JP2008085212A

JP2008085212A - 低温焼成セラミック回路基板

Info

Publication number: JP2008085212A
Application number: JP2006265672A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Tanaka; 紘秋田中; Yukiko Ota; 由希子大田
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】表層抵抗体の熱負荷を減らして抵抗値の経時変化を抑えた低温焼成セラミック回路基板を提供すること。
【解決手段】低温焼成セラミック基板１の表層１ａに一対の電極３，３間を橋絡する表層抵抗体４が設けられた低温焼成セラミック回路基板において、各電極３の直下に放熱ビア８を設け、熱伝導率が高いＡｇ系導体からなる放熱材７を電極３に導通させると共に、放熱材７の底面を低温焼成セラミック基板１の外方に露出させる。この放熱ビア８は、低温焼成セラミック基板１の貫通孔６内に放熱材７を充填させた構成になっており、多層構造の低温焼成セラミック基板１の各グリーンシートに予め、貫通孔６を輪切りにした大きさの透孔を形成して該透孔内に放熱材７を充填しておくことにより、これらグリーンシートを積層して多層化すると自動的に放熱ビア８が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板表層に表層抵抗体が設けられた低温焼成セラミック回路基板に係り、特に表層抵抗体の放熱対策に関する。

近年、多層基板として好適な低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ）基板に配線パターン等を設けてなる低温焼成セラミック回路基板の需要が高まっている。また、かかる低温焼成セラミック回路基板の表層にチップ抵抗器ではなく表層抵抗体を設けて、低コスト化や薄型化を図るという技術も広く知られている（例えば、特許文献１参照）。このような表層抵抗体は、基板表層の配線パターンに接続された一対の電極を橋絡する抵抗体であって、例えばＲｕＯ_２系の厚膜抵抗ペーストから形成される。また、一般的に表層抵抗体はガラス等からなるオーバーコートによって被覆・保護されている。
特開２０００−１５１１０３号公報（第３−６頁、図１）

ところで、チップ抵抗器の場合は、アルミナ基台上に抵抗体が形成されていると共に、アルミナ基台の側面に形成された端面電極が実装基板上の配線パターンに半田付けされるため、電力印加時に抵抗体で発生する熱はアルミナ基台や半田フィレットから放出されて該抵抗体に対する過大な熱負荷とはなりにくい。しかしながら、ガラス成分が多くて熱電導率がアルミナ基台よりも低い低温焼成セラミック基板の表層に形成された表層抵抗体の場合は、半田フィレットも存しないため、電力印加時に表層抵抗体で発生する熱が効率良く外部へ放出されずに蓄熱されやすく、それゆえ表層抵抗体の熱負荷が増大して抵抗値の経時変化が大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、表層抵抗体の熱負荷を減らして抵抗値の経時変化を抑えた低温焼成セラミック回路基板を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明では、低温焼成セラミック基板の表層に一対の電極間を橋絡する表層抵抗体が設けられた低温焼成セラミック回路基板において、前記電極の直下に放熱材を前記低温焼成セラミック基板の貫通孔に充填させた放熱ビアを設け、該電極に導通せしめた前記放熱材を前記表層とは反対側の面に露出させるという構成にした。

このように表層抵抗体に橋絡される両電極の直下に放熱ビアを設け、その放熱材を該電極に導通させると共に低温焼成セラミック基板の外方に露出させておけば、電力印加時に表層抵抗体で発生する熱を電極と放熱材を介して外部へ効率良く放出することができる。そのため、表層抵抗体の熱負荷が減少して抵抗値の経時変化が小さくなり、長期に亘って安定した性能が期待できる。

上記の構成において、放熱材がＡｇ系導体であると、低温焼成セラミック基板用のグリーンシートに配線パターンを形成する際に同じ材料で放熱材を同時に形成できるため、製造工程の煩雑化が回避できて好ましい。

また、上記の構成において、表層抵抗体の直下に前記放熱材と同じ材料からなる放熱材を低温焼成セラミック基板の凹所内に充填させた第２の放熱ビアを設け、前記凹所の閉端を前記表層抵抗体に近接させると共に該凹所内の放熱材と該表層抵抗体とを非導通状態に保ち、かつ、該凹所内の放熱材を前記表層とは反対側の面に露出させておけば、電力印加時に表層抵抗体で発生する熱を該凹所内の放熱材を介して外部へ放出することもできるため、放熱効果が一層高まる。

