JP2008034884A - Ceramic multilayered substrate, and laminated electronic component using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体などの発熱性を有する電子部品を搭載するセラミック積層基板に関する。 The present invention relates to a ceramic laminated substrate on which an electronic component having exothermic properties such as a semiconductor is mounted.
従来からプラスチックやセラミックスなどからなる回路基板の表面に、トランジスタ、FET、ダイオード、IC等の半導体素子や抵抗素子、コンデンサ素子、インダクタ素子などの電子部品を搭載した回路基板が知られている。この様な回路基板は、一般的に半導体素子や電子部品の機械的応力からの保護、電気的特性の向上、熱的な保護が要求されるが、最近になり、半導体素子の動作時発熱が大きくなるにつれ、前記発熱が半導体素子自身及び、他の電子部品の動作に影響を及ぼすことから、前記発熱を効率的に放熱することが回路基板の重要な課題の一つとなっている。一般的に用いられている回路基板の放熱構造としては、半導体素子が実装される回路基板に伝熱用ビアホール(以下サーマルビアと呼ぶ)を設け、前記サーマルビアを回路基板の実装面側まで延出させ、実装基板とはんだ接合して熱容量の大きな実装基板に熱を逃す構造がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a circuit board is known in which electronic components such as semiconductor elements such as transistors, FETs, diodes, and ICs, resistance elements, capacitor elements, and inductor elements are mounted on the surface of a circuit board made of plastic, ceramics, or the like. Such circuit boards are generally required to protect semiconductor elements and electronic components from mechanical stress, improve electrical characteristics, and provide thermal protection. Recently, however, semiconductor elements generate heat during operation. As the heat generation increases, the heat generation affects the operation of the semiconductor element itself and other electronic components. Therefore, it is one of the important issues of the circuit board to efficiently dissipate the heat generation. As a circuit board heat dissipation structure generally used, a heat transfer via hole (hereinafter referred to as a thermal via) is provided in a circuit board on which a semiconductor element is mounted, and the thermal via is extended to the mounting surface side of the circuit board. There is a structure in which heat is released to the mounting substrate having a large heat capacity by being soldered to the mounting substrate.
上述したような高性能化された半導体素子を実装する回路基板においては、他のプラスチックなどの樹脂材料と比べ放熱性、電気的特性、信頼性等をはじめとして総合的に優れたセラミックスが、回路基板材料として多用され、前記セラミックスとして主にAl2O3が用いられて来た。
しかしながら、近年、携帯電話などの移動体通信分野においては、前記回路基板の小型化要求が強く、さらにコンデンサ素子、インダクタ素子などの前記電子部品の一部をLTCC(low temperature co−fired ceramics)技術により回路基板に内蔵させることが行われるようになってきた。
このような回路基板では、後述するように低抵抗のAgやCuなどの導体ペーストを用いるため、焼成温度が千数百度にもなるAl2O3を用いることができない。このため、1000℃以下で焼結可能な低温焼結セラミックス材料を用いて構成される。低温焼結セラミックス材料をドクターブレード等によりキャリアフィルムに塗こう形成してセラミックスグリーンシートとし、所望形状に切断した前記シートに、コンデンサ素子やインダクタンス素子を構成する所望の回路パターンをAgやCuなどの導体ペーストで形成し、さらに孔開け装置によりシートの上下を貫通するビアホールを形成する。
次いで、各シートに形成したビアホールに、前記回路パターンを形成した導体パターンと同じAgやCuなどの金属を主成分とする導体ペーストを印刷充填する。このようにして形成したセラミックスグリーンシートを必要枚数重ね、積層、圧着する。その後、必要な寸法に切断し、脱脂しセラミックスグリーンシートと導体ペーストとの同時焼成を行うことによって回路基板が得られる。以下このようなLTCC技術を用いて構成した回路基板をセラミック積層基板と呼ぶ。
In circuit boards on which high-performance semiconductor elements such as those described above are mounted, ceramics that are comprehensively superior in terms of heat dissipation, electrical characteristics, reliability, etc., compared to resin materials such as other plastics, Al 2 O 3 has been mainly used as the ceramic material because it is widely used as a substrate material.
