JP2005072509A

JP2005072509A - 電子部品搭載用基板およびそれを用いた電子装置

Info

Publication number: JP2005072509A
Application number: JP2003303726A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hirayama; 浩一平山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】電極パッドに貫通導体が接続されている場合に、電極パッドの表面を確実に平坦なものとすることができ、ボンディングワイヤー等の接続材を電極パッドに確実かつ強固に接続させることが可能な電子部品搭載用基板を提供すること。
【解決手段】電子部品搭載用基板は、上面に電子部品６の搭載部１ａを有する絶縁基体１と、絶縁基体１の搭載部１ａまたはその周辺に形成された電極パッド２と、絶縁基体１の内部の貫通孔３ａに形成され、貫通孔３ａの上端部に形成された接続導体層４を介して一端が電極パッド２に電気的に接続された貫通導体３と、絶縁基体１の内部および表面に形成され、貫通導体３の他端に電気的に接続された配線導体５とを具備し、接続導体層４は貫通導体３と同じ断面形状を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子や圧電振動子等の電子部品を搭載するための電子部品搭載用基板およびそれを用いた電子装置に関するものである。

従来、半導体素子や圧電振動子等の電子部品を搭載する電子部品搭載用基板は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成り、上面に電子部品が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、タングステンやモリブデン，銅，銀等の金属材料から成り、絶縁基体の搭載部またはその周辺に形成された電極パッドと、絶縁基体の内部の貫通孔に形成され、上端部が電極パッドに電気的に接続された貫通導体と、絶縁基体の内部および表面に形成され、貫通導体の下端に電気的に接続された配線導体とを具備した構造である。

絶縁基体の搭載部に電子部品を搭載するとともに、ガラス，樹脂，ロウ材等の接着剤を介して接着固定し、電子部品の各電極（接地電極，電源電極，信号電極）を、対応する電極パッドにボンディングワイヤー等の接続材を介して電気的に接続し、しかる後、蓋体や封止用樹脂等を用いて電子部品を気密封止することによって電子装置となる。

そして、配線導体のうち絶縁基体の表面に導出した部位を外部電気回路基板の回路導体に接続することによって、電子部品の各電極が、接続材と貫通導体と配線導体とを介して外部電気回路に電気的に接続される。

このような電子部品搭載用基板は、例えば、セラミックグリーンシート積層法等によって製作される。絶縁基体が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等のセラミック原料粉末を適当な有機バインダ，溶剤等とともにシート状に成形して複数のセラミックグリーンシートを形成し、次に、セラミックグリーンシートに打抜き加工を施して所定位置に貫通孔を形成し、次に、タングステン等の金属ペーストをセラミックグリーンシートの表面に所定の電極パッドおよび配線導体のパターンに印刷塗布するとともに、貫通孔内に充填し、最後に、これらセラミックグリーンシートを積層し、焼成することによって製作される。
特開平５−５５２８５号公報特開２００２−５５２８５号公報

しかしながら、このような従来の電子部品搭載用基板およびそれを用いた電子装置においては、貫通導体の上端部が、貫通導体となる金属ペーストの焼成時の収縮にともない若干凹む傾向があり、この貫通導体の凹みにともない、その上部に接続される電極パッドの表面の一部が凹む場合があるという問題があった。

電極パッドの表面に凹みが生じると、ボンディングワイヤー等の接続材を介して電子部品の電極を接続するときに、接続材を電極パッドに正常かつ強固に接続することが難しくなり、電子部品と電極パッドとの接続の信頼性が低くなってしまうという不具合を生じ、電子装置としての信頼性も低いものとなってしまう。

本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、電極パッドに貫通導体が接続されている場合でも、電極パッドの表面を確実に平坦なものとすることができ、ボンディングワイヤー等の接続材を電極パッドに確実かつ強固に接続させることが可能な電子部品搭載用基板、およびこの電子部品搭載用基板に電子部品を搭載してなる、電子部品の接続信頼性に優れた電子装置を提供することである。

本発明の電子部品搭載用基板は、上面に電子部品の搭載部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の前記搭載部またはその周辺に形成された電極パッドと、前記絶縁基体の内部の貫通孔に形成され、該貫通孔の上端部に形成された接続導体層を介して一端が前記電極パッドに電気的に接続された貫通導体と、前記絶縁基体の内部および表面に形成され、前記貫通導体の他端に電気的に接続された配線導体とを具備しており、前記接続導体層は前記貫通導体と同じ断面形状を有していることを特徴とするものである。

また本発明の電子装置は、上記構成の電子部品搭載用基板と、前記搭載部に搭載されるとともに電極が前記電極パッドに電気的に接続された電子部品とを具備していることを特徴とするものである。