本発明の低温焼成セラミック回路基板は、表層抵抗体に橋絡される一対の電極の直下に放熱ビアを設け、その放熱材を電極に導通させると共に低温焼成セラミック基板の外方に露出させるというものなので、電力印加時に表層抵抗体で発生する熱を放熱材を介して外部へ効率良く放出することができる。そのため、表層抵抗体の熱負荷が減少して抵抗値の経時変化が小さくなり、長期に亘って安定した性能が期待できる。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の第１実施形態例に係る低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ）回路基板の要部断面図、図２は図１に対応する平面図である。

これらの図に示す低温焼成セラミック回路基板は、多層基板である低温焼成セラミック基板１に配線パターン（例えば表層配線パターン２）等を設けたものであり、その上面側の表層１ａには一対の電極３，３間を橋絡する表層抵抗体４が設けられている。この表層抵抗体４はＲｕＯ_２系の厚膜抵抗ペーストから形成されたものであり、ガラス等からなるオーバーコート５によって被覆・保護されている（但し図２ではオーバーコート５は図示省略してある）。両電極３は表層配線パターン２に接続されており、低温焼成セラミック基板１には各電極３の直下に円柱状の貫通孔６が複数形成されている。これら貫通孔６内にはＡｇ系導体からなる放熱材７が充填されて放熱ビア８を構成しており、各放熱ビア８の上端側で放熱材７が電極３に導通されている。また、この放熱材７の底面は低温焼成セラミック基板１の下面側の表層１ｂに露出している。

図１に示すように、低温焼成セラミック基板１は、複数層（例えば５層）のグリーンシートを積層して多層化した後、これを焼成して製造されたものであり、各グリーンシートには予め配線パターン等が形成されている。放熱ビア８の貫通孔６はこの多層構造の低温焼成セラミック基板１の各層を貫通しているが、製造時には各層ごとに予め貫通孔６の一部となる透孔が形成されて、該透孔内に放熱材７が充填されている。つまり、低温焼成セラミック基板１の製造過程で、多層化する前の各グリーンシートの所定位置（電極３の直下に相当する位置）に、貫通孔６を輪切りにした大きさの透孔を形成しておき、さらに該透孔内に放熱材７を充填しておくことにより、これらグリーンシートを積層して多層化すると自動的に放熱ビア８が得られるようになっている。

なお、本実施形態例では、低温焼成セラミック基板１の厚みを０．６８ｍｍ、両電極３，３の間隔を０．４ｍｍ、電極３の幅寸法ｗ１を０．６ｍｍ、表層抵抗体４の幅寸法ｗ２を０．４ｍｍ、放熱ビア８の直径を０．１７ｍｍに設定し、各電極３の直下にそれぞれ６個の放熱ビア８を分散させて配設している。

このように本実施形態例に係る低温焼成セラミック回路基板では、表層抵抗体４に橋絡される一対の電極３の直下に放熱ビア８を設け、熱伝導率が高いＡｇ系導体からなる放熱材７を各電極３に導通させていると共に、この放熱材７の底面を低温焼成セラミック基板１の外方に露出させているので、電力印加時に表層抵抗体４で発生する熱を電極３および放熱材７を介して外部へ効率良く放出することができる。そのため、表層抵抗体４の熱負荷が減少して抵抗値の経時変化が小さくなり、長期に亘って安定した性能が期待できる。具体的には、比較例として、本実施形態例と各部の寸法や材料が同等で放熱ビア８を設けていない低温焼成セラミック回路基板を作製し、この比較例と本実施形態例とに同じ電力を印加したときの表層抵抗体４の温度上昇を測定したところ、印加電力が０．０５Ｗのとき比較例のほうが本実施形態例よりも温度が約３℃高くなった。また、印加電力が０．１Ｗのときは比較例のほうが本実施形態例よりも温度が約６℃高くなった。したがって、この測定結果からも、放熱ビア８を付設することによって表層抵抗体４の熱負荷が減少することが確認できた。

また、本実施形態例に係る低温焼成セラミック回路基板では、放熱材７がＡｇ系導体であることから、グリーンシートに配線パターンを形成する際に同じ材料で放熱材７を同時に形成することができる。しかも、多層化工程の前に各グリーンシートの所定位置に、貫通孔６を輪切りにした大きさの透孔を形成して該透孔内に放熱材７を充填しておくことにより、これらグリーンシートを積層して多層化すると自動的に放熱ビア８が得られるようになっている。したがって、放熱ビア８を付設しても低温焼成セラミック回路基板の製造工程が煩雑化する虞はなく、よってコスト面で特に不利になることはない。

