JP2006324558A - 配線基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のセラミック層(絶縁層)s1〜s3からなり、表面3および裏面4を有する基板本体2と、かかる基板本体2の表面3に開口部を有し、底面6および傾斜した側面7を有するキャビティ5と、を備え、かかるキャビティ5の側面7には、側面金属層8が形成され、上記基板本体2の表面3を形成する最上層のセラミック層s3は、上記キャビティ5の側面7の上端よりも当該キャビティ5の開口部の中央側に張り出し、かかる最上層の絶縁層s3の表面3に対向する裏面9に形成される裏面金属層10は、上記側面金属層8の上端に接していると共に、上記裏面金属層10と上記側面金属層8との上に金属メッキ層11が連続して形成されている、配線基板1。
【選択図】 図2
Description
例えば、平板状のセラミック基体の上に、貫通穴を有するセラミック枠体を接合し、かかる貫通穴の内面に、WやMoなどの高融点金属を含む金属層およびCoを含む金属メッキ層を順次被着した発光素子収納用パッケージが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
一方、パッケージの開口部内に光電素子を配置し、かかる開口部に充填したモールド樹脂が剥離しないように保持する保持手段を上記開口部の側面に有する光電装置も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかも、前記特許文献2の光電装置のように、発光素子を配置する開口部の側面に、モールド樹脂を保持するための突出した断面形状の保持手段を設けると、かかる開口部の側面にNi、Au、Agなどの金属メッキ層を電解メッキする際に、上記保持手段の直下における直角の内隅部ではメッキ液が環流しにくくなる。この結果、かかる位置に被覆される金属メッキ層、特に最上層のAgメッキ層の厚みが薄くなり、下地の金属メッキ層の金属がAgメッキ層の表面に析出して変色し易くなるため、発光素子からの光を効率良く反射することが一層困難になる、という問題点があった。
即ち、本発明における配線基板(請求項1)は、複数の絶縁層からなり、表面および裏面を有する基板本体と、かかる基板本体の表面に開口部を有し、底面および側面を有するキャビティと、を備え、前記キャビティの側面には、側面金属層が形成され、上記基板本体の表面を形成する最上層の絶縁層は、上記キャビティの側面の上端よりも当該キャビティの開口部の中央側に張り出し、かかる最上層の絶縁層の表面に対向する裏面に形成される裏面金属層は、上記側面金属層の上端に接していると共に、上記裏面金属層と上記側面金属層との上に金属メッキ層が連続して形成されている、ことを特徴とする。
しかも、前記最上層の絶縁層は、キャビティの開口部の中央側に向かって張り出しているため、上記キャビティ内に充填される封止用樹脂を、当該キャビティから剥離しないように保持することも可能となる。
また、前記キャビティには、開口部側に対し底面側が縮径されたほぼ円錐形状、ほぼ楕円錐形状、ほぼ長円錐形状、四角錐以上の多角錐形状のほか、全体が円柱形、楕円柱形、長円柱形、あるいは四角柱を含む多角柱形状の形態も含まれる。
更に、前記最上層の絶縁層におけるキャビティの中央側へ張り出す部分は、キャビティの開口部に沿った全周に位置する形態のほか、キャビティの開口部における複数の箇所に互いに離れて位置する形態も含まれる。
また、前記金属層には、絶縁材がセラミックまたはガラス−セラミックの場合、W、Mo、Cu、Agなどが用いられ、絶縁材が樹脂の場合、Cuなどが用いられる。
加えて、前記発光素子には、発光ダイオード(LED)や半導体レーザ(LD)などが含まれる。
これによれば、キャビティの底面に実装される発光素子からの光を比較的広角度にて反射することが可能となる。
また、本発明には、前記金属メッキ層は、Niメッキ層、Auメッキ層、およびAg、Pt、Pd、Rhの何れかからなる光反射メッキ層である、配線基板も含まれ得る。これによる場合、キャビティの底面に実装される発光素子からの光を比較的高い反射率で外部に反射することが可能となる。
これによる場合、裏面金属層に隣接するキャビティの側面に形成された側面金属層の上端に、窪んだ断面形状の湾曲面を含む幅広部が形成されるため、上記裏面金属層と側面金属層との間には、鋭角の窪みが存在しなくなる。この結果、上記裏面金属層および側面金属層に対し、電解メッキにより金属メッキ層を形成する際に、メッキ液の環流が容易となるため、形成される金属メッキ層の厚みを全体としてほぼ均一にすることが可能となる。尚、「ほぼ均一」とは、上記厚みの高低差が10μm以内である。
図1は、本発明における第1の配線基板1を示す平面図、図2は、図1中のX−X線の矢視に沿った断面図、図3は、図2中の部分拡大断面図である。