本発明の電子部品搭載用基板によれば、貫通導体の一端（例えば上端）が、貫通孔の内部に形成された接続導体層を介して電極パッドと電気的に接続されていることから、貫通導体の一端（上端等）に凹みが生じたとしても、その凹みは接続導体層により埋めることができ、接続導体層の上に形成される電極パッドの表面を平坦にすることができる。これにより、電極パッドにボンディングワイヤー等の接続材を確実かつ強固に接続することができ、電子部品の接続の信頼性の高い電子部品搭載用基板とすることができる。

また本発明の電子装置によれば、上記構成の電子部品搭載用基板と、搭載部に搭載されるとともに電極が電極パッドに電気的に接続された電子部品とを具備した構成としたことから、電極パッドに電子部品の電極が確実かつ強固に接続された、電子部品の接続信頼性に優れた電子装置を提供することができる。

本発明の電子部品搭載用基板および電子装置について添付図面に基づき説明する。図１は、本発明の電子部品搭載用基板を用いた電子装置の実施の形態の一例を示す要部拡大断面図である。図１において、１は絶縁基体、２は電極パッド、３は貫通孔３ａ内に形成された貫通導体、４は接続導体層、５は配線導体である。これらの絶縁基体１、電極パッド２、貫通導体３、接続導体層４、および配線導体５により、本発明の電子部品搭載用基板が主に構成される。

絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，窒化珪素質焼結体，炭化珪素質焼結体，ガラスセラミックス焼結体等の電気絶縁材料から成り、上面の中央部に電子部品６を搭載する搭載部１ａを有している。この絶縁基体１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、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，溶剤を添加混合して泥漿状のセラミックスラリーを作製し、このセラミックスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形技術でシート状となすことによって複数のセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得て、しかる後、セラミックグリーンシートの一部のものに適当な打ち抜き加工を施して枠状とするとともに、これらを積層して、還元雰囲気中で約１６００℃の高温で焼成することによって製作される。

この絶縁基体１の搭載部１ａまたはその周辺には電極パッド２が形成されている。電極パッド２は、搭載部１ａに搭載される電子部品６の電極とボンディングワイヤー等の接続材を介して電気的に接続される。

電極パッド２の下側の絶縁基体１の内部には貫通孔３ａが形成されており、貫通孔３ａ内には貫通導体３が形成されている。また、貫通孔３ａの上端部には接続導体層４が形成されており、接続導体層４を介して貫通導体３の一端（図１では上端）が電極パッド２に電気的に接続されている。貫通導体３の他端（図１では下端）は、絶縁基体１の内部および表面に形成された配線導体５に電気的に接続されている。

これらの接続導体層４，貫通導体３，配線導体５は、電子部品６の電極を外部に導出する等のための導電路として機能し、電極パッド２に接続された電子部品６の電極は、貫通導体３，接続導体層４および配線導体５を介して絶縁基体１の外部（図１では絶縁基体１の側面）に導出される。そして、配線導体５のうち、絶縁基体１の外部に導出した部分を外部電気回路に半田等を介して接続することにより、電子部品６の電極が外部の電気回路に電気的に接続される。

なお、電極パッド２，接続導体層４，貫通導体３，配線導体５はタングステン，モリブデン，マンガン，銅，銀，パラジウム，金等の金属材料からなる。例えば、タングステンからなる場合であれば、タングステンの粉末を有機バインダー等と混練してなる金属ペーストを、絶縁基体１となるセラミックグリーンシートの表面、およびあらかじめ形成しておいた貫通孔３ａ内に、印刷塗布し、また充填することにより形成される。

なお、貫通孔３ａ内に貫通導体３となる金属ペーストおよび接続導体層４となる金属ペーストを充填する際、接続導体層４となる金属ペーストは、貫通孔３ａの上端から上側に盛り上がるようにして充填しておくことが好ましい。

これらの電極パッド２，接続導体層４，貫通導体３，配線導体５は、金属ペーストの製造および印刷等の作業性が良好であることや、金属ペーストを印刷したセラミックグリーンシートの積層体の焼成時の焼成条件の調整等が容易であること等のため、同じ金属材料により形成されることがよい。

なお、接続導体層４は、貫通導体３や電極パッド２との間で焼成時の収縮率を調整したり、貫通導体３の一端部に生じる凹みを効果的に埋めるようにしたりすること等のために、他と異なる金属材料を用いるようにしてもよい。

また、これらの電極パッド２，接続導体層４，貫通導体３，配線導体５となる金属ペーストは、その塗布された部位に応じて、セラミックグリーンシートとの間の焼成収縮率を調整するような助材を添加してもよい。例えば、貫通導体３となる金属ペーストには、よりセラミックグリーンシートとの焼成収縮率を一致させるようなセラミックフィラー等を添加するようにしてもよい。