However, in recent years, in the mobile communication field such as mobile phones, there is a strong demand for downsizing of the circuit board, and some of the electronic components such as a capacitor element and an inductor element are used in LTCC (low temperature co-fired ceramics) technology. It has come to be built into the circuit board.
In such a circuit board, since a conductive paste such as Ag or Cu having a low resistance is used as will be described later, it is not possible to use Al 2 O 3 having a firing temperature of several thousand degrees. For this reason, it is comprised using the low-temperature sintering ceramic material which can be sintered at 1000 degrees C or less. A low-temperature sintered ceramic material is coated on a carrier film by a doctor blade or the like to form a ceramic green sheet, and a desired circuit pattern constituting a capacitor element or an inductance element is formed on the sheet cut into a desired shape, such as Ag or Cu. A via hole is formed using a conductive paste, and further penetrates the top and bottom of the sheet using a punching device.
Next, a conductor paste mainly composed of a metal such as Ag or Cu, which is the same as the conductor pattern on which the circuit pattern is formed, is printed and filled in the via hole formed in each sheet. The required number of ceramic green sheets formed in this way are stacked, laminated, and pressure bonded. Thereafter, the circuit board is obtained by cutting into necessary dimensions, degreasing, and simultaneous firing of the ceramic green sheet and the conductor paste. Hereinafter, a circuit board configured using such LTCC technology is referred to as a ceramic laminated board.
ところで、前記低温焼結セラミックス材料として、例えば低誘電率(比誘電率5〜10)のAl−Mg−Si−Gd−O系誘電体材料、Mg2SO4からなる結晶相とSi−Ba−La−B−O系からなるガラス等からなる誘電体材料、Al−Si−Sr−O系誘電体材料、Al−Si−Ba−O系誘電体材料、高誘電率(比誘電率50以上)のBi−Ca−Nb−O系誘電体材料、等様々な材料が開発されている。セラミック積層基板には、これらの低温焼結セラミックス材料を単独で使用する場合もあるし、インダクタンス素子、コンデンサ素子を構成するセラミック層に応じて低誘電率の材料、高誘電率の材料を選択的に用いる場合もある。
By the way, as the low-temperature sintered ceramic material, for example, an Al—Mg—Si—Gd—O-based dielectric material having a low dielectric constant (relative
このようなセラミック積層基板では、前記のように半導体素子からの発熱量の増大に伴って、放熱性が特に重要視されるようになってきた。しかしながら、これら低温焼結セラミックス材料は、Al2O3と比較し、その熱伝導度は数十分の1程度しかなく、このため半導体素子からの発熱を実装基板へ放熱するために、多くのサーマルビアを設ける必要がある。また半導体素子の特性は、その接地インダクタンスに大きく影響される。このため、十分に低い接地インダクタンス、高い放熱性を実現するため、サーマルビアを太くかつ数多く形成する必要があった。 In such a ceramic laminated substrate, as described above, heat dissipation has come to be regarded as particularly important as the amount of heat generated from the semiconductor element increases. However, these low-temperature-sintered ceramic materials have a thermal conductivity of only a few tenths compared to Al 2 O 3, and therefore, a large amount of heat is radiated from the semiconductor element to the mounting substrate. It is necessary to provide thermal vias. The characteristics of the semiconductor element are greatly influenced by the ground inductance. For this reason, in order to realize sufficiently low ground inductance and high heat dissipation, it is necessary to form a large number of thermal vias.
このように、サーマルビアを太くかつ数多く形成すると、焼成時に低温焼結セラミックスと、1000℃以下の比較的低融点の金属材料であるAgやCu等の低融点金属との熱膨張係数の相違から、セラミック積層基板にそりが生じたり、サーマルビアの周辺に亀裂が生じたりするなどの問題があった。 In this way, when the thermal via is thick and many are formed, due to the difference in thermal expansion coefficient between the low-temperature sintered ceramics during firing and a low-melting metal such as Ag or Cu which is a relatively low melting metal material of 1000 ° C. or lower. There have been problems such as warpage of the ceramic multilayer substrate and cracks around the thermal via.