配線基板1は、図1,2に示すように、表面3および裏面4を有し且つセラミック(絶縁材)のセラミック層(絶縁層)s1〜s3からなる基板本体2と、かかる基板本体2の表面3に開口し且つ底面6に発光ダイオード(発光素子)14が実装されるキャビティ5と、を含む。
基板本体2は、図1,図2に示すように、平面視がほぼ正方形で所要の厚みを有する直方体を呈し、例えばアルミナを主成分とする複数枚のグリーンシートを積層して焼成したものである。因みに、基板本体2のサイズは、約5mm×5mm×0.9mmであり、内部にはWまたはMoを主成分とする図示しない所定パターンの配線層やビア導体が形成され、且つ裏面4には図示しないパッドが形成されている。
尚、基板本体2の絶縁材には、例えばガラス−アルミナ系のグリーンシートを複数枚積層して焼成したガラス−セラミックを適用しても良い。
また、前記キャビティ5の傾斜した側面7には、WまたはMoからなる金属層8が形成され、かかる金属層8と上記裏面金属層10とにまたがって、前記発光ダイオード14からの光を反射する金属メッキ層11が連続して形成されている。かかる金属メッキ層(以下、メッキ層と称する)11は、図3に示すように、側面金属層8および裏面金属層10の上に形成されるNiメッキ層12と、その上に形成される光反射用のAgメッキ層13と、から構成される。
上記幅広部8bの存在によって、裏面金属層10とこれに接する側面金属層8との間には、鋭角の窪みがなくなるため、これらの上に電解メッキを施すことにより、前記メッキ層11がほぼ均一に形成されている。
更に、上記発光ダイオード14が実装され、且つこれと一対のパッド16とがボンディングワイヤを介して導通されたキャビティ5内には、図2中の一点鎖線で示すように、固化前の封止用樹脂jが、例えば、基板本体2の表面3と面一となる位置まで充填され且つ固化される。
予め、図4の断面図で示すように、例えばアルミナを主成分とするセラミック材料からなるグリーンシートs1〜s3を用意する。
図4で最下層のグリーンシートs1は、前記キャビティ5の底面6の一部となる表面6と裏面4とを有する平板形状を呈し、内部にWまたはMoを主成分とする図示しない所定パターンの配線層やビア導体17が形成されている複数枚のグリーンシートの積層体である。かかるグリーンシートs1の表面6は、スクリーン印刷法により、WまたはMo粉末を含むペースト状のパッド16が対称に一対形成される。
図4において、最上層のグリーンシートs3は、前記基板本体2の表面3および前記セラミック層s3の裏面9を有し、打ち抜き加工による偏平な円柱形の貫通孔を有している。かかる貫通孔の内径は、グリーンシートs2の貫通孔7における上端部の内径よりも小径である。グリーンシートs3の裏面9の全面には、WまたはMo粉末を含むペースト状の裏面金属層10が形成される。
次に、図4中の矢印で示すように、グリーンシートs1の表面6にグリーンシートs2の裏面19が接し、グリーンシートs2の表面18にグリーンシートs3の裏面9が接するように、グリーンシートs1〜s3を積層した後、これらを厚み方向に沿って圧着する。または、グリーンシートs1〜s3を隣接する順で積層するごとに圧着しても良い。
その結果、図5に示すように、グリーンシートs1の上にグリーンシートs2,s3を積層・圧着して、グリーンシート積層体Sが形成され、且つ基板本体2とキャビティ5とが形成される。同時に、グリーンシートs2の表面金属層8aは、前記溶剤で軟化され且つグリーンシートs2,s3が積層・圧着された際の圧力で押し出され、裏面金属層10の表面に沿ってキャビティ5の開口部の中央側に延びる。この結果、裏面金属層10に接する側面金属層8の上端には、断面が窪んだ湾曲面を含む幅広部8bが形成される。
上記各メッキ時において、セラミック層s3の裏面9の裏面金属層10とこれに接する側面金属層8との間には、両者が形成する鋭角の内隅部を埋める前記幅広部8bが形成されているため、各メッキ液の環流がスムースに行われる。あるいは、幅広部8bが小さいか、これがなくても、裏面金属層10と側面金属層8との内隅部の表面には、他の部分よりもNiメッキ層などの12メッキ膜が厚く被覆され易いため、上記鋭角の内隅部が容易に解消される。この結果、前記図3で示したように、メッキ層11におけるNiメッキ層12とAgメッキ層13とを、全体がほぼ均一の厚みとした配線基板1を得ることができる。かかる「ほぼ均一の厚み」とは、上記厚みの高低差が10μm以内であることを指す。
配線基板20は、図6,7に示すように、セラミック(絶縁材)のセラミック層(絶縁層)s1,s3,s4からなり、表面23および裏面24を有する前記同様の基板本体22と、かかる基板本体22の表面23に開口し平面視が円形の底面26およびその周辺から垂直に立設する円柱形の側面27からなるほぼ円柱形のキャビティ25と、を備えている。
図6に示すように、キャビティ25の側面27の開口部側には、基板本体22の表面23を形成するセラミック層s3が、当該開口部の中央側に向かって、リング形状に張り出すると共に、その裏面9には裏面金属層10が形成されている。
