JP2000183478A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 グランド層と貫通導体とで安定したグランド
ネットワークを形成することが困難である。 【解決手段】 酸化アルミニウム質焼結体から成る絶縁
基体１に配線導体２およびグランド層３ａ・３ｂならび
にこれらのグランド層３ａ・３ｂに接続された多数の貫
通導体４を配設して成る配線基板であって、貫通導体４
は、平均粒径が0.5 〜4.0 μｍのモリブデン粉末40〜95
重量％と絶縁基体と同一成分または酸化アルミニウム５
〜60重量％とから成り、その直径が0.2 〜0.3 ｍｍであ
るとともに隣接するもの同士の間隔ｄが貫通導体４の直
径の0.5 〜５倍となるように配設されている。インダク
タンスの小さな貫通導体４を安定して形成でき、グラン
ド層３ａ・３ｂと安定したグランドネットワークが形成
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速で作動する半
導体素子や光半導体素子等の電子部品を搭載するための
配線基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高速で作動する半導体素子や光半導体素
子等の電子部品を搭載するための配線基板においては、
高速の信号を正確かつ効率良く伝播させるために、高速
信号が伝播する配線導体のアイソレーションを高めたり
特性インピーダンスの整合を図ったりすること等が重要
である。

【０００３】このような配線基板として例えば特許第27
96143 号公報には、信号が伝播する配線導体（信号線）
のアイソレーション値を高めたり特性インピーダンスの
整合を図ったりするためのグランド層を基板の２つ以上
の面に設けるとともに、これらのグランド層同士を信号
が伝播する配線導体の近くに設けた多数の貫通導体（ヴ
ィアフィル）を介して接続して成る配線基板が開示され
ている。

【０００４】この配線基板では、貫通導体の周りに隙間
やクラックが発生したりすること等を防止するために、
貫通導体の直径を0.05〜0.15ｍｍとしており、また貫通
導体形成領域部分の横断面における貫通導体の面積比を
３〜25％としている。そして、これらにより10ＧＨｚ前
後の高速信号を配線導体に伝播させることができるとい
うものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
配線基板は、貫通導体の直径が0.05〜0.15ｍｍと小さい
ことから、貫通導体のインダクタンスが大きなものとな
るとともに貫通導体とグランド層との接続信頼性が低い
ものとなり、このためグランド層と貫通導体とで安定し
たグランドネットワークを形成することができず、例え
ば10ＧＨｚを超える高速の信号を効率良く正確に伝播さ
せることが困難であるという問題点を有していた。

【０００６】本発明は、かかる問題点に鑑み案出された
ものであり、その目的は、貫通導体のインダクタンスを
小さいものとするとともに貫通導体のグランド層との接
続信頼性を高いものとして、グランド層と貫通導体とで
安定したグランドネットワークを形成し、例えば10ＧＨ
ｚを超える高速の信号を効率良く正確に伝播させること
ができる配線基板を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、酸化アルミニ
ウム質焼結体から成る絶縁基体に配線導体およびグラン
ド層ならびにこのグランド層に接続された多数の貫通導
体を配設して成る配線基板であって、貫通導体は、平均
粒径が0.5 〜4.0 μｍのモリブデン粉末40〜95重量％と
絶縁基体と同一成分または酸化アルミニウム５〜60重量
％とから成り、その直径が0.2 〜0.3 ｍｍであるととも
に隣接するもの同士の間隔が前記直径の0.5 〜５倍とな
るように配設されていることを特徴とするものである。

