JP2012151188A

JP2012151188A - 多層配線基板

Info

Publication number: JP2012151188A
Application number: JP2011007325A
Authority: JP
Inventors: Hisao Miura; 久雄三浦; Susumu Nakajima; 進中島; Shinji Ueno; 真司上野; Yoshiaki Matsuura; 好顕松浦
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2011-01-17
Filing date: 2011-01-17
Publication date: 2012-08-09

Abstract

【課題】発光素子を実装する多層配線基板の従来技術では、表面絶縁層に高反射率の材料を選定した場合、抗折強度が低くなるので、多層配線基板にクラックが発生する虞がより高くなると言う課題があった。
【解決手段】複数の絶縁層を積層した積層体と、積層体内に設けられた複数の導電ビアと、積層体の一方の主面側に形成され、発光素子が実装される実装部と、積層体の他方の主面側に形成された配線部とを備えた多層配線基板において、積層体の一方の主面側の表面絶縁層と積層体の他方の主面側の裏面絶縁層とが同じ材質の絶縁層であり、積層体の内層の内、少なくとも一つが内部絶縁層であり、表面絶縁層及び前記裏面絶縁層が、内部絶縁層より抗折強度が大きいことを特徴とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子が実装される多層配線基板に係り、特に、焼成の際に発生するクラックを防止できる多層配線基板に関する。

近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）等の発光素子を用いた発光装置が、テレビ等のバックライトやプロジェクタ等の光源、或いは照明用に用いられている。しかしながら、発光素子の高輝度化に伴い、発光素子から発生する熱も増加しており、発光素子の輝度の低下をなくす為には、このような熱を発光装置外に速やかに放出する基板が必要となった。また、発光素子から放射された光を均一且つ効率よく外部に放出させるためには反射率の高い基板も必要となってきた。

従来から配線基板の絶縁基体に用いられてきたアルミナ材料では、熱伝導率が約２０Ｗ／ｍ・Ｋと低いことから、それに代わるものとして高い熱伝導率を有する窒化アルミニウムが注目され始めた。しかし、窒化アルミニウムは原料コスト高や、難焼成性のため高温での焼成が必要であり、プロセスコストが高く、また、窒化アルミニウムは、透光性があり、且つ有色であるために、発光素子から放射された光が透過したり、吸収されたりするので、発光素子から放射された光を所定の方向に効率よく放出できないという問題があった。

このため、複数の絶縁層と複数のビアと配線とを組み合わせた多層配線基板を用いた従来技術がある。特許文献１では、図６に示されるように、良放熱性及び高反射性を兼ね備えた配線基板８００が提案されている。図６に示される配線基板８００は、第一の絶縁層８０１ａ及び第一の絶縁層８０１ｂに狭持された第二の絶縁層８０３とから形成される絶縁基板８０５と、発光素子８２９との接続端子８０７と、外部電極端子８０９と、絶縁基板８０５を貫通して設けられ、接続端子８０７と外部電極端子８０９とを接続する貫通導体８１１とから構成されている。

そして、発光素子８２９側の第一の絶縁層８０１ａに、熱伝導率３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上と、放熱性の良い基材である、ＭｇＯを主結晶相とするＭｇＯ質焼成体を用いているので、発光素子８２９からの発熱を速やかに放出できるとしている。また、熱伝導率３０Ｗ／ｍ・Ｋ以下と、放熱性の悪い基材であるが、第二の絶縁層８０３として、アルミナ質焼成体やムライト質焼成体を用いることで、非常に安価で、信頼性の高い第二の絶縁層８０３を形成できるとしている。さらに、第一の絶縁層８０１ａの発光素子８２９側の主面を全反射率８０％以上としたことで、発光素子８２９からの放射光が絶縁基板８０５に吸収されたり、あるいは絶縁基板８０５を透過することがないため、発光素子８２９の発光効率を格段に高くすることができるとしている。

また、従来技術として、特許文献２では、図７に示されるように、放熱性を良好にするための放熱用ビアホール導体９０９を備えた多層回路基板９００が提案されている。図７（ａ）に示される多層回路基板９００は、複数の絶縁体層９０１ａ〜９０１ｈが積層されて成る積層体９０１と、電子部品素子９０５と接合されたダイアタッチ導体膜９４１と、ダイアタッチ導体膜９４１に接合し、且つ積層体９０１の厚み方向に延出するように形成された放熱用ビアホール導体９０９と、内部配線層９０２と、回路形成用ビアホール導体９０３とから構成されている。

そして、電子部品素子９０５からの発熱をダイアタッチ導体膜９４１から絶縁層内に埋め込まれた放熱用ビアホール導体９０９に伝達することにより、放熱性を向上させているとしている。特に、図７（ｂ）に示されるように、放熱用ビアホール導体９０９の平面形状が、略放射線状を呈しているため、水平方向に熱が伝達する経路が広がり、多層回路基板９００の放熱能力が著しく向上するとしている。さらに、放熱用ビアホ−ル導体９０９は、水平方向においてダイアタッチ導体膜９４１が形成される面の一部にしか形成されないため、放熱用ビアホ−ル導体９０９を形成しても、焼成時にデラミネーション、クラックなどの内部欠陥が発生することはないとしている。

特開２００６−６６６３１号公報特開２００３−３４７７４６号公報

しかしながら、特許文献１の従来例１では、表層に、熱伝導率が良く高反射率である第一の絶縁層８０１を用いるとしているが、高反射率と高抗折強度の双方が充分に高い材料は、現時点では見つかっておらず、第一の絶縁層８０１の材料には、第二の絶縁層８０３より抗折強度の低い材料を使用している。このため、焼成の際に、各材料の収縮差により、抗折強度の低い第一の絶縁層８０１にクラック（ひび割れ）が発生する虞がより高くなる。