またサーマルビア径を0.3mm超、0.1mm未満にすると、サーマルビアへの導体ベーストの充填不良が発生しやすいという問題がある。具体的には、多数のサーマルビアの内、一部において導体ペーストが十分に充填されなかったり、サーマビア内部で局部的な空隙が生じ、サーマルビア間の接続不良を招き、電気抵抗の増加や伝熱性も劣化する。 Further, when the thermal via diameter is more than 0.3 mm and less than 0.1 mm, there is a problem that poor filling of the conductor base to the thermal via tends to occur. Specifically, some of the thermal vias are not sufficiently filled with the conductive paste, or local voids are generated inside the therma via, resulting in poor connection between the thermal vias, increasing electrical resistance, Thermal properties also deteriorate.
さらには、サーマルビアに充填された導体ペーストと、セラミックグリーンシートの圧縮変形能が異なることから、セラミックスグリーンシートを必要枚数重ね、積層、圧着する際に、前記サーマルビアが変形を阻害し、圧着が十分になされず、その結果セラミック積層基板に層間剥離(デラミネーション)が生じ、サーマルビア間の接続不良を招き、電気抵抗の増加や伝熱性も劣化するといった問題もあった。そこで本発明の目的は、このような課題に対処するためになされたものであり、比較的小径のサーマルビアであっても、サーマルビア間の接続不良による電気抵抗の増大や、伝熱性の低下を防止することが出来るセラミック積層基板とこれを用いたセラミック積層電子部品を提供することである。 Furthermore, since the compressive deformability of the conductive paste filled in the thermal via and the ceramic green sheet is different, when the required number of ceramic green sheets are stacked, laminated, and crimped, the thermal via inhibits deformation and crimps. As a result, there is a problem that delamination occurs in the ceramic multilayer substrate, resulting in poor connection between thermal vias, an increase in electrical resistance, and a deterioration in heat conductivity. Accordingly, an object of the present invention is to cope with such a problem. Even in the case of a thermal via having a relatively small diameter, an increase in electrical resistance due to poor connection between thermal vias or a decrease in thermal conductivity. It is an object of the present invention to provide a ceramic multilayer substrate capable of preventing the above and a ceramic multilayer electronic component using the same.
第1の発明は、複数のセラミック層を積層してなるセラミック積層基板に半導体素子を実装した電子部品であって、前記セラミック積層基板は、相対向する第1および第2の主面と当該主面間を連結する側面を備え、第1の主面に半導体素子を搭載するための第1の金属導体層を有し、前記セラミック層には略円錐形状ビアホールを有し、第2の主面には前記略円錐形状ビアホールを介して前記第1の金属導体層と電気的に接続する第2の金属導体層を有し、前記セラミック積層基板の略円錐形状ビアホールは、積層方向に積み重なって放熱用のサーマルビアを構成し、前記第1の金属導体層と前記第2の金属導体層のそれぞれには、略円錐形状ビアホールの小開口部が接続したことを特徴とするセラミック積層電子部品である。
本発明においては、前記サーマルビアにおいて、1層のみ略円錐形状ビアホールの積み重ね方向が異なるように構成するのが望ましい。また、前記半導体素子を樹脂封止するのも好ましい。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electronic component in which a semiconductor element is mounted on a ceramic multilayer substrate formed by laminating a plurality of ceramic layers, and the ceramic multilayer substrate includes the first and second main surfaces facing each other and the main surface. A first metal conductor layer for mounting a semiconductor element on the first main surface, the ceramic layer having a substantially conical via hole, and a second main surface; Has a second metal conductor layer electrically connected to the first metal conductor layer through the substantially conical via hole, and the substantially conical via hole of the ceramic laminated substrate is stacked in the stacking direction to dissipate heat. A ceramic multilayer electronic component comprising a thermal via for a small size and a small opening of a substantially conical via hole connected to each of the first metal conductor layer and the second metal conductor layer. .