【０００８】本発明の配線基板によれば、グランド層と
ともにグランドネットワークを形成する貫通導体は、平
均粒径が0.5 〜4.0 μｍのモリブデン粉末40〜95重量％
と絶縁基体と同一成分または酸化アルミニウム５〜60重
量％とから成ることから、貫通導体と絶縁基体との焼成
収縮率および熱膨張係数が近似したものとなり、直径が
0.2 〜0.3 ｍｍの大径の貫通導体をその直径の0.5 〜５
倍の隣接間隔で設けても、貫通導体と絶縁基体との間に
隙間が発生したり絶縁基体にクラックが発生したりする
ようなことはない。そして、グランド層に接続された貫
通導体はその直径が0.2 〜0.3 ｍｍと大きく、かつ互い
の隣接間隔が貫通導体の直径の0.5 〜５倍の密度で配設
されていることから、貫通導体のインダクタンスが小さ
くなるとともに貫通導体とグランド層との接続信頼性が
高いものとなり、その結果、貫通導体とグランド層とで
安定したグランドネットワークを形成することができ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明を添付の図面に基づ
いて説明する。

【００１０】図１は本発明の配線基板の実施の形態の一
例を示す上面図であり、図２は図１のＩ−Ｉ線における
断面図、図３は図１のII−II線における断面図である。

【００１１】これらの図において、１は絶縁基体、２は
配線導体、３ａ・３ｂはグランド層、４は貫通導体であ
る。

【００１２】なお、図１において、貫通導体４は破線で
示すべきであるが、作図の都合上、細い実線で示してい
る。

【００１３】絶縁基体１は、図２に示すように、酸化ア
ルミニウム質焼結体から成り、平板状の絶縁層１ａと枠
状の絶縁層１ｂとが積層一体化されて成る。そして、そ
の上面中央部には、半導体素子等の電子部品を収容する
ための凹部Ａが形成されている。

【００１４】絶縁基体１は、酸化アルミニウム・酸化珪
素・酸化カルシウム・酸化マグネシウム等の原料粉末に
適当な有機バインダ・溶剤等を添加混合して泥漿状とな
すとともにこれを従来周知のドクタブレード法を採用し
てシート状となすことによって絶縁層１ａ・１ｂとなる
セラミックグリーンシートを得、しかる後、これらセラ
ミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとと
もに上下に積層し、最後にこの積層体を還元雰囲気中約
1600℃の温度で焼成することによって製作される。絶縁
層１ａの上面には、ほぼその全面にわたってグランド層
３ａが配設されており、このグランド層３ａの凹部Ａ内
に露出した部位に半導体素子等の電子部品が搭載され
る。

【００１５】さらに、絶縁層１ｂの上面には、図１に示
すように、配線導体２およびグランド層３ｂが配設され
ており、配線導体２およびグランド層３ｂの凹部Ａ周辺
には半導体素子等の電子部品の各電極が例えばボンディ
ングワイヤを介して接続される。

【００１６】配線導体２およびグランド層３ａ・３ｂ
は、タングステンやモリブデン等の高融点金属メタライ
ズから成り、タングステン等の高融点金属粉末に適当な
有機バインダ・溶剤を添加混合して得た金属ペーストを
絶縁層１ａ・１ｂとなるセラミックグリーンシートに所
定のパターンに印刷塗布し、これをセラミックグリーン
シートの積層体とともに焼成することによって絶縁層１
ａ・１ｂの上面に配設される。

【００１７】また、グランド層３ａと３ｂとは、図１・
図３に示すように、絶縁層１ｂを貫通して設けられた多
数の貫通導体４により電気的に接続されている。

【００１８】貫通導体４は、その直径が0.2 〜0.3 ｍｍ
であり、絶縁層１ｂのグランド層３ｂに対応する領域の
ほぼ全域にわたりその直径の0.5 〜５倍の隣接間隔ｄを
あけて配設されている。

【００１９】貫通導体４は、その直径が0.2 〜0.3 ｍｍ
と大きいことから、貫通導体４のインダクタンスが小さ
いものとなるとともに貫通導体４とグランド層３ａ・３
ｂとの接続信頼性が高いものとなり、貫通導体４とグラ
ンド層３ａ・３ｂとで安定したグランドネットワークを
形成することができる。そして、絶縁層１ｂのグランド
層３ｂに対応する領域のほぼ全域にわたりその直径の0.
5 〜５倍の隣接間隔ｄをあけて配設されていることか
ら、配線導体２のアイソレーションが極めて高いものと
なるとともに配線導体２の特性インピーダンスの整合が
良好となる。

