へニッケルペースト５が印刷される。なお、このニッケルペーストは、ニッケル粉と、バインダとしてのエポキシ系の樹脂と、有機溶剤とから構成されていた。

１５は、ニッケルペーストを焼成する焼成工程であり、約６５０℃の温度で焼成することで、ニッケル層３ａ、３ｂを得ていた。そして印刷工程１６では、これらの配線パターン２ａ、２ｂやニッケル層３ａ、３ｂを覆うように、ホウ硅酸鉛ガラスのペースト１７を印刷し、焼成工程１８で焼成することで、絶縁膜４を形成していた。なお、これらの焼成工程１３、１５、１８は、全て大気雰囲気中で行っていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１や特許文献２が知られている。
特開昭５８−３２４９２号公報 特開平０９−２３７９５７号公報

しかしながらこのような従来の配線基板において、ニッケル層３ａ、３ｂの焼成工程１５は大気雰囲気中で行うために、ニッケル層３ａ、３ｂが酸化される。これによって、ニッケル層３ａ、３ｂの強度は低下し、ニッケル層３ａ、３ｂへ微小な亀裂が発生することによって、配線パターン２ａ、２ｂ間でマイグレーションが発生し易くなるという問題を有していた。

そこで本発明は、この問題を解決したもので、配線パターン間でのマイグレーションの発生を防止することができる配線基板の製造方法を提供することを目的としたものである。

この目的を達成するために本発明の配線基板は、配線パターンの表層に酸化ニッケル層を形成し、この酸化ニッケル層の上に形成された絶縁保護膜とを有し、この絶縁保護膜はホウ硅酸鉛ガラス系ペーストの焼成体で形成された配線基板において、前記酸化ニッケル層は、５ｗｔ％以上９ｗｔ％以下のリンを含有する合金層としたものである。これにより、配線パターン間でのマイグレーションの発生を防止することができる。

以上のように本発明によれば、基材と、この基材上に銀導体で形成された配線パターンと、この配線パターンの表層に形成された酸化ニッケル層と、この酸化ニッケル層の上に形成された絶縁保護膜とを有し、前記絶縁保護膜はホウ硅酸鉛ガラス系ペーストの焼成体で形成された配線基板において、前記酸化ニッケル層は、５ｗｔ％以上９ｗｔ％以下のリンを含有する層としたものである。これにより、ニッケル層には５ｗｔ％以上９ｗｔ％以下のリンを含むので、酸化性雰囲気中で焼成してもニッケル層の強度低下は小さく、酸化によるニッケル層の亀裂が発生し難くなる。従って、酸化性雰囲気で焼成を行っても、微細パターンへのニッケル層の形成を可能とし、絶縁保護膜としてリンが拡散し易いホウ硅酸鉛ガラスを用いても配線パターン間でのマイグレーションの発生を防止することができる配線基板を提供することができる。

また、焼成工程は、大気雰囲気中で行うことができるので、窒素などの不活性気体を準備する必要も無く、ランニングコストも安くすることができる。

さらにニッケル層は、無電解めっきによって形成するので、厚みを均一にでき、ピンホールが少なく、緻密なニッケル層を形成できる。

（実施の形態１）
先ず、本実施の形態１における配線基板の製造方法について以下図面を用いて説明する。図１は本実施の形態１における製造工程図であり、図２は、導体パターン製造工程のフローチャートである。さらに、図３から図１５は本実施の形態１における各製造工程の詳細図である。なお、本実施の形態１の説明に用いる図面（図１から図１５）において、背景技術で用いた図面（図１８、図１９）と同じものは同じ番号とし、その説明は簡略化している。

図１において、２１は、アルミナ基板１（図１９に示す。なおこれは無機質の基板の一例として用いた）上に配線パターンを形成する配線パターン形成工程であり、２２は、配線パターン形成工程２１の後に設けられた清浄化工程であり、２３は、清浄化工程の後に設けられた下地めっき工程であり、２４は、この下地めっき工程の後に設けられた無電解めっき工程であり、２５は、無電解めっき工程の後に設けられた洗浄工程である。そして、印刷工程１６（絶縁膜形成工程の一例として用いた）で洗浄工程の後にホウ硅酸鉛ガラスのペースト１７をスクリーンで印刷し、印刷工程で印刷されたペースト１７を焼成工程１８で焼成する。

次に、本実施の形態１の各工程について詳細に説明する。図２は、配線パターン形成工程２１の工程フローチャートである。図２において、３０はレーザ加工でフィルム５０（図３に示す）に溝を加工し、凹版を作成する凹版製造工程である。３２は、凹版製造工程３０の後で溝へ銀ペースト３１を塗布、充填する充填工程であり、３３は、充填工程３２の後で銀ペーストを乾燥させる乾燥工程である。そして３４は、乾燥工程３３の後で銀ペーストを再充填する再充填工程であり、３５は再充填工程３４の後で銀ペーストを再乾燥する再乾燥工程である。