また、キャビティ25の側面27には、Wなどからなる側面金属層28が形成され、上記裏面金属層10と接する上端には、その一部が開口部の中央側に延出し、開口部の中央側が窪んだ円弧形断面の幅広部28bが形成されている。
図7に示すように、メッキ層31は、金属層31上のNiメッキ層32と光反射用のAgメッキ層33とからなる。かかるメッキ層31の上端部は、裏面金属層10におけるキャビティ5の開口部側に達している。
また、図6,7に示すように、キャビティ25の底面26には、前記同様に発光ダイオード14が実装され、その両側には、一対のパッド16が対称に形成される。かかるパッド16も、前記同様に発光ダイオード14と個別に導通される。
以上のような配線基板20においても、最上層のセラミック層s3側の裏面金属層10とキャビティ25側の側面金属層28との間に、後者の幅広部28bが形成されているため、あるいは、裏面金属層10と側面金属層28との内隅部の表面にメッキ膜が厚く被覆され易いため、前記メッキ工程での各メッキ液の環流がスムースに行われる。
しかも、キャビティ25の側面27の開口部には、全周に沿ってセラミック層s3の一部が張り出ているため、底面26に発光ダイオード14を実装し、かかるキャビティ25に封止用樹脂jが充填され且つ固化させた際に、かかる封止用樹脂jは、セラミック層s3の上記張り出し部分に包囲されるため、キャビティ25から剥離し難く、安定して保持される。
図8に示すように、予め、例えばアルミナを主成分とするセラミック材料からなるグリーンシートs1,s3,s4を用意する。図8で最下層のグリーンシートs1および最上層のグリーンシートs3は、前述したものと同じである。
図8で中層のグリーンシートs4は、最小限のクリアランスを介した打ち抜き加工で、表面34と裏面35との間を貫通する貫通孔(27)が形成され、かかる貫通孔の側面27と当該グリーンシートs4の表面34とにまたがって、W粉末などを含むペースト状の側面金属層28と表面金属層28aが形成される。
その結果、基板本体22やキャビティ25が形成されたグリーンシート積層体が得られる。同時に、グリーンシートs4の表面金属層28aは、前記溶剤で軟化され且つグリーンシートs4,s3が積層・圧着された際の圧力で押し出され、裏面金属層10の表面に沿ってキャビティ25の開口部の中央側に延び出る。
これにより、裏面金属層10に接する側面金属層28の上端には、前記図7で示したように、キャビティ25の開口部の中央側が窪んだ断面の湾曲面を含む幅広部28bが形成される。
前記基板本体2,22などを形成する絶縁材であるセラミックは、例えばムライトや窒化アルミニウムを主成分とするものとしても良い。あるいは、低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックとしても良く、この場合、前記金属層11やパッド16などは、CuやAgなどが用いられる。
また、前記基板本体2,22などを形成する絶縁材をエポキシ系樹脂などとしても良く、かかる樹脂の薄板または金属の薄板の表面上に、例えばエポキシ系樹脂からなる複数層の樹脂絶縁層を順次積層し、公知のフォトリソグラフィ技術によって、比較的上層の各樹脂絶縁層にキャビティを形成しても良い。
また、前記最上層の絶縁層の張り出し部分は、キャビティの開口部に沿った全周に位置する形態のほか、キャビティの開口部における複数の箇所に互いに離れて位置する形態としても良い。
加えて、本発明配線基板は、1個の配線基板の表面に開口するキャビティを複数としたり、単一のキャビティの底面に複数の実装エリアを配置し、これらに発光素子を個別に実装する形態とすることも可能である。
2,22………基板本体
3,23………表面
4,24………裏面
5,25………キャビティ
6,26………底面
7,27………側面
8,28………側面金属層
9……………最上層のセラミック(絶縁)層の裏面
10…………裏面金属層
11,31…金属メッキ層
12,32…Niメッキ層
13,33…Agメッキ層
14…………発光ダイオード(発光素子)
s1〜s4…セラミック層(絶縁層)
Claims (2)
- 複数の絶縁層からなり、表面および裏面を有する基板本体と、
上記基板本体の表面に開口部を有し、底面および側面を有するキャビティと、を備え、
上記キャビティの側面には、側面金属層が形成され、
上記基板本体の表面を形成する最上層の絶縁層は、上記キャビティの側面の上端よりも当該キャビティの開口部の中央側に張り出し、かかる最上層の絶縁層の表面に対向する裏面に形成される裏面金属層は、上記側面金属層の上端に接していると共に、
上記裏面金属層と上記側面金属層との上に金属メッキ層が連続して形成されている、
ことを特徴とする配線基板。 - 前記キャビティの側面は、前記底面から前記基板本体の表面に向かって、広がる傾斜面である、
ことを特徴とする請求項1に記載の配線基板。
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