JP2012015172A - 電子部品封止用基板およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 封止領域よりも外側において接合材が絶縁基体の上面に流れ出ることが抑制された電子部品封止用基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 絶縁基体１の上面の中央部に電子部品３の搭載部１ａを有するとともに、絶縁基体１の上面に搭載部１ａを取り囲んで、蓋体２が接合材８を介して接合される枠状の封止領域１ｂを有してなり、絶縁基体１の上面に、封止領域１ｂの外周に沿って溝部７が形成されている電子部品封止用基板である。溝部７に余計な接合材８を収めることができるので、接合材８が封止領域１ｂよりも外側に流れ出ることを効果的に抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、絶縁基体の上面の中央部に電子部品の搭載部を有し、この絶縁基体の上面に搭載部を取り囲んで、蓋体が接合材を介して接合される枠状の封止領域を有してなる電子部品封止用基板に関するものである。
ＬＳＩやＩＣ等の半導体素子やコンデンサ等の電子部品を気密封止するための電子部品封止用基板として、例えばセラミック材料からなる平板状の絶縁基体の上面の中央部面に電子部品の搭載部を有し、この搭載部に電子部品を電気的に接続させるための電極パッドが形成されたものがある。
この絶縁基体の上面には、搭載部を取り囲むようにして枠状の封止領域が設けられている。絶縁基体の搭載部に電子部品が搭載され、電子部品の電極が電極パッドにはんだバンプや金バンプ等の導電性バンプを介して電気的に接続された後、封止領域に蓋体の下面の外周部が樹脂接着材やガラス，ろう材等の接合材を介して接合されて、絶縁基体と蓋体とで構成される容器の内部に電子部品が気密封止される。
気密封止された電子部品は、通常、搭載部の電極パッドから絶縁基体の下面や側面にかけて形成された配線導体等介して絶縁基体の下面や側面に被着された接続パッドに電気的に接続される。この接続パッドを外部回路基板に電気的に接続すれば、電子部品が外部回路基板に電気的に接続される。
なお、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によって製作される。具体的には、電極パッドや配線導体，接続パッド等となる金属ペーストを所定パターンに印刷した複数のセラミックグリーンシートを積層し、この積層体を所定の温度および雰囲気で焼成することによって、電子部品搭載用基板が製作される。セラミックグリーンシートは、複数を積層せずに１層のみで絶縁基体を作製する場合もある。
特開平５−291352号公報 特開平９−97855号公報 特開2005−327771号公報
しかしながら、上記従来の電子部品搭載用基板においては、蓋体を絶縁基体に接合するための接合材の量の調整が難しいため、余剰な接合材が封止領域よりも外側に流れ出る場合があるという問題点があった。
接合材が封止領域よりも外側（絶縁基体の上面の外周部や側面等）に流れ出た場合には、電子装置と外部回路基板との電気的な接続不良（接合材が絶縁性の場合）や電極パッド間の電気的短絡（接合材が導電性の場合）、または電子装置としての外観不良等の不具合を生じる可能性がある。
特に、近年、電子装置の高機能化や多機能化に対応して、絶縁基体の上面の封止領域よりも外側に、容量素子やインダクタ素子，抵抗器等の回路用の電子部品（いわゆる受動部
品等）を接続するための端子を設ける場合がある。このような場合には、流れ出た接合材によって端子同士が電気的に短絡したり、受動部品の端子に対する電気的な接続が妨げられたりする可能性がある。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、封止領域よりも外側において接合材が絶縁基体の上面に流れ出ることを抑制することが可能な電子部品封止用基板、およびその電子部品封止用基板を製造する方法を提供することにある。
本発明の電子部品封止用基板は、絶縁基体の上面の中央部に電子部品の搭載部を有するとともに、前記絶縁基体の上面に前記搭載部を取り囲んで、蓋体が接合材を介して接合される枠状の封止領域を有してなる電子部品封止用基板であって、前記絶縁基体の上面に、前記封止領域の外周に沿って溝部が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の電子部品封止用基板は、上記構成において、前記絶縁基体がガラスセラミック焼結体からなり、前記溝部は、前記絶縁基体の焼成前に前記絶縁基体の上面に溝状に埋め込まれた、前記ガラスセラミック焼結体の焼結温度では焼結しないセラミック粉末または前記焼結温度未満の温度で分解する樹脂材料が除去されて形成されていることを特徴とする。
本発明の電子部品封止用基板の製造方法は、電子部品封止用基板の絶縁基体となる基板領域を有し、該基板領域の中央部が電子部品の搭載部となるセラミックグリーンシートを準備する工程と、