次に３６は、接着層形成工程３７で予め接着剤３８が塗布された基板１上へ、再乾燥工程３５で再乾燥された凹版を貼り合わせる貼り付け工程であり、３９は、貼り合わされた状態で加熱・圧着する加熱・圧着工程であり、４０は、アルミナ基板１から凹版を剥がす剥離工程であり、１３は、アルミナ基板１を焼成する焼成工程である。

このような配線パターン形成工程２１（図１）の各工程における各製造手段について、図面を用いて詳細に説明する。まず、凹版製造工程３０の製造手段について説明する。図３は、本実施の形態１における凹版製造工程３０における凹版製造手段の説明図である。図３において、５０は、厚さ１２５ミクロンメートルのポリイミド製のフィルムである。このフィルム５０の上方には、クロムマスク５１が載置され、このクロムマスク５１のさらに上方からエキシマレーザ５２が照射される。なお、クロムマスク５１には孔５１ａが設けられており、このクロムマスク５１とフィルム５０との間にはレンズ５３が設けられている。これによって、クロムマスク５１に形成された孔５１ａを通過したエキシマレーザ５２が、レンズ５３を通過し、フィルム５０上に孔５１ａに対応した像が結ばれる。このようにして、フィルム５０に溝を彫り、凹部５４が形成される。そして、フィルム５０の凹部５４が形成された面側に、フッソ系の離型剤を塗布することで凹版５５が完成する。

図４は、凹版製造工程３０における凹版５５の要部拡大断面図である。図４において凹部５４は、開口部に向かって約２度程度の傾斜５４ａを有するように加工されるとともに、フッソ系の離型剤による離型層５６が形成される。

次に充填工程３２における充填手段について図面を用いて説明する。ここで、充填工程３２は、銀ペースト３１を凹版５５の凹部５４形成面側へスクリーン印刷する印刷工程３２ａと、この印刷工程３２ａの後で凹部５４から溢れた不要な銀ペーストを除去する掻き取り工程３２ｂとから構成される。

ではまず、印刷工程３２ａについて図５を用いて説明する。図５は本実施の形態１におけるスクリーン印刷手段の断面図である。この印刷工程３２ａでは、まず厚さ１００μｍのスクリーン（図示せず）がフィルム５０上に載置され、スキージで掻くことによって、基板１上に銀ペースト３１が印刷される。これによって凹部５４内に銀ペースト３１が充填されるとともに、凹版５５の表面５５ａ上には約１００ミクロンの略均一の厚みで銀ペースト３１の膜３１ａが形成されることとなる。なおここで、スクリーンは、ステンレス製であり、その開口部は凹部５４が形成された領域よりも大きな範囲とすることによって、全ての凹部５４に銀ペースト３１を充填することができる。

その後、銀ペースト３１が印刷された凹版５５は、遠心分離機で回転されることによって、銀ペースト３１が凹部５４の隅々まで充填される。なお、この遠心分離機を用いると、充填と同時に脱泡も行うことができる。

そして、図６に示すように、スキージ５７をＡ方向へ移動し、凹版５５の表面５５ａを掻くことで、不要な銀ペースト３１ｂが除去され、凹部５４にのみに銀ペースト３１が確りと充填されることとなる。従って容易に不要な銀ペースト３１ｂを除去することができる。

次に乾燥工程３３（図１も併せて参照）における乾燥手段について説明する。この乾燥手段では、凹部５４へ充填された銀ペースト３１を乾燥するものである。このときこの乾燥工程３３では、導体ペースト中に含まれた溶剤が揮発する温度で乾燥する。ただし、このとき銀ペースト３１中に含まれた樹脂が劣化しない温度で乾燥することが必要である。

ここで、本実施の形態１における銀ペースト３１の溶剤は、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤が用いられている。また、導体ペーストは約６０重量パーセントの銀粉と、約３８重量パーセントの溶剤と、残りを占めるバインダとによって構成されている。従って、この乾燥工程３３での加熱温度は１５０℃程度とすることが望ましい。

図７は、この乾燥工程３３における乾燥手段の断面図である。銀ペースト３１の約３８重量パーセントは溶剤であるので、乾燥工程３３によって溶剤の蒸発相当分の体積が減少し、図７のような窪み５９が発生する。

そこで再充填工程３４ではまず、印刷工程３４ａによって、体積の減少分を補うために、窪み５７へ銀ペースト３１を再度充填する。そして、掻き取り工程３２ｂ同様、再掻き取り工程３４ｂによって不要な銀ペースト３１を除去する。