また、貫通導体３を金属ペーストの焼成により一旦形成した後に、貫通導体３の一端の凹みに接続導体層４となる金属ペーストであって貫通導体３となる金属ペーストよりも焼成温度が低い金属ペーストを充填して焼成することにより、接続導体層４を形成してもよい。

また、貫通孔３ａに貫通導体３となる金属ペーストを貫通孔３ａの上端部に空間が生じるように充填し、その空間に接続導体層４となる金属ペーストであって貫通導体３となる金属ペーストよりも焼成収縮率が小さい金属ペーストを充填して同時焼成することにより、貫通導体３と接続導体層４とを同時に形成してもよい。

さらに、貫通導体３を金属ペーストの焼成により一旦形成した後に、貫通導体３の一端の凹みに接続導体層４となる金属部材を設置してもよい。

本発明の電子部品搭載用基板によれば、上述のように、貫通導体３の一端（上端）が、貫通孔３ａの内部に形成された接続導体層４を介して電極パッド２に電気的に接続されていることから、貫通導体３の一端（上端）に凹みが生じたとしても、その凹みは接続導体層４により埋めることができ、その上に形成される電極パッド２の表面を平坦にすることができる。これにより、電極パッド２にボンディングワイヤー等の接続材を確実かつ強固に接続することができ、電子部品６の電気的接続の信頼性の高い電子部品搭載用基板とすることができる。

この場合、接続導体層４の断面形状が、貫通導体３の断面形状と同じであることから、接続導体層４により貫通導体３の一端を過不足なく埋めることができ、電極パッド２の表面を効果的に平坦なものとすることができる。

接続導体層４の断面形状が貫通導体３の断面形状よりも大きい場合、平面視で接続導体層４が貫通導体３の外側にはみ出た部分で、接続導体層４の分だけ絶縁基体１の表面に形成されている電極パッド２が持ち上がり、かえって電極パッド２の表面の平坦度を低下させてしまう。また、接続導体層４の断面形状が貫通導体３の断面形状よりも小さい場合、接続導体層４で貫通導体３の一端（上端）を完全に埋めることができず、貫通導体３の一端（上端）に凹みが残り、電極パッド２の平坦度を高くすることができなくなってしまう。従って、接続導体層４の断面形状は、貫通導体３の断面形状と同じにする必要がある。

そして、上記構成の電子部品搭載用基板の搭載部１ａに電子部品６を搭載するとともに、電子部品６の電極を電極パッド２にボンディングワイヤー等の接続材を介して電気的に接続し、必要に応じて電子部品６を蓋体７や封止樹脂（図示せず）で封止することにより、本発明の電子装置が作製される。

本発明の電子装置によれば、上記構成としたことから、電極パッド２に電子部品６の電極を確実かつ強固に接続することができ、外部接続等の信頼性に優れた電子装置を提供することができる。

なお、接続導体層４は、その厚み（最大厚み）が１０μｍ未満では、効果的に貫通導体３の一端の凹みを埋めることが難しくなり、３０μｍを超えると、厚くなりすぎる傾向があり、電極パッド２の表面が持ち上がって平坦度が低下するおそれがある。従って、接続導体層４は、その厚みを１０μｍ〜３０μｍの範囲とすることが好ましい。

また、接続導体層４は、その一端の表面粗さを、算術平均粗さＲａで０．１μｍ〜５μｍの範囲とすることが好ましい。Ｒａが０．１μｍ未満では、接続導体層４と電極パッド２との間の電気的，機械的な接続の信頼性が低下する傾向があり、５μｍを超えると、その上に形成される電極パッド２の表面の平坦度を低下させる傾向がある。

なお、本発明は上述の実施の形態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内であれば種々の変更は可能である。例えば、電極パッド２や配線導体３等の露出表面をニッケル，銅，金等のめっき層で被覆するようにしてもよい。

本発明の電子部品搭載用基板および電子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。

符号の説明

１・・・絶縁基体
１ａ・・・搭載部
２・・・電極パッド
３・・・貫通導体
３ａ・・・貫通孔
４・・・接続導体層
５・・・配線導体
６・・・電子部品
７・・・蓋体

Claims

上面に電子部品の搭載部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の前記搭載部またはその周辺に形成された電極パッドと、前記絶縁基体の内部の貫通孔に形成され、該貫通孔の上端部に形成された接続導体層を介して一端が前記電極パッドに電気的に接続された貫通導体と、前記絶縁基体の内部および表面に形成され、前記貫通導体の他端に電気的に接続された配線導体とを具備しており、前記接続導体層は前記貫通導体と同じ断面形状を有していることを特徴とする電子部品搭載用基板。
請求項１記載の電子部品搭載用基板と、前記搭載部に搭載されるとともに電極が前記電極パッドに電気的に接続された電子部品とを具備していることを特徴とする電子装置。