【００２０】したがって、この配線基板によれば、配線
導体２中に例えば10ＧＨｚを超える高速の信号を損失少
なく正確に伝達させることが容易となる。

【００２１】なお、貫通導体４は、その直径が0.2 ｍｍ
未満であると、貫通導体４のインダクタンスが大きなも
のとなるとともに貫通導体４とグランド層３ａ・３ｂと
の接続信頼性が低いものとなり、その結果、グランド層
３ａ・３ｂと貫通導体４とで安定したグランドネットワ
ークを形成することが困難となる傾向にある。一方、0.
3 ｍｍを超えると、貫通導体４同士の隣接間隔ｄを狭く
設けることが困難となる傾向にある。したがって、貫通
導体４は、その直径が0.2 〜0.3 ｍｍの範囲に特定され
る。

【００２２】さらに、貫通導体４は、隣接するもの同士
の間隔ｄがその直径の0.5 倍未満となると、絶縁層１ｂ
に貫通導体４を設けることが困難となる傾向にある。一
方、５倍を超えると、配線導体２のアイソレーションを
高めたり配線導体２の特性インピーダンスの整合を良好
とすることが困難となり易い傾向にある。したがって、
貫通導体４同士の隣接間隔ｄは、貫通導体４の直径の0.
5 〜５倍の範囲に特定される。

【００２３】そして、貫通導体４は、平均粒径が0.5 〜
4.0 μｍのモリブデン粉末40〜95重量％と絶縁基体１と
同一成分または酸化アルミニウム５〜60重量％との焼結
体から形成されている。

【００２４】貫通導体４は、絶縁層１ａとなるセラミッ
クグリーンシートのグランド層３ｂが配設される領域の
ほぼ全域に、焼成後の直径が0.2 〜0.3 ｍｍとなる貫通
孔を、この貫通孔の直径の0.5 〜５倍の隣接間隔で並ぶ
ように打ち抜くとともにこの貫通孔内に、平均粒径が0.
5 〜4.0 μｍのモリブデン粉末40〜95重量部と絶縁層１
ａ・１ｂとなるセラミックグリーンシートに含まれる原
料粉末または酸化アルミニウム粉末５〜60重量部とに適
当な有機バインダ・溶剤を添加混合して得た導体ペース
トを充填し、これをセラミックグリーンシートの積層体
とともに焼成することによって形成される。

【００２５】貫通導体４は、平均粒径が0.5 〜4.0 μｍ
のモリブデン粉末40〜95重量％と絶縁基体１と同一成分
または酸化アルミニウム５〜60重量％とから形成されて
いることから、焼成収縮率および熱膨張係数が絶縁基体
１と近似したものとなる。そのため、直径が0.2 〜0.3
ｍｍの貫通導体４をその直径の0.5 〜５倍の隣接間隔ｄ
で設けても、貫通導体４と絶縁基体１との間に隙間が発
生したり絶縁基体１にクラックが発生したりするような
ことはない。

【００２６】なお、貫通導体４に含まれるモリブデン粉
末の平均粒径が0.5 μｍ未満では、貫通導体４となる導
体ペースト中のモリブデン粉末が凝集を起こし、均質な
貫通導体４を得ることが困難となる傾向にある。一方、
4.0 μｍを超えると貫通導体４の焼成収縮率が絶縁基体
１の焼成収縮率に対して小さなものとなり絶縁基体１に
クラックが発生し易いものとなる傾向にある。したがっ
て、貫通導体４に含まれるモリブデン粉末の平均粒径
は、0.5 〜4.0 μｍの範囲に特定される。