そして再充填工程３４で窪み５９へ充填された銀ペースト３１は、再乾燥工程３５で乾燥させる。そして、この再充填工程３４と再乾燥工程３５は、数回繰り返され、図８に示すように、凹部５４が銀ペースト３１によって略完全に満たされた状態になるまで繰り返される。なお、本実施の形態１においては、再充填工程３４と再乾燥工程３５を５回繰り返すことによって、確実に銀ペースト５７を凹部５４へ充填している。

ここで本実施の形態１においては、銀ペースト３１の印刷性を考慮し、銀粉の含有比率を約６０重量パーセントとしているが、さらにこの銀粉の含有比率の大きいものを用いれば再充填工程３４と再乾燥工程３５の繰り返し回数を減少させることも可能である。

次に接着層形成工程３７について説明する。まず、予めアルミナ基板１にポリビニルブチラール樹脂（以下ＰＶＢという。なおこれは接着剤の一例として用いたものである。）が塗布され、接着層６１を形成する。なお、接着層６１のアルミナ基板１への形成は、予めＰＶＢ樹脂がアセトンとトルエンとの混合溶液に溶かされた液中へアルミナ基板１を浸漬し、乾燥させることによって行っている。なお、アセトンとトルエンとの混合溶液を用いているので、揮発性が高く、乾燥温度は常温で行っている。

次に貼り付け工程３６における貼り付け手段について説明する。図９は、貼り付けにおける貼り付け手段の説明図である。図９に示すように、再乾燥工程３５で乾燥された凹版５５は、アルミナ基板１の接着層６１側へ貼り合わされる。そして、加熱・圧着工程３９において、凹版５５が貼り合わされたアルミナ基板１は、ゴム（図示せず）の間に挟まれ、そのゴムの上下から圧力を加えるとともに加熱される。この加熱によって溶融した接着層６１は、銀ペースト３１内に浸透し、銀ペースト３１と接着層６１とが混ざることとなる。

なお、この加熱温度は、ＰＶＢのガラス転移点以上であることが必要である。これは、接着層６１面近傍において、凹版５５とアルミナ基板１との剥離を防止するためである。さらに、接着層６１の重合度が０となる温度以下でなければならない。これは、接着層６１内の分子の結合が外れることによって発生するガス（水蒸気など）によるボイド等を防止する為である。つまり凹部５４内でガスが発生してもその逃げ口がないので、ガスは当然銀ペースト３１内に留まるからである。

ここで、大気雰囲気中において、接着層６１を１７５℃の温度で２０分程度加熱してやると、重合度は０となってしまう。そこで、本実施の形態１においては加熱・圧着工程３９における加熱温度を１４０℃としている。これは、１７５℃以下の温度でも徐々にＰＶＢ内の分子結合の破壊は進行し、徐々にガスが発生するので、接着層６１の加熱温度を１４０℃と低くしてある。これによって、ボイドの少ない導体パターンを実現でき。高精度な導体パターンを実現することができる。

そして、冷却することにより、接着層６１や銀ペースト３１が硬化し、銀ペースト３１はアルミナ基板１へ確りと接着される。なおこの冷却は、接着層６１のガラス転移点より低い温度となるまで冷却されることが重要である。これは、ガラス転移点以上の温度において接着層６１は完全に硬くなっておらず、この状態で搬送したりすると、凹版５５とアルミナ基板１との間で剥離を起こすことがあり、この剥離を防止するためである。

次に剥離工程４０における凹版剥離手段について説明する。図１０は、本実施の形態１における剥離工程４０における凹版剥離手段の断面図を示している。ここでは図１０に示したように、凹版５５をアルミナ基板１から剥がし、凹部５４内の銀ペースト３１をアルミナ基板１上に残留させる。

なお、このとき凹部５４には、傾斜５４ａを有するとともに、離型剤５６を有しているので、銀ペースト３１は、精度良くアルミナ基板１側へ転写される。次に、図１１は、焼成工程における基板の断面図である。この焼成工程１３では、アルミナ基板１上の銀ペースト３１の銀粉を焼結させ、基板１上へ配線パターン６５ａ、６５ｂを定着させるものである。なお、この焼成工程１３における焼成温度のピーク温度は略８５０℃であり、その焼成は大気雰囲気中で行う。これによって、銀ペースト３１がアンカー効果によりアルミナ基板１に固定される。

そして以上のような配線パターン形成工程によって、図１１に示すように、クロムマスク５１（図３）の孔５１ａに対応する導体パターン６５ａ、６５ｂが、アルミナ基板１上へ転写される。つまり、本実施の形態１では、配線パターンの形成に凹版５５を用い、この凹版５５を基板１へ転写することで配線パターン６５を得ているので、配線パターン６５は凹版５５に描画されたパターンを忠実に再現でき、精度の高い配線パターン６５を実現できる。