該セラミックグリーンシートの上面に、前記搭載部を取り囲む枠状の領域の外周に沿って、前記セミックグリーンシートの焼結温度では焼結しないセラミックペーストまたは前記焼結温度未満の温度で分解する樹脂ペーストを層状に埋め込む工程と、
前記セラミックペーストまたは前記樹脂ペーストを上面に埋め込んだ前記セラミックグリーンシートを焼成するとともに前記セラミックペーストまたは前記樹脂ペーストを除去して、上面中央部に電子部品の搭載部を有するとともに、前記上面に、前記搭載部を取り囲む枠状の領域の外周に沿って溝部が形成された絶縁基体を作製する工程とを備えることを特徴とする。
本発明の電子部品封止用基板によれば、絶縁基体の上面の中央部に電子部品の搭載部を有するとともに、前記絶縁基体の上面に前記搭載部を取り囲んで、蓋体が接合材を介して接合される枠状の封止領域を有してなる電子部品封止用基板であって、前記絶縁基体の上面に、封止領域の外周に沿って溝部が形成されていることから、蓋体を絶縁基体に接合材で接合するときに、余剰な接合材を溝部内に収めることができる。そのため、封止領域よりも外側において接合材が絶縁基体の上面に流れ出ることを抑制することができる。
また、本発明の電子部品封止用基板において、絶縁基体がガラスセラミック焼結体からなり、溝部は、絶縁基体の焼成前に絶縁基体の上面に層状に埋め込まれた、ガラスセラミック焼結体の焼結温度では焼結しないセラミック粉末または焼結温度未満の温度で分解する樹脂材料が除去されて形成されている場合には、溝部を形成したことによる絶縁基体の変形を、より効果的に抑制することができる。
すなわち、溝部が、金型等を用いて絶縁基体となるセラミックグリーンシートに打ち抜き加工をすることによって形成されている場合には、セラミックグリーンシート（絶縁基体）を金型で打ち抜く際の機械的な応力により、セラミックグリーンシート（絶縁基体）
が伸びることで変形したり、形成した溝部近傍にクラックが生じやすくなる可能性がある。これに対し、上記のようにセラミック粉末や樹脂材料を埋め込んで、これを除去することによって溝部が形成されている場合には、打ち抜き加工の際の応力によるセラミックグリーンシート（絶縁基体）の変形やクラックの発生を抑制することができる。
また、上記セラミック粉末は焼結せず、上記樹脂材料は分解するため、焼成後または焼成中にこれらのセラミック粉末または樹脂材料が容易に除去される。そのため、焼結後の絶縁基体の上面に、セラミック粉末または樹脂材料が除去された跡に溝部が形成される。
また、本発明の電子部品封止用基板の製造方法によれば、上記各工程を備えることから、絶縁基体の上面に、層状に埋め込んでおいたセラミックペーストまたは樹脂ペーストを除去した跡によって、搭載部を取り囲む枠状の領域の外周に沿って溝部を有する絶縁基体を備える電子部品搭載用基板を製作することができる。
また、溝部は、セラミックグリーンシートの上面に埋め込んでおいたセラミック粉末や樹脂ペーストを除去することによって形成するため、金型等を用いてセラミックグリーンシートに溝部を形成するための打ち抜き加工を施す必要がない。そのため、上記打ち抜き加工に起因する応力がセラミックグリーンシートに作用することを抑制して、変形やクラックの発生を抑制することができる。
また、セラミックペーストは、焼結しないため、焼結後の絶縁基体の上面に層状にセラミック粉末が埋まった状態になり、このセラミック粉末は機械的な除去手段によって容易に除去することができる。また、樹脂ペーストは、焼成中に分解するため、焼結中に除去することができる。そして、これらの層状のセラミックペーストや樹脂ペーストが除去された跡が、そのまま絶縁基体の上面に溝部となって残るため、絶縁基体の上面に溝部を容易に形成することができる。
本発明の電子部品封止用基板の実施の形態の一例を示す断面図である。 図１に示す電子部品封止用基板の要部を拡大して示す要部拡大断面図である。 本発明の電子部品封止用基板の実施の形態の他の例における要部を拡大して示す要部拡大断面図である。 （ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明の電子部品封止用基板の製造方法の一例を工程順に示す断面図である。
本発明の電子部品封止用基板およびその製造方法を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
（電子部品封止用基板）
図１は本発明の電子部品封止用基板の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は上面に電子部品の搭載部１ａおよび封止領域１ｂを有する絶縁基体，１ｃは電極パッド，２は蓋体，２ａは蓋体２の下面に設けられた凸部，３は電子部品，４は導電性バンプ，５は接続材，６は外部回路基板，７は溝部，８は接合材，９は絶縁基体１の下面に形成された接続パッドである。絶縁基体１の上面に蓋体２が接合材８を介して接合されて、搭載部１ａに搭載された電子部品３が蓋体２と絶縁基体１とで構成される容器内に気密封止されて電子装置が形成される。電子装置は、はんだボール等の接続材５を介して外部回路基板６に電気的および機械的に接続される。