【００２７】また、貫通導体４に含まれる絶縁基体１と
同一成分または酸化アルミニウムは、貫通導体４の熱膨
張係数を絶縁基体１に近似させる作用をなす。その含有
量が５重量％未満では、貫通導体４の熱膨張係数が絶縁
基体１の熱膨張係数に対して小さなものとなりすぎるた
め焼成の冷却工程において絶縁基体１にクラックが発生
し易いものとなる。一方、60重量％を超えると、貫通導
体４の電気抵抗が大きなものとなり、グランド層３ａと
３ｂとを貫通導体４により電気的に良好に接続すること
が困難となる傾向にある。したがって、貫通導体４に含
まれる絶縁基体１と同一成分または酸化アルミニウム
は、その含有量が５〜60重量％の範囲に特定され、特に
貫通導体４をより安定して形成する観点から５〜30重量
％の範囲が好ましい。

【００２８】なお、貫通導体４となる導体ペーストに含
有される絶縁基体１と同一成分または酸化アルミニウム
粉末としては、その平均粒径が0.5 〜５μｍ程度のもの
が使用される。

【００２９】かくして、本発明の配線基板によれば、絶
縁基体１の凹部Ａ底面に半導体素子等の電子部品を搭載
するとともにこの電子部品の各電極を配線導体２および
グランド層３ｂにボンディングワイヤを介して接続する
ことにより、電子部品を搭載する配線基板として供され
る。

【００３０】なお、本発明は上述の実施の形態の一例に
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲であれば種々の変更が可能である。例えば、図４に要
部拡大断面図で示すように、配線導体12の上下に絶縁層
を介してグランド層13ａ・13ｂを設けるとともにグラン
ド層13ａと13ｂとを貫通導体14で接続するようになした
配線基板にも適用できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の配線基板によれば、グランド層
に接続された貫通導体が、平均粒径が0.5 〜4.0 μｍの
モリブデン粉末40〜95重量％と絶縁基体と同一成分また
は酸化アルミニウム５〜60重量％とから成ることから、
貫通導体と絶縁基体との焼成収縮率および熱膨張係数が
近似したものとなり、直径が0.2 〜0.3 ｍｍの大径の貫
通導体をその直径の0.5 〜５倍の隣接間隔で密接して設
けても、貫通導体と絶縁基体との間に隙間が発生したり
絶縁基体にクラックが発生したりするようなことはな
い。そして、グランド層に接続された貫通導体の直径が
0.2 〜0.3 ｍｍと大きく、かつ隣接間隔が貫通導体の直
径の0.5 〜５倍の密度で配設されていることから、貫通
導体のインダクタンスが小さくなるとともに貫通導体と
グランド層との接続信頼性が高いものとなる。その結
果、貫通導体とグランド層とで安定したグランドネット
ワークを形成することができ、例えば10ＧＨｚを超える
高速の信号を効率良く正確に伝播させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す平
面図である。

【図２】図１に示す配線基板のＩ−Ｉ線における断面図
である。

【図３】図１に示す配線基板のII−II線における断面図
である。

【図４】本発明の配線基板の実施の形態の別の例を示す
要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・・・・・絶縁基体 ２、12・・・・・・・・・・・配線導体 ３ａ、３ｂ、13ａ、13ｂ・・・グランド層 ４、14・・・・・・・・・・・貫通導体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化アルミニウム質焼結体から成る絶縁
   基体に配線導体およびグランド層ならびに該グランド層
   に接続された多数の貫通導体を配設して成る配線基板で
   あって、前記貫通導体は、平均粒径が0.5 〜4.0 μｍの
   モリブデン粉末40〜95重量％と前記絶縁基体と同一成分
   または酸化アルミニウム５〜60重量％とから成り、その
   直径が0.2 〜0.3 ｍｍであるとともに隣接するもの同士
   の間隔が前記直径の0.5 〜５倍となるように配設されて
   いることを特徴とする配線基板。