In the present invention, in the thermal via, it is preferable that only one layer is configured so that the stacking directions of the substantially conical via holes are different. It is also preferable that the semiconductor element is resin-sealed.
第2の発明は、略円錐形状ビアホールを積層方向に積み重ねて放熱用のサーマルビアを形成したセラミック積層基板の製造方法であって、フィルムに保持されたセラミックグリーンシートを用い、前記セラミックグリーンシート側からレーザを照射し、フィルム側が小開口部となる略円錐形状のビアホールを形成し、前記ビアホールに導体ペーストを充填したフィルム一体のセラミックグリーンシートを得る工程と、前記フィルム一体のセラミックグリーンシートを、フィルムが金型に接するように配置する工程と、ビアホールの大開口部どうしが面するように他のフィルム一体のセラミックグリーンシートを配置し圧着する工程を備えたことを特徴とするセラミック積層基板の製造方法である。 2nd invention is a manufacturing method of the ceramic laminated substrate which piled up the substantially cone-shaped via hole in the lamination direction, and formed the thermal via for heat dissipation, Comprising: The ceramic green sheet side is used using the ceramic green sheet hold | maintained at the film Irradiating with a laser, forming a substantially conical via hole having a small opening on the film side, obtaining a film-integrated ceramic green sheet filled with a conductive paste in the via hole, and the film-integrated ceramic green sheet, A ceramic laminated substrate comprising: a step of placing a film in contact with a mold; and a step of placing and pressing a ceramic green sheet integrated with another film so that large openings of via holes face each other. It is a manufacturing method.
更に、圧着後、フィルムを取り除き、表れたビアホールの小開口部と面するように、他のフィルム一体のセラミックグリーンシートを配置し圧着する工程を備えるのが好ましい。 Furthermore, it is preferable to provide a step of placing and crimping another ceramic green sheet integrated with another film so that the film is removed after crimping and faces the small opening of the exposed via hole.
本発明によれば、多数のスルーホールに対して安定して導体ペーストを充填することができると共に、スルーホール内部での局部的な導体ペーストの充填密度不良を防止することができるため、接続信頼性に優れると共に低配線抵抗を有するセラミックス積層基板を再現性よく提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to stably fill the conductor paste with respect to a large number of through-holes and to prevent a local filling density defect of the conductor paste inside the through-holes. It is possible to provide a ceramic laminated substrate having excellent reproducibility and low wiring resistance with good reproducibility.
以下、本発明の実施例について図面を参照して具体的に説明する。図1は、本発明の一実施例によるセラミック積層基板の要部構造を示す断面図である。また図2は、本発明の一実施例によるセラミック積層電子部品の斜視図である。
図2に示すセラミック積層電子部品100は、相対向する第1および第2の主面と当該主面間を連結する側面を備えるセラミック積層基板1と、前記第1の主面に形成された凹部10a、10bと、この凹部に形成された第1の金属導体層7に実装される半導体素子30と、前記第1の主面に搭載されるチップインダクタやチップコンデンサ、チップ抵抗などの電子部品50を備える。
セラミック積層基板1は焼成により多層一体化された複数のセラミックス層20、例えば6層のセラミックス層20a〜20fと、前記凹部の底面に形成され半導体を搭載する第1の金属導体層7と、前記第2の主面に形成された第2の金属導体層8と、前記第1の金属導体層7と前記第2の金属導体層8とを接続する連続配置される複数のサーマルビア5と、各セラミック層に形成された内部金属導体層6a〜6dと、コンデンサ素子やインダクタンス素子を構成する電極パターン(図示せず)や、これらを電気的に接続する接続線路、ビアホール(図示せず)が設けられ、セラミックス積層基板1の第1の主面に電子部品を搭載するように形成した接続パッド(図示せず)や実装基板との接続パッド(図示せず)と適宜電気的に接続されている。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main structure of a ceramic laminated substrate according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a multilayer ceramic electronic component according to an embodiment of the present invention.