絶縁基体１は、例えばガラスセラミック焼結体や酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体等からなる複数の絶縁層（図示せず）が積層されて形成されている。
絶縁基体１は、例えばガラスセラミック焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作することができる。すなわち、ホウケイ酸ガラス等のガラス粉末および酸化アルミニウム等のセラミック粉末を主成分とする原料粉末に適当な有機バインダおよび有機溶剤を添加混合して作製したスラリーをドクターブレード法やリップコータ法等のシート成形技術でシート状に成形することによって複数枚のセラミックグリーンシートを作製して、その後、セラミックグリーンシートを切断加工や打ち抜き加工によって適当な形状とするとともにこれを必要に応じて複数枚積層してセラミックグリーンシートの積層体とし、最後にこのセラミックグリーンシートまたはセラミックグリーンシートの積層体を約900〜1000℃の温度で焼成することによって製作することができる。なお、絶縁基体１は、１層の
セラミックグリーンシートを焼成して製作したものであっても構わない。
絶縁基体１は、例えば四角板状であり、上面の中央部に電子部品３を搭載するための搭載部１ａを有している。電子部品３としては、ＩＣやＬＳＩ等の半導体集積回路素子、およびＬＥＤ（発光ダイオード）やＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ（電荷結合素子）等の光半導体素子を含む半導体素子，弾性表面波素子や水晶振動子等の圧電素子，容量素子，抵抗器，半導体基板の表面に微小な電子機械機構が形成されてなるマイクロマシン（いわゆるＭＥＭＳ素子）等の種々の電子部品３が挙げられる。
図１に示す例において、電子部品３の搭載部１ａは、四角平板状の絶縁基体１の上面の中央部分に、平面視で電子部品３と同じ程度の範囲で設けられている。この搭載部１ａに、電子部品３を電気的に接続するための電極パッド１ｃが形成されている。電極パッド１ｃと電子部品３との電気的な接続は、例えば電子部品３の下面に縦横の並びに配列された複数の電極（図示せず）を、この電極とそれぞれ対向するように絶縁基体１の搭載部１ａに配列形成された電極パッド１ｃにはんだバンプや金バンプ等の導電性バンプ４を介して接合することによって行なわれる。
なお、図１に示す例においては、絶縁基体１が平板状であり、その上面に搭載部１ａを設けているが、絶縁基体１の上面に電子部品３を収容できる程度の大きさの凹部（図示せず）を形成し、この凹部の底面を電子部品３の搭載部１ａとしてもよい。
また、図１に示す例において、絶縁基体１の下面に接続パッド９が形成されている。接続パッド９は、電子部品３を外部回路基板６に電気的および機械的に接続するためのものである。接続パッド９は、例えば、絶縁基体１の内部や上面等に形成された配線導体（図示せず）を介して対応する電極パッド１ｃとそれぞれに電気的に接続されている。電極パッド１ｃに電気的に接続された電子部品３の電極が接続パッド９と電気的に接続され、接続パッド９が外部回路基板６の所定の回路導体（符号なし）にはんだボール等の導電性の接続材５を介して接続されて、電子部品３と外部回路基板６とが電気的に接続される。上記の配線導体は、絶縁基体１を厚み方向に全部または部分的に貫通する貫通導体（図示せず）を含んでいてもよい。
電極パッド１ｃ，配線導体および接続パッド９は、例えば銅や銀，パラジウム，金，白金，タングステン，モリブデン，マンガン等の金属材料からなる。このような金属材料は、例えば銅の場合であれば、銅の粉末を有機溶剤および有機バインダと混合して作製した金属ペーストを、絶縁基体１となるセラミックグリーンシートの表面にスクリーン印刷法等の方法で印刷して焼成する方法で、絶縁基体１に所定パターンで被着させることができる。配線導体が貫通導体を含む場合であれば、絶縁基体１となるセラミックグリーンシー
トに機械的な打ち抜き加工やレーザ加工等の方法で貫通孔（図示せず）を形成しておいて、この貫通孔内に金属ペーストを充填して焼成すればよい。
なお、電極パッド１ｃや接続パッド９は、接続される電子部品３の電極や外部回路基板６の回路導体の配置に応じた位置に、四角形状や円形状等の所定のパターンで形成されている。
絶縁基体１の上面のうち、搭載部１ａを取り囲む枠状の部分が、蓋体２が接合材８を介して接合される封止領域１ｂである。封止領域１ｂには、必要に応じて、接合材８を介した蓋体２との接合を容易かつ強固とするための加工が施されている。例えば、接合材８がろう材の場合であれば、ろう材を接合するための下地金属層として枠状の金属層（図示せず）が絶縁基体１の上面に被着されている。この金属層は、例えば電極パッド１ｃ等と同様の金属材料を用い、同様の方法で絶縁基体１に被着させることができる。