また、特許文献２の従来例２では、大きな放熱用ビアホール導体９０９を絶縁層内に埋め込んでいるので、放熱用ビアホール導体９０９の大きさや多層回路基板９００に占める面積及び体積の割合、あるいはダイアタッチ導体膜９４１、内部配線層９０２、回路形成用ビアホール導体９０３等のサイズや配置を考慮しなければいけない。そして、考慮をしない場合、焼成の際に、各材料の収縮差により、特に、放熱用ビアホール導体９０９が埋め込まれた表面側の絶縁体層（９０１ａ、９０１ｂ）近傍にクラック（ひび割れ）が発生する虞がある。また、セラミック成分とガラス成分から成る絶縁体層９０１ａの反射率には言及されていないが、高反射率と高抗折強度の双方が充分に高い材料は、現時点では見つかっておらず、絶縁体層９０１ａに高反射率の材料を選定した場合、抗折強度が低くなるので、よりクラック（ひび割れ）が発生する虞がより高くなる。

本発明は、上述した課題を解決するもので、焼成の際のクラックの発生を防止する多層配線基板を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の請求項１による多層配線基板は、複数の絶縁層を積層した積層体と、前記積層体内に設けられた複数の導電ビアと、前記積層体の一方の主面側に形成され、発光素子が実装される実装部と、前記積層体の他方の主面側に形成された配線部とを備えた多層配線基板において、前記積層体の一方の主面側の表面絶縁層と前記積層体の他方の主面側の裏面絶縁層とが同じ材質の絶縁層であり、前記積層体の内層の内、少なくとも一つが内部絶縁層であり、前記表面絶縁層及び前記裏面絶縁層が、前記内部絶縁層より抗折強度が大きいことを特徴としている。

また、本発明の請求項２による多層配線基板は、前記積層体の前記絶縁層のそれぞれは、厚み方向の中央を挟んで、同一材料の絶縁層が対称に配置されていることを特徴としている。

また、本発明の請求項３による多層配線基板は、前記表面絶縁層及び前記裏面絶縁層は、前記内部絶縁層より熱膨張率が低いことを特徴としている。

また、本発明の請求項４による多層配線基板は、前記表面絶縁層及び前記裏面絶縁層は、アルミナ及びシリカを含有する低温焼成絶縁層であり、前記内部絶縁層より前記発光素子の光の透過率が高く、前記内部絶縁層は、アルミナ、ジルコニア及びシリカを含有する低温焼成絶縁層であり、前記表面絶縁層より前記発光素子の光の反射率が高いことを特徴としている。

また、本発明の請求項５による多層配線基板は、前記実装部には、放熱体が設けられ、前記表面絶縁層には、前記放熱体と接続される複数の導電ビアからなる第１導電ビア群が設けられ、前記内部絶縁層には、前記複数の導電ビアと接続された良熱伝導ビアが設けられ、前記裏面絶縁層には、前記良熱伝導ビアと接続される複数の導電ビアからなる第２導電ビア群が設けられ、前記第２導電ビア群のいくつかは、前記積層体の他方の主面側に形成された前記配線部に接続していることを特徴としている。

また、本発明の請求項６による多層配線基板は、前記内部絶縁層は、複数の層から形成され、該複数の層に設けられた複数の前記良熱伝導ビアの内、平面視して、前記積層体の他方の主面側の前記良熱伝導ビアの占有面積が、前記積層体の一方の主面側の前記良熱伝導ビアの占有面積より広く、前記第１導電ビア群は、平面視して、前記第２導電ビア群の占有面積よりも狭い占有面積であることを特徴としている。

また、本発明の請求項７による多層配線基板は、前記裏面絶縁層は、複数の層から形成され、該複数の層に設けられた前記第２導電ビア群の内の一部は、内層側のみに形成されていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、多層配線基板は、抗折強度の大きい表面絶縁層及び裏面絶縁層が内部絶縁層を挟み込んだ構造をしているので、表面絶縁層及び裏面絶縁層が内部絶縁層の伸縮を拘束するようになる。この事により、焼成時における各材料の収縮率の差によって生じる応力を、抗折強度の大きい表面絶縁層及び裏面絶縁層が受けることになるので、多層配線基板にクラックが発生することを防止できる。

請求項２の発明によれば、表面絶縁層、内部絶縁層及び裏面絶縁層を含んだ積層体が、厚み方向の中央を挟んで同一材料の絶縁層が対称に配置されているので、焼成の際に生じる反りや熱膨張差による反りを防止できるとともに、焼成時における各材料の収縮率の差によって生じる応力が積層体に均等にかかるようになる。この事により、多層配線基板にクラックが発生することをより確実に防止できる。

請求項３の発明によれば、表面絶縁層及び裏面絶縁層は、内部絶縁層より熱膨張率が低いので、発光素子の発光による熱が伝導し多層配線基板が加熱された際、それぞれの絶縁層の熱膨張差のため、表面絶縁層及び裏面絶縁層には、膜面方向に引っ張り応力が加わり、内部絶縁層には、膜面方向に圧縮応力が加わるようになる。この事により、抗折強度の小さい内部絶縁層に、引張り方向や曲げ方向の応力が加わる場合と比較して、多層配線基板にクラックが発生しにくくなる。

請求項４の発明によれば、表面絶縁層は内部絶縁層より発光素子の光の透過率が高く、内部絶縁層は表面絶縁層より発光素子の光の反射率が高いので、発光素子から放射した光の一部で、表面絶縁層を透過した光は、反射率の高い内部絶縁層に反射して発光素子側に戻される。この事により、多層配線基板を高反射率の基板とすることができる。