なお、本実施の形態１では、銀ペースト３１を用いているので、焼成工程１３は大気雰囲気で焼成することができ、窒素ガスなどを準備する必要がない。従って、焼成工程１３のランニングコストを少なくすることができ、低価格な配線基板の製造方法を実現できる。

次に、２２は、清浄化工程であり、この清浄化工程２２は、いわゆる酸洗いの工程であり、配線パターン６５ａ、６５ｂの表面に形成された酸化銀を取り除く。そして、この酸化膜が取り除かれた後に、下地めっきを行う。この下地めっき工程２３では、銀とパラジウムとを置換することで、配線パターン６５ａ、６５ｂ上に、選択的にパラジウムめっきを施している。つまり、焼成工程１３は、大気雰囲気で行うため、銀ペースト３１が酸化し、酸化膜が形成される。しかしこの酸化膜上には、パラジウムを置換することができないので、清浄化工程２２によって、予め銀の酸化膜を除去する訳である。さらに、この清浄化工程２２では、掻き取り工程３２ｂで凹版５５の表面上に残留し、基板１へ転写された銀粉なども除去することができる。従って、配線パターン６５ａ、６５ｂでのショートやマイグレーションを発生し難くできる。

なお、本実施の形態１においては、下地めっき工程２３は、パラジウムの置換めっきとすることで銀ペースト上に選択的にパラジウムめっきが施される。従って、基板１の表面上にパラジウムが付着しにくくなり、配線パターン６５ａ、６５ｂ間がパラジウムによって短絡することは発生し難くなるので、絶縁性の良好な基板を実現できる。

図１２は、無電解ニッケルめっき工程における配線基板の断面図である。図１２において、無電解のニッケルめっき工程２４では、パラジウム層（図示せず）の上から無電解でニッケルめっきを施し、ニッケル層６６ａ、６６ｂを形成する。なお、本実施の形態１において、パラジウムめっき層の厚みが約１μｍであり、ニッケルめっき層６６ａ、６６ｂの厚みは、約３μｍとしている。そして、このニッケル層６６ａ、６６ｂは、約８ｗ％の燐と略９２ｗ％を占めるニッケルとから構成された層である。

これにより、予めパラジウムめっきが施された上に、無電解めっきによってニッケルめっき層が形成されるので、均一な厚さのニッケルめっき層６６を得ることができる。従って、配線パターン６５ａ、６５ｂを得ることができる。また、ピンホールなども少ないので、緻密なニッケル層６６を形成でき、信頼性の良好な基板を実現することができる。

次に、図１３は、絶縁膜形成工程における絶縁膜形成手段の説明図である。図１３において、ニッケル層６６ａ、６６ｂ上に、導体パターン６５の電気的、物理的保護などを目的として絶縁膜４を形成する。そしてこの絶縁膜４は、印刷工程１６によって、これらのニッケル層６６ａ、６６ｂを覆うように、ホウ硅酸鉛ガラスのペースト１７を印刷し、焼成工程１８で焼成することで形成する。なおこの焼成工程１８は、大気雰囲気中であり、約８５０℃の温度で行われる。

さらに、本実施の形態１における配線基板では、絶縁膜４の上にも配線パターン６５ｃ、６５ｄを設けている。そこで、この配線パターン６５ｃ、６５ｄを形成するために、焼成工程１８の後で絶縁膜４の表面を研磨する研磨工程１９（図１）を有している。この研磨工程１９においては、図１４に示すように、配線パターン６５ａの銀導体の先端６７が露出するまで研磨する。そして、配線パターン形成工程２１から再度工程を繰り返すことによって、アルミナ基板１上に多層の配線パターンを形成している。

なお、研磨工程において、先端６７に設けられたニッケル層６６は完全に除去されるまで削ることが必要である。これは、本実施の形態１において、配線パターン６５ａと配線パターン６５ｃとは、先端６７を介して電気的に接続される。しかし、絶縁膜４形成のための焼成工程１８や、配線パターン６５ｃ、６５ｄを形成する焼成工程１３（図２）は共に大気雰囲気で行われる。従って、ニッケル層６６ａ、６６ｂが酸化し、絶縁体となってしまうためである。

図１５は、本実施の形態１における配線基板の断面図であり、図１５に示すように、基板１の裏面１ｂや絶縁膜４ａの上にも配線パターン６５ｅ、６５ｆが形成されている。なお、この配線パターン６５ｅ、６５ｆは、配線パターン形成工程を２回繰り返すことで形成することで、配線基板６８を得ている。

以上のような製造方法による配線基板６８において、導体パターン６５上に設けられたニッケル層６６は焼成工程で酸化され、燐を含んだ酸化ニッケルの絶縁物で覆われることとなるので、マイグレーションの発生を抑制することができる。