蓋体２は、絶縁基体１の上面に搭載された電子部品３を覆うためのものである。蓋体２で電子部品３が覆われて、蓋体２と絶縁基体１との間に電子部品３が気密封止される。図１に示す例において、蓋体２の下面の外周部凸部２ａが設けられ、この凸部２ａの下面が絶縁基体１の上面外周部に接合材８を介して接合されている。
蓋体２は、例えば銅やアルミニウム等の金属材料や、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料，樹脂材料等によって形成されている。蓋体２は、例えば電子部品３である半導体素子（ＩＣやＬＳＩ等）の外部への放熱性が重視される場合には、金属材料で形成されている。なお、蓋体２の下面の凸部２ａは、下面が絶縁基体１の上面外周部に対向して接続される部分であり、蓋体２と電子部品３との間のスペースを確保して互いの接触を避けるために設けられている。
蓋体２の絶縁基体１との接合は、樹脂接着剤やガラス，ろう材等の接合材８を介して行なわれている。例えば、接合材８として樹脂接着剤を用いる場合であれば、絶縁基体１の封止領域１ｂに蓋体２（凸部２ａ）の下面に対応したパターンで枠状に樹脂接着剤を塗布しておき、この上に蓋体２の凸部２ａを位置合わせして接着させればよい。
図１に示す電子部品封止用基板においては、絶縁基体１の上面の外周部（封止領域１ｂよりも外側の部分）に、容量素子（チップコンデンサ）等の受動部品33が搭載される補助搭載部を有し、この補助搭載部に受動部品２と電気的にされる端子44が設けられている。なお、受動部品33としては、容量素子の他に、インダクタ素子（チップインダクタ）や抵抗器（チップ抵抗）等を挙げることができる。
端子44は、接続される受動部品33の電極の配置に応じた位置に、四角形状や円形状等の所定のパターンで形成されている。端子44は、例えば上記の電極パッド１ｃや配線導体，接続パッド９と同様の材料を用い、同様の方法で形成することができる。
この電子部品搭載用基板において、絶縁基体１の上面に、封止領域１ｂの外周に沿って溝部７が形成されている。このような溝部７が形成されていることから、蓋体２を絶縁基体１に接合材８で接合するときに、余剰な接合材８を溝部７内に収めることができる。そのため、封止領域１ｂよりも外側において接合材８が絶縁基体１の上面に流れ出ることを抑制することができる。したがって、電子部品３を確実に気密封止することができるとともに、外部回路基板６に対する接続信頼性や外観が良好であり、端子44に対する受動部品33の電気的な接続の信頼性も良好な電子部品封止用基板を提供することができる。
なお、余剰な接合材８とは、蓋体２（凸部２ａ）と絶縁基体１の上面（封止領域１ｂ）
との間に介在するとともに、適度にメニスカスを形成する上で必要な接合材８の量に対して、これよりも多く蓋体２と接合材８との接合に用いられた接合材８である。例えば、絶縁基体１の封止領域１ｂに接合材８として塗布された樹脂接着剤のうち上記必要量よりも多い分量に相当する部分が余剰な接合材８に相当する。
溝部７は、余剰な接合材８を内側に収めて、この接合材８が絶縁基体１の上面の外周側に流れ出ることを抑制するために、封止領域１ｂの外周に沿って形成されている。そのため、溝部７は、例えば図２に示すように、その内周が封止領域１ｂの外周に接している。なお、図２は、図１に示す電子部品封止用基板の要部を拡大して示す要部拡大断面図である。図２において図１と同様の部位には同様の符号を付している。このように、溝部７の内周が封止領域１ｂの外周に接していることにより、封止領域１ｂから外側に流れ出ようとする余剰な接合材８を溝部７内に効果的に導くことができる。
また、溝部７は、例えば図３に示すように、その内周が封止領域１ｂの外周よりも内側に位置するように形成されていてもよい。なお、図３は、本発明の電子部品封止用基板の実施の形態の他の例における要部を拡大して示す要部拡大断面図である。図３において図１と同様の部位には同様の符号を付している。
このように、溝部７の内周が封止領域１ｂの外周よりも内側に位置している、言い換えれば、溝部７の内周部分が封止領域１ｂの外周部分と平面視で重なっている場合には、余剰な接合材８を溝部７内に導くことがより容易である。
また、溝部７は、その外周が封止領域１ｂの外周よりも内側に位置している（平面視で、溝部７の全体が封止領域１ｂの外周部分に位置している）もの（図示せず）であってもよい。この場合には、封止領域１ｂよりも外側において溝部７を設けるスペースが不要になるので、絶縁基体１（電子部品封止用基板）の小型化の上で有利である。
なお、接合材８が外側に流れ出ることを抑制する上では、溝部７が封止領域１ｂの全周にわたって、その外周に沿って形成されているものであることが好ましい。また、封止領域１ｂが四角枠状であるとき、溝部７は、特に余剰な接合材８が集中しやすい傾向があるため、封止領域１ｂの少なくとも４つの隅部のそれぞれに形成されていることが好ましい。