A ceramic multilayer
The
前記内部金属導体層6(6a〜6d)は、図3のセラミック層の一部平面視図に示すようにセラミック層20に形成された複数のサーマルビアを電気的接続するように広がりをもって形成されている。このように構成することで、導体ペーストが十分に充填されなかった場合や、セラミック層の積層ずれが発生しサーマルビア間の接続が不安定となる場合であっても、内部金属導体層6により、導体ペーストが十分に充填された他のサーマルビアに接続されるので、サーマルビア間の電気的、熱的な接続が不良となることが無い。また、前記第1の金属導体層7、第2の金属導体層8も内部金属導体層6と同様に複数のサーマルビアを電気的接続するように広がりをもって形成され、このため、第1の金属導体層7における高周波電流を均一化でき、セラミック積層基板1の凹部に搭載された半導体素子のグランドを安定化できるとともに、前記半導体素子からの発熱が局所的に偏在せず、半導体素子の動作が安定化する。
The internal metal conductor layer 6 (6a to 6d) is formed with a spread so as to electrically connect a plurality of thermal vias formed in the
セラミック積層基板1は複数の厚さを有するセラミック層で構成される。例えば、コンデンサ素子を構成する回路パターンが形成されるセラミック層20は、20μm程度の厚さであり、インダクタンス素子を構成する回路パターンや、回路素子間を接続する接続線路等が形成されたセラミック層20は、200μm程度の厚さを有している。コンデンサ素子を構成する回路パターンが形成されるセラミック層20は、より大容量のコンデンサ素子を構成するように、さらに薄く形成される場合がある。この様に薄いセラミック層を形成するセラミックスグリーンシートでは、サーマルビアによる変形の阻害により圧着圧力に対して十分な変形量が得られにくく圧着が困難となる。しかしながら前記の如く内部金属導体層6をセラミック層20間に配置することで、比較的均一にセラミック層20に圧着圧力を加えることが出来るので層間剥離(デラミネーション)が生じることなく、サーマルビア間の接続も良好となる。
The ceramic laminated
前記サーマルビアは、図4にサーマルビア部の断面拡大図として示すように、一方の開口部の面積が他方の開口部の面積より大きくし円錐状形状に構成するのが好ましい。このように構成し、面積が大きい開口部側から面積が小さい開口部に向けて導体ペーストを充填することによって、面積が小さい開口部まで十分に充填圧力が伝わりスルーホール内に高密度に導体ペーストを充填することができる。また導体ペーストをスクリーン印刷法等でスキージを用いてサーマルビアに充填する際に、例えばストレート形状(円柱形状)のサーマルビアでは印刷面の裏面側から導体ペーストがたれ、サーマルビアの部分的な充填不良やスルーホール内部での局部的な空洞化を生じさせることがある。この現象は導体ペーストの備えるチクソ性にもよるが、これを防ぐには大面積開口部の開口面積をS2、小面積開口部の開口面積をS1としたとき、S2≧1.1S1を満足させることが好ましい。S2がS1の1.1倍未満であると、導体ペーストの充填性効果が得られにくく、また導体ペーストのたれも発生しやすくなる。 As shown in the enlarged sectional view of the thermal via portion in FIG. 4, the thermal via is preferably configured in a conical shape such that the area of one opening is larger than the area of the other opening. With this structure, by filling the conductive paste from the large-area opening side toward the small-area opening, the filling pressure is sufficiently transmitted to the small-area opening so that the conductive paste is densely packed in the through hole. Can be filled. In addition, when filling a thermal via using a squeegee, such as screen printing, with a conductive paste, for example, with a straight-shaped (cylindrical) thermal via, the conductive paste drips from the back side of the printed surface, and the thermal via is partially filled. Defects and local cavitation inside the through hole may occur. Although this phenomenon depends on the thixotropy of the conductor paste, in order to prevent this phenomenon, when the opening area of the large area opening is S2 and the opening area of the small area opening is S1, S2 ≧ 1.1S1 is satisfied. It is preferable. When S2 is less than 1.1 times S1, it is difficult to obtain the filling effect of the conductor paste, and the conductor paste is liable to sag.