請求項５の発明によれば、良熱伝導ビアより小さい占有体積の第１導電ビア群及び第２導電ビア群を表面絶縁層及び裏面絶縁層に設けたので、表面絶縁層及び裏面絶縁層の抗折強度の大幅な低下を防止しすることができる。この事により、多層配線基板にクラックが発生することを防止できるとともに、内部絶縁層に設けられた良熱伝導ビアにより、多層配線基板の放熱性の向上を図ることができる。

請求項６の発明によれば、平面視して、他方の主面側の良熱伝導ビアの占有面積が、一方の主面側の良熱伝導ビアの占有面積より広くなっているとともに、第１導電ビア群は、第２導電ビア群の占有面積よりも狭い占有面積になっているので、放熱に関わる第１導電ビア群、第２導電ビア群及び良熱伝導ビアの伝熱経路を、略放射線状に形成することができる。この事により、水平方向に熱が伝達する経路がより広がり、多層配線基板の放熱能力が著しく向上するとともに、放熱に関わる導電ビアの使用量を抑えて多層配線基板の抗折強度の低下を防ぐことができ、多層配線基板にクラックが発生することを防止できる。また、第１導電ビア群の占有面積が狭いので、発光素子から放射し表面絶縁層に入射した一部の光が第１導電ビア群で乱反射せずに、表面絶縁層をより多く透過することができる。この事により、表面絶縁層を透過した光を、反射率の高い内部絶縁層で確実に反射して発光素子側に戻すことができ、多層配線基板を高反射率の基板とすることができる。

請求項７の発明によれば、第２導電ビア群の内の一部は、内層側のみに形成されているので、良熱伝導ビアにつながった第２導電ビア群を配線部の一方とのみ接続させることができるとともに、配線部の一方と電気的につなぐことができない配線部の他方の電極面積を広くすることができる。そして、良熱伝導ビアを伝導した熱は、第２導電ビア群から配線部の一方を介して放熱されるとともに、裏面絶縁層の外層から配線部の他方を介して放熱される。これにより、放熱に寄与する配線部の一方の電極面積と配線部の他方の電極面積をバランス良く設けることができ、それぞれの電極面積を広くすることができる。この事により、良熱伝導ビアからの充分な放熱を確保でき、多層配線基板による放熱性の向上を図ることができる。

したがって、本発明の多層配線基板は、焼成の際のクラックの発生を防止する多層配線基板を提供できる。

本発明の第１実施形態の多層配線基板を説明する構成図であって、図１（ａ）は、上面図で、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＩ-Ｉ線における断面図である。本発明の第１実施形態の多層線基板を説明する上面図である。本発明の第１実施形態の多層線基板を説明する裏面図である。本発明の第２実施形態の多層配線基板を説明する構成図であって、図４（ａ）は、その上面図で、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＩＶ-ＩＶ線における断面図である。本発明の第２実施形態の多層配線基板の変形例３を説明する図であって、図１（ａ）は、多層配線基板の上面図で、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＶ-Ｖ線における断面図である。従来例１における配線基板を説明する断面図である。従来例２における多層回路基板を説明する図であって、図７（ａ）は、断面図で、図７（ｂ）は、上面図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の多層配線基板１０１を説明する構成図であって、図１（ａ）は、上面図で、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＩ-Ｉ線における断面図である。なお、説明を容易にするため、図１（ａ）は、裏面側にある絶縁層の一部を省略して示している。

本発明の第１実施形態の多層配線基板１０１は、図１に示すように、複数の絶縁層を積層した積層体１と、積層体１内に設けられた複数の導電ビア４と、発光素子Ｌ７が実装される実装部７と、配線部８とを備えて構成される。

実装部７は、図１（ａ）に示すように、積層体１の一方の主面Ｐ１側に、放熱体１７と、ランドＡ端子５７と、ランドＢ端子７７とが形成され、放熱体１７の部分には、発光素子Ｌ７が実装される。そして、発光素子Ｌ７のそれぞれの取り出し端子と、ランドＡ端子５７及びランドＢ端子７７へとの接続は、図１（ｂ）に示すように、ワイヤーボンドＷＢにより行われる。

積層体１は、図１（ｂ）に示すように、複数の絶縁層を積層させて形成しており、積層体１の一方の主面Ｐ１側の表面絶縁層１１と、積層体１の他方の主面Ｐ３側の裏面絶縁層１３と、内部絶縁層１２とを備えて構成されている。

表面絶縁層１１は、３５〜５５ｗｔ％のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）及び２２〜３５ｗｔ％シリカ（ＳｉＯ_２）を含有し、５〜１０ｗｔ％の酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）とその他の添加元素を含んだセラミックグリーンシートを焼成することによって得られる。そして、表面絶縁層１１は、表面絶縁層１１Ａ及び表面絶縁層１１Ｂの２層から構成され、厚さ４０μｍ〜１２０μｍで矩形シート状に形成されたセラミックグリーンシートを積層させて、９６０℃以下の低温で焼成することにより得られる。このセラミックグリーンシートは、通常のセラミックスの焼成温度（約１６００℃程度）と比較して低温の焼成温度であるところが特徴で、いわゆるＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）基板に好適に用いられている。

また、表面絶縁層１１には、後述する複数の導電ビア４が貫通して埋め込まれている。そして、導電ビア４間の接続部には、Ａｇなどの良導電性金属の内部ランド９が設けられ、導電ビア４間を導通させている。なお、図１（ｂ）では、表面絶縁層１１Ａと表面絶縁層１１Ｂを区別して示しているが、いずれも同一材料を焼成したので、実際には、それぞれの層間の区別が無くなる場合がある。

裏面絶縁層１３は、裏面絶縁層１３Ａ及び裏面絶縁層１３Ｂの２層から構成され、表面絶縁層１１と同じ材質のセラミックグリーンシートを積層させて、９６０℃以下の低温で焼成することにより得られる。また、表面絶縁層１１と同様に、後述する複数の導電ビア４が貫通して埋め込まれて、Ａｇなどの良導電性金属の内部ランド９で導電ビア４間を導通させている。