発明者らの実験によれば、燐の含有率が８ｗ％である場合の配線パターン間の絶縁耐圧は、約１０００Ｖ以上であり、燐の含有率が１２ｗ％である場合には、約５００Ｖであることを確認した。なお、この実験では、配線パターン６５ａと配線パターン６５ｂの間隔は０．０３ｍｍとした。また、絶縁膜４は形成せずに、それらの配線パターン６５ａ、６５ｂ間に水滴を滴下し、両配線パターン間に１Ｖの直流電圧を印加した。以上のように本実施の形態１においては、燐の含有量を約８ｗ％から１２ｗ％の範囲とすることによって、配線パターン６５ａ、６５ｂ間で良好な絶縁耐圧を得ている。

では以下に、この燐の含有比率と、マイグレーションの発生について説明する。図１６は、温度とニッケル層６６の皮膜硬度との関係を示したグラフであり、横軸７１は温度を示し、縦軸７２が硬度を示している。図１６において、硬度曲線７３は、燐の含有率が１ｗ％である場合の皮膜硬度を示し、硬度曲線７４は燐の含有率が８ｗ％である場合の皮膜硬度を示し、硬度曲線７５は燐の含有率が１２ｗ％である場合の皮膜強度を示している。ここで、各硬度曲線７３、７４、７５は、略３００℃から４００℃の間の硬度は最大となり、それ以上の温度になると、皮膜強度は小さくなる。特にその皮膜硬度の減少傾向は、燐の含有率が低いものの方が大きい。

これは、燐の含有比率の小さな酸化ニッケルは、その結晶粒が大きく、熱などによる結晶の膨張、収縮が大きくなり、この膨張、収縮などによって、結晶間に亀裂ができやすいためであると推測される。つまり、ニッケル層６６は、焼成工程での熱や酸化によって、皮膜硬度が劣化する。そして、この皮膜硬度の劣化によって、皮膜が熱による膨張、収縮に耐え切れず、ニッケル層６６に亀裂などが発生する。その結果、膜厚の薄い場所が発生したり、部分的に銀導体が露出したりすることとなるので、電圧印加によって銀がイオン化し、マイグレーションが発生すると考えられる。

従って、燐の含有比率の大きい方が、マイグレーションの発生を少なくできることとなる。発明者らの実験によれば、ニッケル層６６の燐含有比率は、５ｗｔ％以上でマイグレーションの発生が少なくなることを確認している。

しかしながら、発明者らの実験によれば、燐を９ｗ％以上添加した場合にもマイグレーションが発生しやすくなることも確認している。そこで、これを確認のために、燐の含有率が８ｗ％のニッケル層と、１２ｗ％のニッケル層とに対して、ＰＣＴＢ試験を行い、実際にマイグレーション発生の有無の確認を行った。なお、条件としては、試験雰囲気温度が１２１℃、雰囲気湿度９９％、気圧２気圧、直流電圧印加３．３Ｖとし、試験時間１００時間後におけるショート発生率を確認した。

その結果、燐を８ｗ％含んだニッケル層によるものは、１００時間経過後の試験においてもショートの発生は見られなかった。しかし、燐を１２ｗ％含んだニッケル層によるものは、約１８％の率でショートが見られた。これは、本実施の形態においては、絶縁膜４にはホウ硅酸鉛ガラスを用いているためであると考えられる。つまり、ニッケル層６６中に含まれた燐が、ホウ硅酸鉛ガラスへ拡散し、この拡散によって、絶縁膜４の絶縁抵抗値が小さくなるためであると考えられる。本実施の形態１のように、絶縁膜４にホウ硅酸鉛ガラスなどの燐が拡散しやすい材質を用いた場合には、ニッケル層６６における燐の含有率は５ｗ％以上９ｗ％以下とすることで、最もマイグレーションを発生し難くすることができる。

以上のように、ニッケル層６６における燐の含有率は約５ｗ％から１２ｗ％の範囲内とすることによって、熱による皮膜硬度の劣化が小さくできるとともに、導体パターン６５ａ、６５ｂ間で良好な絶縁性を維持することができる。従って、導体パターン６５ａ、６５ｂ間でのマイグレーションを発生し難くできる。なおここで、燐の含有率は、導体パターン６５上に形成する絶縁膜４への拡散などで絶縁性が劣化しない程度とすることが重要である。

本実施の形態１において、ニッケル層６６における燐の含有率は約５ｗ％から１２ｗ％の範囲内とすることによって、たとえニッケルが焼成工程で酸化してもマイグレーションの発生し難くなるので、焼成工程を大気雰囲気中で行うことができる。従って、窒素などの高価な不活性気体を準備する必要も無く、ランニングコストを安くすることができる。

また、燐を５ｗ％から１２ｗ％含んだニッケル層６６が、マイグレーションの発生を抑制するので、導体パターン６５へ電圧を印加することも可能である。例えばこれは高周波機器の増幅器とフィルタとの間に挿入される平衡・不平衡変換バランなどへ用いると非常に有用である。