溝部７は、電子部品封止用基板として多用されている、絶縁基体１がガラスセラミック焼結体からなる、１辺の長さが約20〜50ｍｍ程度の四角板状であり、搭載部１ａが、１辺の長さが約15〜30ｍｍ程度の四角形状であり、封止領域１ｂが、幅が約１〜２ｍｍで搭載部１ａを取り囲む四角枠状であるときに、接合材８がエポキシ樹脂等の樹脂接着剤の場合であれば、封止領域１ｂの全周において封止領域１ｂの外周に沿った、幅が約１〜２ｍｍで、深さが約0.01〜0.02ｍｍ（10〜20μｍ）の四角枠状になるように設定すればよい。
また、平面視における絶縁基体１の小型化を考慮すれば、溝部７は、幅が約0.5〜１ｍ
ｍで、深さが約0.02〜0.03ｍｍ（20〜30μｍ）になるようにすることがより好ましい。なお、接合材８として、樹脂接着剤よりも流れにくい材料（ろう材等）を用いる場合には、溝部７の幅や深さは上記よりも狭くしてもよい。
ここで、溝部７を形成したことによる接合材８の流れ出しを抑制する効果について、具体例を挙げて説明する。具体例の電子部品封止用基板は、絶縁基体１が、ホウケイ酸系ガラスと酸化アルミニウムとを主成分とするガラスセラミック焼結体からなる、１辺の長さが約25ｍｍの正方形平板状であった。絶縁基体の上面の中央部の、１辺の長さが約15ｍｍの正方形状の範囲を搭載部１ａとして、この搭載部１ａに直径約0.01ｍｍの円形状の3600
個の電極パッド１ｃを縦横の並び（60×60）に配列した。搭載した電子部品３は半導体集積回路素子であり、下面に配列した3600個の電極をそれぞれ上記電極パッド１ｃにはんだバンプを介して接続した。
上記電子部品３を搭載した電子部品封止用基板について、搭載部１ａを取り囲む、幅が約１ｍｍの四角枠状の封止領域１ｂ（内周が、１辺の長さが約15.5ｍｍの正方形状）に銅を用いて作製した蓋体２の下面の外周部を、接合材８として樹脂接着剤を用いて接合した。具体例の電子部品封止用基板においては、封止領域１ｂの外周に沿って、幅が約0.5ｍ
ｍで深さが約0.02ｍｍの溝部７を形成した。この具体例の溝部７は、内周が封止領域１ｂの外周に接し、封止領域１ｂを全周にわたって取り囲むような枠状とした。なお、比較例として、溝部７を設けないこと以外は上記の具体例と同様の条件で電子部品封止用基板（図示せず）を作製した。
これらの具体例の電子部品封止用基板および比較例の電子部品封止用基板について、封止領域１ｂよりも外側における絶縁基体１の上面（外周部分）への接合材の流れ出しの有無や範囲を目視（倍率10倍）により確認した。なお、試験個数は具体例および比較例ともに200個とした。その結果、具体例の電子部品封止用基板においては、溝部７内への接合
材８の入り込みは観察されたものの、封止領域１ｂよりも外側における絶縁基体１の上面への接合材８の流れ出しは観察されなかった。これに対し、比較例の電子部品封止用基板においては、封止領域よりも外側における絶縁基体の上面に、接合材が約２〜３ｍｍ程度の幅で流れ出ているものが14個発生し、絶縁基体の外周まで接合材が流れ出ているものが８個発生していた。以上のように、溝部７を設けたことによる接合材８の流れ出しを抑制する効果が確認された。
なお、溝部７は、例えば、絶縁基体１となるセラミックグリーンシート（積層体）の上面に、搭載部１ａを取り囲む枠状の封止領域１ｂの外周に沿って溝状の切り欠き部分を、機械的な切削加工等の方法で設けておき、その後、このセラミックグリーンシート（積層体）を焼成することによって形成することができる。
また、この電子部品封止用基板において、絶縁基体１がガラスセラミック焼結体からなるときに、溝部７は、絶縁基体１の焼成前に絶縁基体１の上面に溝状に埋め込まれた、ガラスセラミック焼結体の焼結温度では焼結しないセラミック粉末または焼結温度未満の温度で分解する樹脂材料が除去されて形成されていることが好ましい。
この場合には、溝部７を形成したことによる絶縁基体１の変形をより効果的に抑制することができる。すなわち、金型等を用いて溝部７の形成を行った場合には、、絶縁基体１となるセラミックグリーンシートを金型で打ち抜く際の機械的な応力により、セラミックグリーンシート（絶縁基体１）が伸びることで変形したり、形成した溝部７近傍にクラックが生じやすくなる。これに対し、上記のようにセラミック粉末や樹脂材料が埋め込まれている場合には、応力によるセラミックグリーンシート（絶縁基体１）の変形やクラックを抑制することができる。
また、上記セラミック粉末は焼結せず、上記樹脂材料は分解するため、焼成後または焼成中にこれらのセラミック粉末または樹脂材料が容易に除去される。そのため、焼結後の絶縁基体１の上面に、セラミック粉末または樹脂材料が除去された跡に溝部７が形成される。
なお、このようなセラミック粉末や樹脂材料は、セラミック粉末や樹脂材料を絶縁基体１となるセラミックグリーンシートの上面の溝部７を形成しようとする位置に層状に被着させて、これを加圧してセラミックグリーンシート内に押し込むことによって、絶縁基体
１の焼成前に絶縁基体１の上面に溝状に埋め込まれた、ガラスセラミック焼結体の焼結温度では焼結しないセラミック粉末または焼結温度未満の温度で分解する樹脂材料が除去されて形成されていることが好ましい。