内部絶縁層１２は、３０ｗｔ％以下のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、２０〜４０ｗｔ％のジルコニア（ＺｒＯ_２）及び２２〜３５ｗｔ％シリカ（ＳｉＯ_２）を含有し、５〜１０ｗｔ％の酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）とその他の添加元素を含んだセラミックグリーンシートを焼成することによって得られる。そして、内部絶縁層１２は、内部絶縁層１２Ａ及び内部絶縁層１２Ｂの２層から構成され、厚さ４０μｍ〜１２０μｍで矩形シート状に形成されたセラミックグリーンシートを積層させて、９６０℃以下の低温で焼成することにより得られる。このセラミックグリーンシートは、表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３に用いられたセラミックグリーンシートと同様に、通常のセラミックスの焼成温度（約１６００℃程度）と比較して低温の焼成温度であるところが特徴で、いわゆるＬＴＣＣ基板に好適に用いられている。なお、表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３と内部絶縁層１２に用いたグリーンシートは、上述の部番の製品を選定したが、上述の部番の製品に限るものではない。

また、内部絶縁層１２には、後述する複数の導電ビア４が貫通して埋め込まれている。そして、導電ビア４間の接続部には、Ａｇなどの良導電性金属の内部ランド９が設けられ、導電ビア４間を導通させている。なお、図１（ｂ）では、内部絶縁層１２Ａと内部絶縁層１２Ｂを区別して示しているが、いずれも同一材料を焼成したので、実際には、それぞれの層間の区別が無くなる場合がある。

このように焼成した積層体１は、表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３が、内部絶縁層１２より抗折強度が大きくなっている。具体的には、４０ｍｍ×１２ｍｍ×１ｍｍの形状の試験片で、３点曲げによる破壊荷重測定により確認したところ、表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３の抗折強度は約３００Ｍｐａ、内部絶縁層１２の抗折強度は約１５０Ｍｐａであった。これによれば、多層配線基板１０１は、抗折強度の大きい表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３が内部絶縁層１２を挟み込んだ構造をしているので、表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３が内部絶縁層１２の伸縮を拘束するようになる。この事により、焼成時における各材料の収縮率の差によって生じる応力を、抗折強度の大きい表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３が受けることになるので、多層配線基板１０１にクラックが発生することを防止できる。

また、多層配線基板１０１は、積層体１の絶縁層のそれぞれは、厚み方向の中央を挟んで、同一材料の絶縁層が対称に配置されている。つまり、図１（ｂ）に示すように、内部絶縁層１２Ａ及び表面絶縁層１１Ｂ及び表面絶縁層１１Ａと、内部絶縁層１２Ｂ及び裏面絶縁層１３Ａ及び裏面絶縁層１３Ｂとが、内部絶縁層１２Ａと内部絶縁層１２Ｂとの界面（厚み方向の中央にあたる）を挟んで、対称な材料組成で配置されている。

これによれば、表面絶縁層１１、内部絶縁層１２及び裏面絶縁層１３を含んだ積層体１が、厚み方向の中央を挟んで、同一材料の絶縁層が対称に配置されているので、焼成の際に生じる反りや熱膨張差による反りを防止できるとともに、焼成時における各材料の収縮率の差によって生じる応力が積層体１に均等にかかるようになる。この事により、多層配線基板１０１にクラックが発生することをより確実に防止できる。

また、多層配線基板１０１は、表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３が、内部絶縁層１２より熱膨張率が低くなっている。具体的には、表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３の熱膨張率は５.２×１０^−６／℃、内部絶縁層１２の熱膨張率は５.８×１０^−６／℃である。これによれば、発光素子Ｌ７の発光による熱が伝導し多層配線基板１０１が加熱された際、それぞれの絶縁層の熱膨張差のため、表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３には、図１（ｂ）に示す膜面方向Ｘ１に引っ張り応力が加わり、内部絶縁層１２には、膜面方向Ｘ１に圧縮応力が加わるようになる。この事により、抗折強度の小さい内部絶縁層１２に、引張り方向や曲げ方向の応力が加わる場合と比較して、多層配線基板１０１にクラックが発生しにくくなる。

また、多層配線基板１０１は、表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３が、内部絶縁層１２より発光素子Ｌ７の光の透過率が高く、内部絶縁層１２は、表面絶縁層１１より発光素子Ｌ７の光の反射率が高くなっている。具体的には、表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３の反射率は約８５％で、内部絶縁層１２の反射率は約９２％である。また、反射されない光は、各絶縁層がガラスを含んだ材質であることと１００μｍ以下と厚さが薄いことにより、各絶縁層中を殆ど透過することになる。なお、上記の反射率は、各絶縁層の膜厚が４００μｍで、波長が４５０ｎｍの光の際の測定データである。

これによれば、発光素子Ｌ７から放射した光の一部で、表面絶縁層１１を透過した光は、反射率の高い内部絶縁層１２に反射して発光素子Ｌ７側に戻される。この事により、多層配線基板１０１を高反射率の基板とすることができる。

次に、積層体１内に設けられた複数の導電ビア４は、図１に示すように、第１導電ビア群１４と、良熱伝導ビア１５と、第２導電ビア群１６とから主に構成され、他にＡ端子導電ビア５９とＢ端子導電ビア７９とを備えて構成される。