特に燐含有率を５ｗ％以上９ｗ％以下とすれば、ホウ硅酸鉛ガラスを用いてもマイグレーションを起こり難くでき、さらに大きな電圧の印加も可能となる。

さらに、本実施の形態１におけるニッケル層６６は、無電解めっきによって形成するので、ピンホールなども少なくできる。従ってニッケル層６６の膜厚を薄くしても、確りとマイグレーションを防止することができる。さらに、配線パターン６５の寸法精度も良好であるとともに、配線パターン上にニッケル層を容易に形成することができる。

さらにまた、ニッケル層６６が、マイグレーションの発生を抑制するので、隣接する導体パターン６５ａ、６５ｂ間の距離６９（図１３に示す）を小さくすることができる。本実施の形態１における距離６９は、０．１５ｍｍであるが、配線パターン６５ａと配線パターン６５ｂ間でのマイグレーションの発生を防止できる。従って、配線基板６８内に多くの配線パターン６５を高密度に配線することができる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図面を用いて説明する。図１７は、本発明の実施の形態２における携帯電話（高周波機器の一例として用いた）のブロック図であり、図１８は受信系におけるバランの回路図であり、図１９は同、送信系におけるバランの回路図である。

まずは、図１７を用いて受信系について説明する。２００は約８００ＭＨｚの高周波信号を送受信するアンテナであり、このアンテナ２００は、約４０ｍｍ長さである。２０１は、アンテナ２００がその入出力端子２０１ａへ接続されたデプレクサであり、このデプレクサ２０１の出力には、ＬＮＡ２０２が接続される。そして２０３は、ＬＮＡ２０２からの出力が供給されるフィルタである。

次に、２０４はその一方の入力にフィルタ２０３の出力が接続されると共に、他方の入力には局部発振器２０５からの発振信号が供給され、高周波信号を低い周波数の中間周波数へと変換する混合器である。２０６は、混合器２０４の出力に接続された増幅器であり、この増幅器２０６は差動型の増幅器である。

２０７は、混合器の出力が接続されたバランであり、増幅器２０６の出力が平衡であるので、このバラン２０７によって平衡から不平衡へと変換している。さらに、差動型の増幅器２０６のコレクタ出力をバラン２０７に接続するので、本実施の形態２においては、バラン２０７を介して増幅器２０６のコレクタ出力に電圧を印加している。

２０８は、バラン２０７の出力が接続された中間周波フィルタであり、この中間周波フィルタ２０８は、中間周波信号のみを通過させるものであり、不平衡型のフィルタである。本実施の形態２においては、この中間周波フィルタとしてＳＡＷフィルタを用いている。２０９は信号処理回路であり、この信号処理回路２０９で処理された信号は、スピーカ２１０や、液晶表示器２１１（出力器の一例として用いた）へ出力される。

次に送信系に関して説明する。２２１はマイクであり、２２２はキーボード（入力器の一例として用いた）である。これらのマイク２２１やキーボード２２２からの出力は、信号処理回路２２３へ入力される。２２４は、その一方の入力に処理回路の信号が供給されるとともに、他方の入力に局部発振器２０５の出力が接続された混合器であり、この混合器２２４によって約８００ＭＨｚの高周波信号へ変換される。

２２５は、混合器２２４の出力が接続された増幅器であり、この増幅器と混合器２２４とは共に平衡型の回路で構成される。そして、この増幅器２２５の出力は、バラン２０７を介してパワーアンプ２２６へ接続され、このパワーアンプ２２６の出力がデプレクサ２０１を介してアンテナ２００に供給され、空中へ放射される。

なお、本実施の形態２において混合器２０４、２２４、局部発振器２０５と増幅器２０６、２２５とは全て集積回路２２７に集積化されて構成している。そして、これらの混合器２０４、２２４、局部発振器２０５と増幅器２０６、２２５は、妨害に強い平衡回路で構成されている。従って、回路同士を近接して配置しても妨害を受け難くなるので、これらの回路を集積回路内で構成しやすくなることとなる。これにより小型な携帯電話を実現することができる。

ではここで、バラン２０７に関し、図１８、図１９を用いて詳細に説明する。

図１８は本実施の形態２における携帯電話の受信系に用いられたバランの接続図である。図１８において、２３１は配線導体（第１の配線導体の一例として用いた）であり、この配線導体２３１の一方端に設けられた端子２３２と、他方端に設けられた端子２３３（第１、第２の端子の一例として用いた）とを有している。

２３４は配線導体２３１と分布結合した配線導体（第２の配線導体の一例として用いた）であり、これら配線導体２３１、２３４は、アルミナ基板上に約０．１５ｍｍの間隔で平行に敷かれた２本の導体によって形成される。