例えば、セラミックグリーンシートの１層の厚み方向の全部に枠状の溝部７を形成してしまうと、搭載部１ａがセラミックグリーンシートから分離してしまう。
さらに、近年、絶縁基体１の高機能化（多層化）や薄型化に応じて、絶縁基体１となるセラミックグリーンシートの薄型化が進んでいるため、機械的な打ち抜き加工に起因するセラミックグリーンシートの伸びおよび変形が発生しやすくなっている。そのため、上記のように、打ち抜き加工を施すことなく、セラミック粉末または樹脂材料の埋め込みおよび除去によって溝部７を形成するようにした場合には、セラミックグリーンシート（絶縁基体１）に変形やクラック等の不具合を生じることを効果的に抑制して、溝部７を形成することができる。
なお、セラミックグリーンシートには、セラミック粉末または樹脂材料の埋め込みの際にも応力が生じるが、この場合には、変形やクラックが生じやすい開口部分（溝部７となる部分）がセラミックグリーンシートには形成されていないので、上記変形やクラックの発生は抑制される。
絶縁基体１を形成するガラスセラミック焼結体としては、ホウケイ酸系ガラスやリチウム系ガラス，シリカガラス，ソーダ石灰ガラス，燐酸ガラス等のガラス成分に酸化アルミニウムや酸化カルシウム，酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等のセラミック成分が分散したものを挙げることができる。これらのガラスセラミック焼結体で絶縁基体１を形成した場合には、焼結温度（焼成時の加熱温度）が約900〜1000℃
程度と低いため、低抵抗導体である銅や銀を配線導体等の材料として用いることができる。
このガラスセラミック焼結体が焼結する温度では焼結しないセラミック粉末としては、酸化アルミニウムや酸化ケイ素，窒化ケイ素，炭化ケイ素、またはこれらの混合物等を挙げることができる。
セラミック粉末は、絶縁基体１を構成するガラスセラミック焼結体が焼結した段階で焼結していないので、焼成後において絶縁基体１の上面において、この上面に形成された溝の中にセラミック粉末が分子間力等によって付着しているような状態になる。このセラミック粉末は、単に付着しているだけであるため、例えばサンドブラストやウォータージェット等のような、砥粒や水等の媒体を高圧で吹きつける機械的な除去手段によって容易に除去される。セラミック粉末が除去された跡が溝部７になる。
また、樹脂材料は、絶縁基体１を構成するガラスセラミック焼結体が焼結した段階ではすでに分解して、気化等によって絶縁基体１の上面からは除去されている。この樹脂材料が分解されて除去された跡が溝部７になる。このような樹脂材料としては、ポリエチレンやポリプロピレン，ポリスチレン，エチルセルロース，ポリカーボネート等を挙げることができる。
ここで、絶縁基体１がガラスセラミック焼結体からなるときに、溝部７を、上記のように、絶縁基体１の焼成前に絶縁基体１の上面に溝状に埋め込まれた、ガラスセラミック焼結体の焼結温度では焼結しないセラミック粉末または焼結温度未満の温度で分解する樹脂材料が除去されて形成されているものとした場合の効果を、具体例を挙げて説明する。
この具体例における電子部品封止用基板は、前述した溝部７を設けたことによる効果を確認するために作製した具体例の電子部品封止用基板と同様の形状および寸法とし、搭載部１ａ，封止領域１ｂ，電極パッド１ｃ，溝部７等の形状，寸法および配置等も具体例１の場合と同様とした。
この具体例の電子部品封止用基板において、溝部７を、上記セラミック粉末の埋め込みおよび除去で形成したもの、樹脂材料の埋め込みおよび除去で形成したもの、および絶縁基体１となるセラミックグリーンシートの積層体の上面に、搭載部１ａを取り囲む枠状の封止領域１ｂの外周に沿って切削加工で溝部７を設けておいて焼成したものをそれぞれ100個準備し、絶縁基体１の反り等の変形の測定、溝部７の変形の有無およびクラックの有
無の確認を行なった。絶縁基体１および溝部７の形状および寸法の測定は、３次元計測器を用いて行ない、クラックの有無の確認は目視（着色試験）により行なった。
なお、この具体例において、セラミック粉末としては酸化アルミニウム質焼結体の粉末を用い、樹脂材料としてはポリエチレンを用いた。これらのセラミック粉末や樹脂材料を有機溶剤等と混練してペースト状としたものを埋め込んだ。
その結果、溝部７を、上記セラミック粉末の埋め込みおよび除去で形成したものと、樹脂材料の埋め込みおよび除去で形成したものとについては、絶縁基体１に変形およびクラックの発生が認められなかった。また、セラミックグリーンシートの積層体の上面に切削加工で溝部７を形成したものについては、８個の電子部品封止用基板において、溝部７の外周に隣接した絶縁基体１の上面部分に微細なクラックの発生が認められた。以上のように、溝部７を、上記のように、絶縁基体１の焼成前に絶縁基体１の上面に溝状に埋め込まれた、ガラスセラミック焼結体の焼結温度では焼結しないセラミック粉末または焼結温度未満の温度で分解する樹脂材料が除去されて形成されているものとした場合には、電子部品封止用基板としてより信頼性の高いものを提供できることが確認された。