各セラミックスグリーンシートに、略円錐形状を有するビアホールを形成するには、以下に示すような孔開け法を適用することで容易に得ることができる。即ち、図5に示すように大出力のレーザ光、例えばCO2レーザ等を用いれば、セラミックスグリーンシートにビアホールを精度良く形成することが出来る。サーマルビアの大面積開口部はレーザのスポット径により決定され、小面積開口部はレーザに出力により適宜可変できる。セラミックスグリーンシートはキャリアフィルム(PETフィルム)とともに孔開けされるが、セラミックスグリーンシート及び支持フィルムは可撓性を有するものであるから、前記孔開けの際には、非可撓性の支持板202を用い、前記支持板202に支持フィルム201一体のセラミックスグリーンシート200を配置し、セラミックスグリーンシート側からレーザを照射するのが好ましい。
In order to form a via hole having a substantially conical shape in each ceramic green sheet, it can be easily obtained by applying a drilling method as shown below. That is, as shown in FIG. 5, if a high-power laser beam such as a CO 2 laser is used, a via hole can be accurately formed in the ceramic green sheet. The large-area opening of the thermal via is determined by the spot diameter of the laser, and the small-area opening can be appropriately changed by the output to the laser. The ceramic green sheet is perforated together with the carrier film (PET film). However, since the ceramic green sheet and the support film are flexible, the
セラミック層が厚くなると、サーマルビアへの導体ペースト充填も困難となる。セラミック層が150μmを超える場合には、大面積開口部の開口面積S2と小面積開口部の開口面積S1との差はS2≧1.2S1を満足させることがより好ましい。また具体的なサーマルビア5の開口径は、導体ペーストの充填性や電気的な接続の確保、そして十分な伝熱性を得るためには、小面積開口部の開口面積S1を100μm以上にするのが好ましい。また大面積開口部の開口面積S2はセラミック層との熱膨張係数の整合と導体ペーストの充填性から300μm以下にするのが好ましい。 As the ceramic layer becomes thicker, it becomes difficult to fill the thermal via with the conductive paste. When the ceramic layer exceeds 150 μm, it is more preferable that the difference between the opening area S2 of the large area opening and the opening area S1 of the small area opening satisfies S2 ≧ 1.2S1. Further, the specific opening diameter of the thermal via 5 is set such that the opening area S1 of the small-area opening is 100 μm or more in order to ensure the filling property of the conductive paste, electrical connection, and sufficient heat transfer. Is preferred. The opening area S2 of the large-area opening is preferably 300 μm or less from the viewpoint of matching the thermal expansion coefficient with the ceramic layer and filling properties of the conductor paste.