図３は本発明の第２実施形態例に係る低温焼成セラミック回路基板の要部平面図であって、図２と同等と見なせる部分には同一符号が付してあるため重複する説明は省略する。また、図３においても図２と同様にオーバーコートは図示省略してある。

この第２実施形態例では、放熱ビア８の大きさと個数が前述した第１実施形態例と異なっている。すなわち、図３に示す放熱ビア８は、直径が０．３４ｍｍと前記第１実施形態例のものよりも大径であり、この大径な放熱ビア８が各電極３の直下に１個ずつ配設してある。

図４は本発明の第３実施形態例に係る低温焼成セラミック回路基板の要部断面図であって、図１と同等と見なせる部分には同一符号が付してあるため重複する説明は省略する。

この第３実施形態例では、電極３の直下に該電極３と導通させた放熱ビア８が設けてあるだけでなく、表層抵抗体４の直下に該表層抵抗体４に対して非導通かつ近接させて第２の放熱ビア９が設けてあり、この第２の放熱ビア９からも放熱が行えるようにした点が前記第１実施形態例と異なっている。第２の放熱ビア９は低温焼成セラミック基板１に形成された円柱状の凹所１０内に放熱材１１が充填された構成になっており、凹所１０は閉端を表層抵抗体４の底面に近接させて開口端を下に向けているため、放熱材１１の底面は低温焼成セラミック基板１の下面側の表層１ｂに露出している。ただし、凹所１０内の放熱材１１は貫通孔６内の放熱材７と同じ材料（Ａｇ系導体）からなり、各放熱ビア８と第２の放熱ビア９は同様の手法で一括形成される。すなわち、低温焼成セラミック基板１の製造過程で、多層化する前の最上層を除く各グリーンシートの所定位置（表層抵抗体４の直下に相当する位置）に、凹所１０を輪切りにした大きさの透孔を形成して該透孔内に放熱材１１を充填しておくことにより、これらグリーンシートを積層して多層化すると自動的に第２の放熱ビア９が得られるようになっている。また、この第２の放熱ビア９と表層抵抗体４との間隔が最上層のグリーンシート１層分の厚み程度に設定されるため、電力印加時に表層抵抗体４で発生する熱が直下に近接する放熱材１１に伝達されやすくなっている。

このように第３実施形態例に係る低温焼成セラミック回路基板では、放熱ビア８の放熱効果に第２の放熱ビア９の放熱効果が加味されるため、電力印加時に表層抵抗体４で発生する熱を極めて効率良く外部へ放出することができ、表層抵抗体４の熱負荷を著しく減少させることができる。また、第２の放熱ビア９は放熱ビア８と同様の手法で一括形成できるため、第２の放熱ビア９を付設しても低温焼成セラミック回路基板の製造工程が煩雑化する虞はなく、それゆえコスト面で特に不利になることもない。

本発明の第１実施形態例に係る低温焼成セラミック回路基板の要部断面図である。図１に対応する平面図である。本発明の第２実施形態例に係る低温焼成セラミック回路基板の要部平面図である。本発明の第３実施形態例に係る低温焼成セラミック回路基板の要部断面図である。

符号の説明

１低温焼成セラミック基板
１ａ，１ｂ表層
２表層配線パターン
３電極
４表層抵抗体
６貫通孔
７放熱材
８放熱ビア
９第２の放熱ビア
１０凹所
１１放熱材

Claims

低温焼成セラミック基板の表層に一対の電極間を橋絡する表層抵抗体が設けられた低温焼成セラミック回路基板において、
前記電極の直下に放熱材を前記低温焼成セラミック基板の貫通孔に充填させた放熱ビアを設け、該電極に導通せしめた前記放熱材を前記表層とは反対側の面に露出させたことを特徴とする低温焼成セラミック回路基板。
請求項１の記載において、前記放熱材がＡｇ系導体であることを特徴とする低温焼成セラミック回路基板。
請求項１または２の記載において、前記表層抵抗体の直下に前記放熱材と同じ材料からなる放熱材を前記低温焼成セラミック基板の凹所内に充填させた第２の放熱ビアを設け、前記凹所の閉端を前記表層抵抗体に近接させると共に該凹所内の放熱材と該表層抵抗体とを非導通状態に保ち、かつ、該凹所内の放熱材を前記表層とは反対側の面に露出させたことを特徴とする低温焼成セラミック回路基板。