（製造方法）
次に、図４を参照して、本発明の電子部品封止用基板の製造方法を説明する。図４（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ本発明の電子部品封止用基板の製造方法を工程順に説明する断面図である。図４において図１と同様の部位には同様の符号を付している。
まず、図４（ａ）に示すように、電子部品封止用基板の絶縁基体１となる基板領域を有し、この基板領域の中央部が電子部品３の搭載部１ａとなるセラミックグリーンシート11を準備する。
基板領域は、焼成後に電子部品封止用基板の絶縁基体１となる領域であり、１つのセラミックグリーンシート11（またはその積層体）につき１つでもよく、複数が縦横の並びに配列されていてもよい。セラミックグリーンシート11には、基板領域の外側に枠状等のダミー領域（捨て代領域）（図示せず）を設けてもよい。図４に示す例においては、セラミックグリーンシート11のうち基板領域のみを拡大して示している。この基板領域の中央部（２本の２点鎖線の間の部分）が、焼成後の絶縁基体１において電子部品３の搭載部１ａとして使用される。
セラミックグリーンシート11は、前述した本発明の電子部品封止用基板における絶縁基体１を作製する場合と同様にして準備することができる。
すなわち、例えば、ホウケイ酸ガラス等のガラス粉末および酸化アルミニウム等のセラミック粉末を主成分とする原料粉末を適当な有機バインダおよび有機溶剤とともにシート状に成形してセラミックグリーンシートを作製し、これを必要に応じて積層することによ
って、セラミックグリーンシート11を準備することができる。セラミックグリーンシート11は、後の工程で焼成されることによって絶縁基体１となるものである。
この場合、絶縁基体１を形成するセラミックグリーンシート11は、１層のみでもよく、2層以上でもよい。セラミックグリーンシート11を積層するのは、絶縁基体１を複数のセ
ラミック絶縁層からなるものとして、前述した接続導体等を形成するスペースを確保したり、絶縁基体１としての機械的な強度を確保したりするためである。
セラミックグリーンシートの積層は、例えば各セラミックグリーンシートの一部に位置決め用の貫通孔や切り欠き等を形成しておいて、この貫通孔等を積層用の装置の所定部位に順次位置合わせして積層した後、上下に加圧して層間を密着させることによって行なうことができる。
次に、図４（ｂ）および（ｃ）に示すように、セラミックグリーンシート11の上面に、搭載部１ａを取り囲む枠状の領域11ｂの外周に沿って、セミックグリーンシート11の焼結温度では焼結しないセラミックペーストまたはこの焼結温度未満の温度で分解する樹脂ペースト77を層状に埋め込む。
セラミックペーストまたは樹脂ペースト（以下、単にペーストともいう）77の埋め込みは、例えば、まず図４（ｂ）に示すようにペースト77をセラミックグリーンシート11の上面に、搭載部１ａを取り囲むようにしてスクリーン印刷法等の方法で塗布しておき、その後、図４（ｃ）に示すように、この塗布したペースト77を下側に加圧してセラミックグリーンシート11の上面部分に押し込むことによって行なうことができる。
ペースト77のセラミックグリーンシート11上面への押し込みは、例えば、剛体プレス装置や静水圧プレス装置を用いることによって行なうことができる。
ペースト77は、セラミックペーストの場合であれば、酸化アルミニウムや酸化ケイ素，窒化ケイ素，炭化ケイ素等のセラミック材料の粉末を有機溶剤や有機バインダとともに混練して作製することができる。また、ペースト77は、樹脂ペーストの場合であれば、ポリエチレンや、ポリプロピレン，ポリスチレン，エチルセルロース，ポリカーボネート等の樹脂材料の粉末を有機溶剤や有機バインダとともに混練して作製することができる。
ペースト77の埋め込みの際に、セラミックグリーンシート11の上面部分には、ペースト77の入り込みに伴う応力が生じる。この場合、変形やクラックが生じやすい開口部分（溝部７となる部分等）がセラミックグリーンシート11には形成されていないので、上記応力に起因して変形やクラックがセラミックグリーンシート11に発生することは効果的に抑制することができる。
この場合、このようなセラミックグリーンシートの変形やクラックを抑制する上では、上記加圧手段について、溝部７の幅や深さ等の形状に対応して適宜設定することが望ましい。例えば、溝部７の幅や深さが比較的小さい場合には、生産性を重視して剛体プレスを選択し、幅や深さが比較的大きい場合には、圧力を均等にかけることができる静水圧プレスを選択すればよい。
ペースト77のセラミックグリーンシート11上面への埋め込みの形状および寸法は、形成しようとする溝部７と同様に設定する。この場合、焼成時のセラミックグリーンシート11の収縮を考慮して形状や寸法を設定する必要がある。
次に、セラミックペーストまたは樹脂ペースト77を上面に埋め込んだセラミックグリーンシート11を焼成する工程が必要であるが、この例の製造方法においては、ペースト77を