前記のように、セラミック層は様々な厚さのものが用いられるが、セラミック層が薄いものほど本発明の効果を発揮し易い。サーマルビアの開口径S2との関係においては、サーマルビアの開口径S2とセラミックス層20の厚さ(t)により決定されるサーマルビアのアスペクト比(t/S1)が3以下であるのが好ましい。
As described above, ceramic layers having various thicknesses are used, but the thinner the ceramic layer, the more easily the effect of the present invention can be achieved. In relation to the thermal via opening diameter S2, the thermal via aspect ratio (t / S1) determined by the thermal via opening diameter S2 and the thickness (t) of the
図1では 6層のセラミック層により構成された多層セラミックス基板1を示したが、本発明のセラミックス積層基板は、特にセラミックス層の層数に限定されるものではなく、サーマルビアが2層以上にわたり複数のセラミックス層に連続形成されたものであればよい。
Although FIG. 1 shows a multilayer
図1に示したセラミックス積層基板1は、半導体素子やコンデンサ素子等の電子部品を搭載するとともに、その一部を内蔵して高周波増幅器、ローノイズアンプ、VCO、アンテナスイッチ等の機能を具備するセラミック積層電子部品として構成される。当然前記機能を組み合わせて前記セラミックス積層基板1に構成することが可能である。
A
次に、上述したセラミックス積層基板1の製造方法について説明する。低温焼結セラミックス材料と適量の有機バインダや有機溶剤と共に混合し、これをキャリアフィルム201上にドクターブレート法によってキャスティングして、セラミックグリーンシート200を成形した。前記キャリアフィルム201は、例えばポリエステル、ポリエチレンテレフタレートで出来ており、熱的安定性、機械的強度にすぐれており、柔らかいセラミックグリーンシートを保持するのに適している。前記低温焼結セラミックス材料として、Al−Si−Ba−O系誘電体材料を用いた。セラミックグリーンシートの厚さは、コンデンサ素子が形成される場合にはセラミック層厚さで25μmとし、他の層には100〜150μmのものを用いた。
Next, the manufacturing method of the ceramic
キャスティングされたセラミックグリーンシート200をキャリアフィルム201ごと切断し、セラミックグリーンシート200にキャリアフィルム201ごとビアホール5を形成する。ビアホール5は、図5に示すようにセラミックスグリーンシート側からCO2レーザを照射して、照射面側の孔径がセラミック層としたときに0.1mm〜0.3mmとなる略円錐形状を有するビアホールを形成した。
前記ビアホールをサーマルビアとする場合には、図6に示すように0.15mm〜0.35mmの等ピッチdでサーマルビアを配置した。次に、セラミックグリーンシート200に形成されたビアホールに導体ペーストを埋込む。導体ペーストとしては銀,銅等が用いられ、メタルマスクによるスクリーン印刷によってビアホール部に埋込まれる。次に、セラミックグリーンシート200の表面にインダクタンス素子やコンデンサ素子を構成する回路パターン、インダクタンス素子やコンデンサ素子等を接続する接続電極を形成するとともに、セラミックグリーンシート200に形成されたビアホールの内、サーマルビアとなる複数のビアホール5を電気的接続するように、内部金属導体層を形成する。信号配線、及び電源配線の導体パターンを形成する導体ペースト材はビアホール部と同じものを用いる。
The cast ceramic
When the via hole is a thermal via, thermal vias are arranged at an equal pitch d of 0.15 mm to 0.35 mm as shown in FIG. Next, a conductor paste is embedded in the via hole formed in the ceramic
以上の様にしてビアホール形成、導体ペーストの埋込み、導体パターンの印刷を施したセラミックグリーンシートを図7に示すように金型内に配置し、これにキャリアフィルム201を付けたままの他のセラミックグリーンシート200を積層し、熱圧着させ、キャリアフィルム201をとり除く。これを数次繰り返して積層体とした。次いで、キャリアフィルム201に導体ペーストを印刷したものを準備し、これを前記積層体に積層圧着させ、キャリアフィルム201をとり除き、第1の金属導体層7を転写した。なお、第2の金属導体層8も同様の工法にて形成するものであり説明を省く。
さらに、セラミック積層基板1の凹部を構成する部分を切り抜いた、あるいは打ち抜いたセラミックグリーンシート200を積層し、熱圧着し、これによりセラミックグリーンシートは一体化し、セラミックグリーンシート積層体となる。
そして、セッタ等の焼成治具上に配置して、大気中で焼成した。なお導体ペーストとしてCuを用いる場合には、所定のガス雰囲気中で焼成する。このようにして、セラミックスグリーンシートと導体ペーストとを同時焼成することで、本発明のセラミックス積層基板1を得た。さらに、セラミックス積層基板の凹部に半導体素子を実装し樹脂封止し、第1の主面にチップコンデンサ、チップインダクタ、チップ抵抗等の電子部品を実装し、セラミック積層電子部品として、図8の等価回路に示す高周波増幅器を作成した。
The ceramic green sheet on which via holes are formed, conductor paste is embedded, and conductor pattern is printed as described above is placed in a mold as shown in FIG. 7, and another ceramic with the
Further, a ceramic
And it arrange | positioned on baking jigs, such as a setter, and baked in air | atmosphere. In addition, when using Cu as a conductor paste, it bakes in a predetermined gas atmosphere. In this way, the ceramic
本発明のセラミックス積層基板1では、サーマルビア間の接続不良による電気抵抗の増大や、伝熱性の低下を防止することが出来、このセラミックス積層基板1を用いたセラミック積層電子部品は、半導体素子などの回路素子の特性を劣化させること無く、優れた電気的特性を発揮する。
The
以上説明したように、本発明によれば、多数のスルーホールに対して安定して導体ペーストを充填することができると共に、スルーホール内部での局部的な導体ペーストの充填密度不良を防止することができるため、接続信頼性に優れると共に低配線抵抗を有するセラミックス積層基板を再現性よく提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to stably fill the conductor paste with respect to a large number of through-holes, and to prevent a defective filling density of the local conductor paste inside the through-holes. Therefore, it is possible to provide a ceramic multilayer substrate having excellent connection reliability and low wiring resistance with good reproducibility.