２３５は、配線導体２３４の一方の端に設けられた端子（第３の端子の一例として用いた）であり、この端子２３５が中間周波フィルタ２０８へ接続されている。一方配線導体の他方端には、グランドへ接続するための端子２３６（第４の端子の一例として用いた）を有している。２３７は、配線導体の中点２３８が接続されたグランド端子であり、このグランド端子２３７は、キャパシタ２３９ａを介してグランドへ接続されるとともに、電源供給端子２４０ａへ接続される。

そして、電源供給端子２４０ａへ増幅器２０６を駆動するために直流電圧を供給する。これによりこの直流電圧は、バラン２０７の配線導体２３４を介して増幅器２０６に供給されることとなる。

以上のような構成によって、増幅器２０６への電源供給はバラン２０７を介して供給することができるので、増幅器２０６に対し直流電源供給用の大型のチョークコイルなどを使用しなくても良い。従って小型な高周波機器を実現することができる。

そして本実施の形態２におけるバラン２０７の配線導体２３１、２３４は、実施の形態１で示したように、ニッケル層に、約８ｗ％の燐を含んでいる。従って、この配線導体２３４に対して増幅器２０６へ供給する電圧を印加しても配線導体２３１、２３４との間でのマイグレーションは起こり難くなる。これにより信頼性が高く、長期間高周波特性の変化し難いバランを実現することができるとともに、信頼性の高い携帯電話も実現できる。

次に図１９は本実施の形態２における携帯電話の送信系に用いられたバランの接続図である。図１９において、図１８と同じものは同じ番号とし、その説明は簡略化している。ここでは、端子２３２と端子２３３には増幅器２２５の出力が接続されている。そして、端子２３５がパワーアンプ２２６に接続されるものである。そして、電源供給端子２４０ｂへ増幅器２２５を駆動するために直流電圧を供給する。これによりこの直流電圧は、バラン２０７の配線導体２３４を介して増幅器２２５へ供給されることとなる。

以上のような構成によって、受信系と同様に、増幅器２２５への電源供給はバラン２０７を介して供給することができるので、増幅器２２５に対し直流電源供給用の大型のチョークコイルなどを使用しなくても良い。従って小型な高周波機器を実現することができる。

そして本実施の形態２におけるバラン２０７の配線導体２３１、２３４は、実施の形態１で示したように、ニッケル層に、約８ｗ％の燐を含んでいる。従って、この配線導体２３４に対して増幅器２２５へ供給する電圧を印加しても配線導体２３１、２３４との間でのマイグレーションは起こり難くなる。これにより信頼性が高く、長期間高周波特性の変化し難いバランを実現することができるとともに、信頼性の高い携帯電話も実現できる。

これは特に送信系に用いる部品としては非常に重要なことである。つまり、送信系には大きなパワーが必要であるので、増幅器２２５とパワーアンプ２２６との増幅度は大きい。従って、増幅器２２５へ供給する電流が大きいためである。

なお、本実施の形態２では、バラン２０７を一例に説明したがこれは、直流電圧を印加するような他の電子部品に対しても有用である。

また、配線導体２３１、２３４には約８ｗ％の燐を含んでいるので、配線導体２３１、２３４との間でのマイグレーションは起こり難くなる。従って、これらの配線導体２３１と配線導体２３４との間の距離を０．１５ｍｍと小さくすることができるので、配線導体２３１と配線導体２３４との間での結合度を大きくすることができ、ロスの小さなバランを実現できる。そして、さらに基板には誘電率が高いアルミナ基板を用いるとともに、配線導体２３１と配線導体２３４との間を小さくできるので、バランを小型化することが可能である。従って、高周波機器の小型化の実現が可能となる。なおこれは、携帯電話などのような携帯機器において特に有用である。

本発明にかかる配線基板の製造方法は、微細パターンへのニッケル層の形成を可能とし、配線パターン間でのマイグレーションの発生を防止することができるという効果を有し、特に小型化が必要とする携帯型の各種電子機器や通信機器などに用いる電子部品や配線基板などに対して利用すると有用である。

本発明の実施の形態１における配線基板の製造フローチャート 同、配線パターン形成工程の製造フローチャート 同、凹版製造工程における凹版製造手段の断面図 同、要部拡大断面図 同、印刷工程における充填手段の断面図 同、掻き取り工程における掻き取り手段の断面図 同、乾燥工程における凹版の説明図 同、再乾燥工程における凹版の断面図 同、貼り合せ工程における貼り合せ手段の断面図 同、剥離工程における剥離手段の断面図 同、焼成工程における配線基板の断面図 同、無電解ニッケルめっき工程における配線基板の断面図 同、絶縁膜形成工程における配線基板の断面図 同、研磨工程における配線基板の断面図 同、配線基板の断面図 同、ニッケル層の皮膜強度特性図 本実施の形態２における携帯電話のブロック図 同、受信系におけるバラン周辺の回路図 同、送信系におけるバラン周辺の回路図 従来の配線基板の断面図 同、製造フローチャート