第１導電ビア群１４は、表面絶縁層１１を貫通して設けられ、放熱体１７と接続されるとともに、良熱伝導ビア１５とも接続されている。各々の導電ビアは、円柱状の形状で作製されており、その径が５０〜２００μｍ程度、その高さが４０μｍ〜１２０μｍ程度である。また、表面絶縁層１１Ａの導電ビアと表面絶縁層１１Ｂの導電ビアとの接続や、表面絶縁層１１Ｂの導電ビアと良熱伝導ビア１５との接続を良好にするため、表面絶縁層１１Ａの導電ビアと表面絶縁層１１Ｂの導電ビアとの間や第１導電ビア群１４と良熱伝導ビア１５との間には、内部ランド９が設けられている。

良熱伝導ビア１５は、内部絶縁層１２を貫通して設けられ、第２導電ビア群１６と接続されている。良熱伝導ビア１５は、内部絶縁層１２Ａと内部絶縁層１２Ａとにそれぞれ、円柱状の形状で作製されており、その径が数百μｍ〜数ｍｍ程度、その深さが４０μｍ〜１２０μｍ程度である。そして、平面視すると、第１導電ビア群１４の占有面積より良熱伝導ビア１５の占有面積の方が広くなっている。また、内部絶縁層１２Ａの良熱伝導ビア１５Ａと内部絶縁層１２Ｂの良熱伝導ビア１５Ｂとの接続や、良熱伝導ビア１５Ｂと第２導電ビア群１６との接続を良好にするため、内部絶縁層１２Ａの良熱伝導ビア１５Ａと内部絶縁層１２Ｂの良熱伝導ビア１５Ｂとの間や良熱伝導ビア１５Ｂと第２導電ビア群１６との間には、内部ランド９が設けられている。

第２導電ビア群１６のいくつかは、裏面絶縁層１３を貫通して設けられ、第２導電ビア群１６のいくつかは、積層体１の他方の主面Ｐ３側に形成された配線部８に接続している。第２導電ビア群１６の各々の導電ビアは、第１導電ビア群１４の導電ビアと同様に、円柱状の形状で作製されている。また、裏面絶縁層１３Ａの導電ビアと裏面絶縁層１３Ｂの導電ビアとの接続を良好にするため、裏面絶縁層１３Ａの導電ビアと裏面絶縁層１３Ｂの導電ビアとの間には、内部ランド９が設けられている。

Ａ端子導電ビア５９及びＢ端子導電ビア７９は、積層体１を貫通して設けられ、発光素子Ｌ７に電力を供給するため、ランドＡ端子５７と配線部８の他方と、ランドＢ端子７７と配線部８の一方とを電気的に接続している。Ａ端子導電ビア５９及びＢ端子導電ビア７９の各々の導電ビアは、第１導電ビア群１４及び第２導電ビア群１６の導電ビアと同様に、円柱状の形状で作製されている。

上記複数の導電ビア４の作製は、Ａｇなどの良導電性金属を含有した導電ペーストを各絶縁層の孔に充填して、セラミックグリーンシートとともに焼成することによって得られる。なお、第１導電ビア群１４、良熱伝導ビア１５及び第２導電ビア群１６は、円柱形状であるが、角柱形状であっても良い。また、良導電性金属として、Ａｇを好適に用いたが、Ａｇ合金や、その他の金属、例えばＣｕ、Ｓｎ等であっても良い。また、良熱伝導ビア１５に、良熱伝導材のＡｇを好適に用いたが、良熱伝導材であれば、Ａｇに限らず、また、金属で無くても良い。

このように構成された多層配線基板１０１は、良熱伝導ビア１５より小さい占有体積の第１導電ビア群１４及び第２導電ビア群１６を表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３に設けたので、表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３の抗折強度の大幅な低下を防止しすることができる。この事により、多層配線基板１０１にクラックが発生することを防止できるとともに、内部絶縁層１２に設けられた良熱伝導ビア１５により、多層配線基板１０１の放熱性の向上を図ることができる。

図２は、本発明の第１実施形態の多層配線基板１０１を説明する平面図であって、図２（ａ）は、表面絶縁層１１Ｂ、内部絶縁層１２Ａ及び内部絶縁層１２Ｂのみを切り出して示していて、図２（ｂ）は、内部絶縁層１２Ｂ、裏面絶縁層１３Ａ及び裏面絶縁層１３Ｂのみを切り出して示している。

本発明の多層配線基板１０１は、図１及び図２（ａ）に示すように、平面視して、積層体１の他方の主面Ｐ３側の良熱伝導ビア１５Ｂの占有面積が、積層体１の一方の主面Ｐ１側の良熱伝導ビア１５Ａの占有面積より広くなっている。これにより、放熱に関わる良熱伝導ビア１５の平面形状が、略放射線状を呈しているため、水平方向に熱が伝達する経路が広がり、多層配線基板１０１の放熱能力が向上する。

また、図２に示すように、第１導電ビア群１４は、第２導電ビア群１６の占有面積よりも狭い占有面積になっている。これにより、放熱に関わる第１導電ビア群１４及び第２導電ビア群１６を加えた良熱伝導ビア１５の伝熱経路が、略放射線状を呈しているため、水平方向に熱が伝達する経路がより広がり、多層配線基板１０１の放熱能力が著しく向上する。

さらに、放熱に関わる導電ビア４の使用量を抑えて、放熱能力を向上させることができるので、多層配線基板１０１の抗折強度の低下を防ぐことができ、多層配線基板１０１にクラックが発生することを防止できる。

また、第１導電ビア群１４の占有面積が狭いので、発光素子Ｌ７から放射し表面絶縁層１１に入射した一部の光が、第１導電ビア群１４で乱反射せずに、表面絶縁層１１をより多く透過することができる。この事により、表面絶縁層１１を透過した光を、反射率の高い内部絶縁層１２で確実に反射して発光素子Ｌ７側に戻すことができ、多層配線基板１０１を高反射率の基板とすることができる。

