JP7257503B2 - 配線基板、電子装置用パッケージ及び電子装置 - Google Patents

Description

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、
酸化アルミニウム質焼結体からなる、又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に分散せずに前記金属相の間に入り込んで互いに絡まり合っている。

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 (10)

1. 酸化アルミニウム質焼結体からなる、又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に分散せずに前記金属相の間に入り込んで互いに絡まり合っている配線基板。
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. 前記絶縁基板は、複数の積層された絶縁層を有しており、
   前記複数の絶縁層のうち、少なくとも前記メタライズ層と接する絶縁層は、ムライトおよび酸化アルミニウムを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の配線基板。
5. 前記複数の絶縁層のうち上から少なくとも２層目以下の絶縁層の上面には、複数の配線が位置している、請求項４に記載の配線基板。
6. 前記絶縁基板はムライトを含み、前記絶縁基板に含まれるムライトは、粒子径が前記絶縁基板に含まれる酸化アルミニウムの粒子径よりも小さいものを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の配線基板。
7. 前記絶縁基板はムライトを含み、前記絶縁基板に含まれる酸化アルミニウムの平均粒子径は、前記絶縁基板に含まれるムライトの平均粒子径と同等以下である、請求項１～６のいずれか一項に記載の配線基板。
8. 前記絶縁基板はムライトを含み、前記絶縁基板に含まれるムライトの割合は、３０～８０体積％である、請求項１～７のいずれか一項に記載の配線基板。
9. 請求項１から請求項８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。
10. 請求項９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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