符号の説明

１ 基板
４ 絶縁膜
６５ａ 導体パターン
６５ｂ 導体パターン
６６ 酸化ニッケル層

Claims (7)

1. 無機質の基材を複数回焼成して配線パターンを形成する配線基板において、前記配線基板は、前記基材と、この基材上に銀導体で形成された配線パターンと、この配線パターンの表層に形成された酸化ニッケル層と、この酸化ニッケル層の上に形成された絶縁保護膜とを有し、前記絶縁保護膜はホウ硅酸鉛ガラス系ペーストの焼成体で形成された配線基板において、前記酸化ニッケル層は、５ｗｔ％以上９ｗｔ％以下のリンを含有する層とした配線基板。
2. 配線パターンと酸化ニッケル層との間にはパラジウム層を有した請求項１に記載の配線基板。
3. 無機質の基板と、この基板上に焼成して形成された第１の配線導体と、この第１の配線導体に対し分布結合されるとともに、前記基板上に焼成して形成された第２の配線導体と、前記第１の配線導体の一方に接続された第１の端子と、前記第１の配線導体の他方に接続された第２の端子と、前記第２の配線導体の一方に接続された第３の端子と、前記第２の配線導体の他方に接続された第４の端子と、グランドへ接続されるとともに前記第１の配線導体の略中点が接続されたグランド端子とを備え、前記中点と前記グランドとの間にはキャパシタを有するとともに、前記中点には前記第１の端子と前記第２の端子へ供給するための電圧が供給され、少なくとも前記第１の配線導体の表層には、酸化ニッケル層が形成され、前記第１の配線導体と前記第２の配線導体との上にはホウ硅酸鉛ガラス系ペーストの焼成体で形成されたガラス系の絶縁膜が形成されるとともに、酸化ニッケル層は、５ｗｔ％以上９ｗｔ％以下のリンを含有する層としたバラン。
4. 無機質の基材上に銀導体による配線パターンを形成する配線基板の製造方法において、前記配線基板の製造方法は、前記基板上に前記配線パターンを形成する導体パターン形成工程と、この導体パターン形成工程の後で、前記配線パターン上へ選択的にニッケル層を形成する無電解ニッケルめっき工程と、この無電解ニッケルめっき工程の後で少なくとも前記配線パターンが形成された面側に絶縁保護膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記無電解ニッケルめっき工程の下流に設けられるとともに、酸化性雰囲気中で前記配線パターンを焼成する焼成工程とを備え、絶縁膜形成工程には、前記配線パターンが形成された面側にホウ硅酸鉛ガラス系の絶縁ペーストを印刷する印刷工程と、この印刷工程の後で前記絶縁ペーストを焼成し、絶縁膜を形成する焼成工程とを有し、前記焼成工程ではニッケル層を酸化させるとともに、無電解ニッケルめっき工程では、５ｗｔ％以上９ｗｔ％以下のリンを含有するニッケル層を形成する配線基板の製造方法。
5. 銀導体パターン形成工程と無電解ニッケルめっき工程との間には、下地めっき工程を有し、前記下地めっき工程では、配線パターン上に選択的にパラジウムを置換する請求項４に記載の配線基板の製造方法。
6. 導体形成工程は、可とう性フィルムへ凹部を形成して凹版を製造する凹版製造工程と、この凹版製造工程の後で前記凹版へ銀ペーストを充填する充填工程と、この充填工程の後で前記充填された銀ペーストを乾燥する乾燥工程と、この乾燥工程の後で予め接着剤が塗布された無機質な基板上へ前記凹版を貼り付ける貼り付け工程と、この貼り付け工程の後で前記凹版と前記基板とを加熱・圧着する加熱・圧着工程と、この加熱・圧着工程の後で前記凹版を前記基板から剥離し、前記基板上へ前記銀ペーストを敷設する剥離工程と、この剥離工程の後で敷設された前記銀ペーストを焼成し配線パターンを形成させる焼成工程とを有した請求項４に記載の配線基板の製造方法。
7. 充填工程は、フィルム上へ銀粉を含む銀ペーストを供給し、凹部へ前記銀ペーストを充填する印刷工程と、この印刷工程の後で前記フィルム表面がスキージによって掻かれ、前記凹部に充填された銀ペースト以外の不要ペーストを除去する掻き取り工程とを有するとともに、焼成工程と無電解ニッケルめっき工程との間には、配線パターン上に形成された酸化膜を除去するとともに、前記掻き取り工程で配線パターン間に残留した銀粉を除去する清浄化工程が挿入された請求項６に記載の配線基板の製造方法。

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