セラミックグリーンシート11の上面に埋め込んだ後、焼成する前に、図４（ｄ）に示すように、セラミックグリーンシート11の上面に電極パッド１ｃや端子44となる金属ペースト（符号なし）を所定のパターンに印刷している。この金属ペーストがセラミックグリーンシート11と同時焼成されて、電極パッド１ｃや端子44となる。また、図４（ｄ）においては図示していないが、配線導体となる金属ペーストについても、電極パッド１ｃや端子44となる金属ペーストと同様のものを同様の方法で印刷しておけば、配線導体を形成することができる。
金属ペーストは、前述したような、電極パッド１ｃや配線導体，接続パッド９を形成する金属材料（銅や銀，パラジウム，金，白金，タングステン，モリブデン，マンガン等）の粉末を有機溶剤および有機バインダ等とともにミル等を用いて混練して作製する。
また、金属ペーストの印刷は、スクリーン印刷法等の方法で行なうことができる。配線導体が貫通導体を含む場合であれば、前の工程で準備したセラミックグリーンシート11に金属ピンを用いた機械的な打ち抜き加工やレーザ光を用いた孔あけ加工等の方法で貫通孔を形成しておいて、この貫通孔内に上記の金属ペーストを充填する。貫通孔内への金属ペーストの充填は、例えば、真空吸引を併用したスクリーン印刷法によって行なう。
次に、図４（ｅ）に示すように、セラミックペーストまたは樹脂ペースト77を上面に埋め込んだセラミックグリーンシート11を焼成するとともにセラミックペーストまたは樹脂ペースト77を除去して、上面中央部に電子部品３の搭載部１ａを有するとともに、この上面に、搭載部１ａを取り囲む枠状の領域11ｂの外周に沿って溝部７が形成された絶縁基体１を作製する。
セラミックグリーンシートの焼成は、例えばガラスセラミック焼結体の場合であれば、還元雰囲気中、約900〜1000℃の条件で行なう。この焼成の際に、ペースト77がセラミッ
クペーストの場合であれば、ペースト77を構成していた有機樹脂および有機バインダ等は分解して除去され、焼成後の絶縁基体１の上面には、層状にセラミック粉末が埋まっている。このセラミック粉末は、分子間力等によって絶縁基体１の上面（セラミックペースト77が埋め込まれた跡の溝状の部分の表面）に付着しているだけなので、前述したような機械的な除去手段によって容易に除去することができる。
また、ペースト77が樹脂ペーストの場合であれば、絶縁基体１を構成するガラスセラミック焼結体が焼結した段階では、ペースト77を構成していた樹脂材料の粉末はすでに分解して、気化等によって絶縁基体１の上面からは除去されている。
以上のように、ペースト77が除去された跡が溝部７になる。ペースト77は、層状に埋め込まれていたので、このペースト77を除去することによって、そのペースト77の跡の絶縁基体１の上面に溝部７を容易に形成することができる。
１・・・・絶縁基体
１ａ・・・搭載部
１ｂ・・・封止領域
１ｃ・・・電極パッド
２・・・・蓋体
２ａ・・・蓋体の凸部
３・・・・電子部品
４・・・・導電性バンプ
５・・・・接続材
６・・・・外部回路基板
７・・・・溝部
８・・・・接合材
９・・・・接続パッド
33・・・・受動部品
44・・・・端子
77・・・・セラミックペーストまたは樹脂ペースト

Claims (3)

  1. 絶縁基体の上面の中央部に電子部品の搭載部を有するとともに、前記絶縁基体の上面に前記搭載部を取り囲んで、蓋体が接合材を介して接合される枠状の封止領域を有してなる電子部品封止用基板であって、前記絶縁基体の上面に、前記封止領域の外周に沿って溝部が形成されていることを特徴とする電子部品封止用基板。
  2. 前記絶縁基体がガラスセラミック焼結体からなり、前記溝部は、前記絶縁基体の焼成前に前記絶縁基体の上面に層状に埋め込まれた、前記ガラスセラミック焼結体の焼結温度では焼結しないセラミック粉末または前記焼結温度未満の温度で分解する樹脂材料が除去されて形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品封止用基板。
  3. 電子部品封止用基板の絶縁基体となる基板領域を有し、該基板領域の中央部が電子部品の搭載部となるセラミックグリーンシートを準備する工程と、
    該セラミックグリーンシートの上面に、前記搭載部を取り囲む枠状の領域の外周に沿って、前記セミックグリーンシートの焼結温度では焼結しないセラミックペーストまたは前記焼結温度未満の温度で分解する樹脂ペーストを層状に埋め込む工程と、
    前記セラミックペーストまたは前記樹脂ペーストを上面に埋め込んだ前記セラミックグリーンシートを焼成するとともに前記セラミックペーストまたは前記樹脂ペーストを除去して、上面中央部に電子部品の搭載部を有するとともに、前記上面に、前記搭載部を取り囲む枠状の領域の外周に沿って溝部が形成された絶縁基体を作製する工程とを備えることを特徴とする電子部品封止用基板の製造方法。
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