このように構成された多層配線基板１０１は、平面視して、他方の主面Ｐ３側の良熱伝導ビア１５Ｂの占有面積が、一方の主面Ｐ１側の良熱伝導ビア１５Ａの占有面積より広くなっているとともに、第１導電ビア群１４は、第２導電ビア群１６の占有面積よりも狭い占有面積になっているので、放熱に関わる第１導電ビア群１４、第２導電ビア群１６及び良熱伝導ビア１５の伝熱経路を、略放射線状に形成することができる。この事により、水平方向に熱が伝達する経路がより広がり、多層配線基板１０１の放熱能力が著しく向上するとともに、放熱に関わる導電ビア４の使用量を抑えて多層配線基板１０１の抗折強度の低下を防ぐことができ、多層配線基板１０１にクラックが発生することを防止できる。

図３は、本発明の第１実施形態の多層配線基板１０１を説明する裏面図であって、裏面絶縁層１３Ｂ、裏面絶縁層１３Ａ及び内部絶縁層１２Ｂのみを切り出して示している。

配線部８は、図３に示すように、積層体１の他方の主面Ｐ３側に形成され、プリント配線板（ＰＣＢ）等にはんだ付けして接続し、回路をつなげるための、配線Ａ電極８Ａ及び配線Ｃ電極８Ｃを備えている。また、配線Ａ電極８Ａ及び配線Ｃ電極８Ｃは、積層体１及び導電ビア４から伝導してきた熱を放熱する役割も担っている。

また、図１（ｂ）に示すように、配線Ａ電極８Ａには、Ａ端子導電ビア５９のみが接続しており、配線Ｃ電極８Ｃには、第２導電ビア群１６のいくつかとＢ端子導電ビア７９が接続している構成になっている。つまり、第２導電ビア群１６は、その内の一部を内層側の絶縁層である裏面絶縁層１３Ａにのみに形成しており、その他のいくつかは、外層の絶縁層である裏面絶縁層１３Ｂに形成している。このため、良熱伝導ビア１５につながった第２導電ビア群１６を配線部８の一方、すなわち、配線Ｃ電極８Ｃとのみ接続させることができるとともに、配線部８の一方と電気的につなぐことができない配線部８の他方、すなわち、配線Ａ電極８Ａの電極面積を広くすることができる。

そして、良熱伝導ビア１５を伝導した熱は、第２導電ビア群１６から配線Ｃ電極８Ｃを介して放熱されるとともに、裏面絶縁層１３Ｂから配線Ａ電極８Ａを介して放熱される。これにより、放熱に寄与する配線Ａ電極８Ａの電極面積と配線Ｃ電極８Ｃの電極面積をバランス良く設けることができ、それぞれの電極面積を広くすることができる。この事により、良熱伝導ビア１５からの充分な放熱を確保でき、多層配線基板１０１による放熱性の向上を図ることができる。

以上により、本発明の多層配線基板１０１は、抗折強度の大きい表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３が内部絶縁層１２を挟み込んだ構造をしているので、表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３が内部絶縁層１２の伸縮を拘束するようになる。この事により、焼成時における各材料の収縮率の差によって生じる応力を、抗折強度の大きい表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３が受けることになるので、多層配線基板１０１にクラックが発生することを防止できる。

また、表面絶縁層１１、内部絶縁層１２及び裏面絶縁層１３を含んだ積層体１が、厚み方向の中央を挟んで、同一材料の絶縁層が対称に配置されているので、焼成の際に生じる反りや熱膨張差による反りを防止できるとともに、焼成時における各材料の収縮率の差によって生じる応力が積層体１に均等にかかるようになる。この事により、多層配線基板１０１にクラックが発生することをより確実に防止できる。

また、表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３は、内部絶縁層１２より熱膨張率が低いので、発光素子Ｌ７の発光による熱が伝導し多層配線基板１０１が加熱された際、それぞれの絶縁層の熱膨張差のため、表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３には、膜面方向Ｘ１に引っ張り応力が加わり、内部絶縁層１２には、膜面方向Ｘ１に圧縮応力が加わるようになる。この事により、抗折強度の小さい内部絶縁層１２に、引張り方向や曲げ方向の応力が加わる場合と比較して、多層配線基板１０１にクラックが発生しにくくなる。

また、表面絶縁層１１は内部絶縁層１２より発光素子Ｌ７の光の透過率が高く、内部絶縁層１２は表面絶縁層１１より発光素子Ｌ７の光の反射率が高いので、発光素子Ｌ７から放射した光の一部で、表面絶縁層１１を透過した光は、反射率の高い内部絶縁層１２に反射して発光素子Ｌ７側に戻される。この事により、多層配線基板１０１を高反射率の基板とすることができる。

また、良熱伝導ビア１５より小さい占有体積の第１導電ビア群１４及び第２導電ビア群１６を表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３に設けたので、表面絶縁層１１及び裏面絶縁層１３の抗折強度の大幅な低下を防止しすることができる。この事により、多層配線基板１０１にクラックが発生することを防止できるとともに、内部絶縁層１２に設けられた良熱伝導ビア１５により、多層配線基板１０１の放熱性の向上を図ることができる。

また、平面視して、他方の主面Ｐ３側の良熱伝導ビア１５Ｂの占有面積が、一方の主面Ｐ１側の良熱伝導ビア１５Ａの占有面積より広くなっているとともに、第１導電ビア群１４は、第２導電ビア群１６の占有面積よりも狭い占有面積になっているので、放熱に関わる第１導電ビア群１４、第２導電ビア群１６及び良熱伝導ビア１５の伝熱経路を、略放射線状に形成することができる。この事により、水平方向に熱が伝達する経路がより広がり、多層配線基板１０１の放熱能力が著しく向上するとともに、放熱に関わる導電ビア４の使用量を抑えて多層配線基板１０１の抗折強度の低下を防ぐことができ、多層配線基板１０１にクラックが発生することを防止できる。