1 セラミック積層基板
5 ビアホール(サーマルビア)
6 内部金属導体
7 第1の金属導体
8 第2の金属導体
10 凹部
20 セラミック層
30 半導体素子
50 電子部品
200 セラミックグリーンシート
201 キャリアフィルム
1 Ceramic
6 Internal metal conductor 7 First metal conductor 8
Claims (5)
前記セラミック積層基板は、相対向する第1および第2の主面と当該主面間を連結する側面を備え、第1の主面に半導体素子を搭載するための第1の金属導体層を有し、前記セラミック層には略円錐形状ビアホールを有し、第2の主面には前記略円錐形状ビアホールを介して前記第1の金属導体層と電気的に接続する第2の金属導体層を有し、
前記セラミック積層基板の略円錐形状ビアホールは、積層方向に積み重なって放熱用のサーマルビアを構成し、
前記第1の金属導体層と前記第2の金属導体層のそれぞれには、略円錐形状ビアホールの小開口部が接続したことを特徴とするセラミック積層電子部品。 An electronic component in which a semiconductor element is mounted on a ceramic laminated substrate formed by laminating a plurality of ceramic layers,
The ceramic laminated substrate includes first and second main surfaces facing each other and side surfaces connecting the main surfaces, and has a first metal conductor layer for mounting a semiconductor element on the first main surface. The ceramic layer has a substantially conical via hole, and the second main surface has a second metal conductor layer electrically connected to the first metal conductor layer via the substantially conical via hole. Have
The substantially cone-shaped via hole of the ceramic multilayer substrate is stacked in the stacking direction to constitute a thermal via for heat dissipation,
A ceramic multilayer electronic component, wherein a small opening of a substantially conical via hole is connected to each of the first metal conductor layer and the second metal conductor layer.
フィルムに保持されたセラミックグリーンシートを用い、前記セラミックグリーンシート側からレーザを照射し、フィルム側が小開口部となる略円錐形状のビアホールを形成し、前記ビアホールに導体ペーストを充填したフィルム一体のセラミックグリーンシートを得る工程と、前記フィルム一体のセラミックグリーンシートを、フィルムが金型に接するように配置する工程と、ビアホールの大開口部どうしが面するように他のフィルム一体のセラミックグリーンシートを配置し圧着する工程を備えたことを特徴とするセラミック積層基板の製造方法。 A method for producing a ceramic laminated substrate in which thermal vias for heat dissipation are formed by stacking substantially conical via holes in the laminating direction,
Using a ceramic green sheet held by a film, a laser is irradiated from the ceramic green sheet side, a substantially conical via hole having a small opening on the film side is formed, and a conductive paste is filled in the via hole. A step of obtaining a green sheet, a step of arranging the film-integrated ceramic green sheet so that the film is in contact with the mold, and a case of arranging another film-integrated ceramic green sheet so that the large openings of the via holes face each other. A method for producing a ceramic laminated substrate comprising a step of crimping and pressing.
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