また、第２導電ビア群１６の内の一部は、内層側の絶縁層である裏面絶縁層１３Ａにのみに形成されて、第２導電ビア群１６の内のその他は、外層の絶縁層である裏面絶縁層１３Ｂに形成されている。このため、良熱伝導ビア１５につながった第２導電ビア群１６を配線部８の一方、すなわち、配線Ｃ電極８Ｃとのみ接続させることができるとともに、配線部８の一方と電気的につなぐことができない配線部８の他方、すなわち、配線Ａ電極８Ａの電極面積を広くすることができる。

［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態の多層配線基板１０２を説明する構成図であって、図４（ａ）は、その上面図で、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＩＶ-ＩＶ線における断面図である。なお、説明を容易にするため、図４（ａ）は、裏面側にある配線部８を省略して示している。第２実施形態の多層配線基板１０２は、第１実施形態に対し、積層体２と導電ビア６と実装部２７の構成が異なる。また、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本発明の第２実施形態の多層配線基板１０２は、図４に示すように、複数の絶縁層を積層した積層体２と、積層体２内に設けられた複数の導電ビア６と、発光素子Ｌ２７が実装される実装部２７と、配線部８とを備えて構成される。

実装部２７は、図４（ａ）に示すように、積層体２の一方の主面Ｐ１側に、放熱体３７Ａと放熱体３７Ｂとが形成され、放熱体３７Ａと放熱体３７Ｂの部分には、発光素子Ｌ２７が実装される。発光素子Ｌ２７の実装形態としてフリップチップタイプを用いており、第１実施形態で示したワイヤーボンディングのためのランドＡ端子及びランドＢ端子は設けられていないので、発光素子Ｌ２７に設けられたバンプ（突起）により、放熱体３７Ａと放熱体３７Ｂとに接続されている。

積層体２は、図４（ｂ）に示すように、複数の絶縁層を積層させて形成しており、積層体２の一方の主面Ｐ１側の表面絶縁層２１と、積層体２の他方の主面Ｐ３側の裏面絶縁層２３と、内部絶縁層２２とを備えて構成されている。表面絶縁層２１及び裏面絶縁層２３は、第１実施形態と同じ材質のセラミックグリーンシートを用い、内部絶縁層２２も、第１実施形態と同じ材質のセラミックグリーンシートを用いて、それぞれ積層させ、９６０℃以下の低温で焼成することにより得られる。

積層体２内に設けられた複数の導電ビア６は、図４に示すように、第１導電ビア群２４と、良熱伝導ビア２５と、第２導電ビア群２６とから構成される。第１実施形態で示した発光素子に電力を供給するためのＡ端子導電ビア及びＢ端子導電ビアは、設けられていないので、複数の導電ビア６を用いて発光素子Ｌ２７に電力を供給する。

第１導電ビア群２４は、表面絶縁層２１を貫通して設けられ、放熱体３７Ａ及び放熱体３７Ｂと接続されるとともに、良熱伝導ビア２５とも接続されている。各々の導電ビアは、円柱状の形状で作製されており、その径が５０〜２００μｍ程度、その深さが４０μｍ〜１２０μｍ程度である。

良熱伝導ビア２５は、内部絶縁層２２を貫通して設けられ、第２導電ビア群２６と接続されている。良熱伝導ビア２５は、方形状の形状で作製されており、その幅が１００μｍ〜３００μｍ程度、その長さが数百μｍ〜数ｍｍ程度、その深さが４０μｍ〜１２０μｍ程度である。

第２導電ビア群２６は、裏面絶縁層２３を貫通して設けられ、第２導電ビア群２６のいくつかは、配線部８の配線Ａ電極８Ａに接続し、第２導電ビア群２６の他のいくつかは、配線部８の配線Ｃ電極８Ｃに接続している構成になっている。第２導電ビア群２６の各々の導電ビアは、第１導電ビア群２４の導電ビアと同様に、円柱状の形状で作製されている。なお、第１実施形態で示した内部ランド９は設けられていない。

このように焼成した積層体２は、表面絶縁層２１及び裏面絶縁層２３が、内部絶縁層２２より抗折強度が大きくなっている。これによれば、多層配線基板１０２は、抗折強度の大きい表面絶縁層２１及び裏面絶縁層２３が内部絶縁層２２を挟み込んだ構造をしているので、表面絶縁層２１及び裏面絶縁層２３が内部絶縁層２２の伸縮を拘束するようになる。この事により、焼成時における各材料の収縮率の差によって生じる応力を、抗折強度の大きい表面絶縁層２１及び裏面絶縁層２３が受けることになるので、多層配線基板１０２にクラックが発生することを防止できる。

また、多層配線基板１０２は、積層体２の絶縁層のそれぞれは、厚み方向の中央を挟んで、同一材料の絶縁層が対称に配置されている。つまり、図４（ｂ）に示すように、表面絶縁層２１と裏面絶縁層２３とが、内部絶縁層２２を挟んで、内部絶縁層２２の中央部分（厚み方向の中央にあたる）にたいして、対称な材料組成で配置されている。

これによれば、表面絶縁層２１、内部絶縁層２２及び裏面絶縁層２３を含んだ積層体２が、厚み方向の中央を挟んで、同一材料の絶縁層が対称に配置されているので、焼成の際に生じる反りや熱膨張差による反りを防止できるとともに、焼成時における各材料の収縮率の差によって生じる応力が積層体２に均等にかかるようになる。この事により、多層配線基板１０２にクラックが発生することをより確実に防止できる。

また、表面絶縁層２１及び裏面絶縁層２３は、内部絶縁層２２より熱膨張率が低いので、発光素子Ｌ２７の発光による熱が伝導し多層配線基板１０２が加熱された際、それぞれの絶縁層の熱膨張差のため、表面絶縁層２１及び裏面絶縁層２３には、膜面方向Ｘ１に引っ張り応力が加わり、内部絶縁層２２には、膜面方向Ｘ１に圧縮応力が加わるようになる。この事により、抗折強度の小さい内部絶縁層２２に、引張り方向や曲げ方向の応力が加わる場合と比較して、多層配線基板１０２にクラックが発生しにくくなる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。

＜変形例１＞
上記第１実施形態では、表面絶縁層１１、裏面絶縁層１３及び内部絶縁層１２は、２層で作製され、上記第２実施形態では、表面絶縁層２１、裏面絶縁層２３及び内部絶縁層２２は、１層で作製されが、３層以上で作製されていても良い。

＜変形例２＞
上記第１実施形態では、積層体１の内層は、表面絶縁層１１、裏面絶縁層１３及び内部絶縁層１２で構成されていたが、それ以外の他の絶縁層が入っても良い。但し、好ましくは、積層体１の絶縁層のそれぞれは、厚み方向の中央を挟んで、同一材料の絶縁層が対称に配置されるように、他の絶縁層を組み入れて構成した方が良い

＜変形例３＞
図５は、本発明の第２実施形態の多層配線基板１０２の変形例３を説明する図であって、図５（ａ）は、多層配線基板１０３の上面図で、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＶ-Ｖ線における断面図である。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一構成については、同一符号を付している。

変形例３の多層配線基板１０３は、図５に示すように、上記第２実施形態の表面絶縁層２１側に、発光素子Ｌ２７の周囲を囲む様に反射率の高い反射層Ｒ３３を設けている。このため、発光素子Ｌ２７から発光された光が、側面側に逃げるのを防ぎ、表面絶縁層２１側や上方側に反射させて戻すことができる。この事により、多層配線基板１０３を高反射率の基板とすることができる。

また、反射率の高い反射層Ｒ３３は、反射率が約９５％のセラミックグリーンシートを用い、穴加工がされたセラミックグリーンシートを積層体２の表面層に更に積層し、積層体２の焼成と同時に焼成することによって、容易に得ることができる。反射率が約９５％のセラミックグリーンシートとして、例えば、１５ｗｔ％以下のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、３５〜５５ｗｔ％のジルコニア（ＺｒＯ_２）及び２２〜３５ｗｔ％シリカ（ＳｉＯ_２）を含有し、５〜１０ｗｔ％の酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）とその他の添加元素を含んだセラミックグリーンシートを用いることもできる。なお、反射層Ｒ３３は、必要に応じて複数積層しても良い。

＜変形例４＞
上記第１実施形態及び上記第２実施形態では、導電ビア４及び導電ビア６の一部に、円柱状の形状を用いたが、角柱状、円錐状等、その他の形状であっいても良い。

本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

１、２積層体
１１、１１Ａ、１１Ｂ、２１表面絶縁層
１２、１２Ａ、１２Ｂ、２２内部絶縁層
１３、１３Ａ、１３Ｂ、２３裏面絶縁層
４、６導電ビア
１４、２４第１導電ビア群
１５、１５Ａ、１５Ｂ、２５良熱伝導ビア
１６、２６第２導電ビア群
７、２７実装部
１７、３７Ａ、３７Ｃ放熱体
８配線部
Ｐ１一方の主面
Ｐ３他方の主面

Claims

複数の絶縁層を積層した積層体と、前記積層体内に設けられた複数の導電ビアと、前記積層体の一方の主面側に形成され、発光素子が実装される実装部と、前記積層体の他方の主面側に形成された配線部とを備えた多層配線基板において、
前記積層体の一方の主面側の表面絶縁層と前記積層体の他方の主面側の裏面絶縁層とが同じ材質の絶縁層であり、前記積層体の内層の内、少なくとも一つが内部絶縁層であり、
前記表面絶縁層及び前記裏面絶縁層が、前記内部絶縁層より抗折強度が大きいことを特徴とする多層配線基板。
前記積層体の前記絶縁層のそれぞれは、厚み方向の中央を挟んで、同一材料の絶縁層が対称に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板。
前記表面絶縁層及び前記裏面絶縁層は、前記内部絶縁層より熱膨張率が低いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多層配線基板。
前記表面絶縁層及び前記裏面絶縁層は、アルミナ及びシリカを含有する低温焼成絶縁層であり、前記内部絶縁層より前記発光素子の光の透過率が高く、
前記内部絶縁層は、アルミナ、ジルコニア及びシリカを含有する低温焼成絶縁層であり、前記表面絶縁層より前記発光素子の光の反射率が高いことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の多層配線基板。
前記実装部には、放熱体が設けられ、
前記表面絶縁層には、前記放熱体と接続される複数の導電ビアからなる第１導電ビア群が設けられ、
前記内部絶縁層には、前記複数の導電ビアと接続された良熱伝導ビアが設けられ、
前記裏面絶縁層には、前記良熱伝導ビアと接続される複数の導電ビアからなる第２導電ビア群が設けられ、前記第２導電ビア群のいくつかは、前記積層体の他方の主面側に形成された前記配線部に接続していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の多層配線基板。
前記内部絶縁層は、複数の層から形成され、
該複数の層に設けられた複数の前記良熱伝導ビアの内、平面視して、前記積層体の他方の主面側の前記良熱伝導ビアの占有面積が、前記積層体の一方の主面側の前記良熱伝導ビアの占有面積より広く、
前記第１導電ビア群は、平面視して、前記第２導電ビア群の占有面積よりも狭い占有面積であることを特徴とする請求項５に記載の多層配線基板。
前記裏面絶縁層は、複数の層から形成され、
該複数の層に設けられた前記第２導電ビア群の内の一部は、内層側のみに形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の多層配線基板。