JP3250944B2 - 配線基板 - Google Patents

配線基板

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JP3250944B2 JP16965995A JP16965995A JP3250944B2 JP 3250944 B2 JP3250944 B2 JP 3250944B2 JP 16965995 A JP16965995 A JP 16965995A JP 16965995 A JP16965995 A JP 16965995A JP 3250944 B2 JP3250944 B2 JP 3250944B2
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憲一 合原
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    • H05K1/00Printed circuits
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    • H05K1/0201Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
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    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4611Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards
    • H05K3/4626Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials
    • H05K3/4629Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials laminating inorganic sheets comprising printed circuits, e.g. green ceramic sheets

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  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子やコンデン
サ、抵抗器等の電子部品が搭載される配線基板に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、配線基板は一般に酸化アルミニウ
ム質焼結体等の電気絶縁性のセラミック質焼結体から成
る絶縁基体の内部及び表面にタングステン、モリブデ
ン、マンガン等の高融点金属粉末から成る帯状の配線導
体を配設した構造を有しており、絶縁基体の上面に半導
体素子やコンデンサ、抵抗器等の電子部品を搭載させる
とともに該電子部品の電極を半田を介して配線導体に接
続させることによって絶縁基体上面に搭載された各電子
部品はその各々が配線導体を介して電気的に接続される
ようになっている。
【0003】尚、かかる従来の配線基板は通常、セラミ
ックスの積層技術及びスクリーン印刷等の厚膜技術を採
用することによって製作されており、具体的には以下の
方法によって製作されている。
【0004】即ち、 (1) まず、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシ
ウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バイン
ダー、可塑剤、溶剤を添加混合して泥漿状となすととも
にこれを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロ
ール法等のテープ成形技術を採用して複数枚のセラミッ
クグリーンシート( セラミック生シート)を得、しかる
後、各セラミックグリーンシートの所定位置に穴あけ加
工法によりスルーホールを形成する。
【0005】(2) 次にタングステン、モリブデン等の高
融点金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤を
添加混合して金属ペーストを得るとともに該金属ペース
トをスクリーン印刷法を採用することによって前記セラ
ミックグリーンシートの表面に所定パターンに印刷塗布
するとともに各セラミックグリーンシートのスルーホー
ル内に充填する。
【0006】(3)そして最後に表面及びスルーホールに
金属ペーストが塗布充填されたセラミックグリーンシー
トを上下に積層し、しかる後、これを還元雰囲気中もし
くは中性雰囲気中、約1600℃の温度で焼成すること
によって製品としての配線基板が完成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の配線基板は、絶縁基体を構成するセラミック質焼結
体(例えば、酸化アルミニウム質焼結体)及び配線導体
を形成するタングステン、モリブデン等、高融点金属粉
末の熱膨張係数がそれぞれ6.0×10-6/℃〜7.5
×10-6/℃、4.5×10-6/℃〜5.5×10-6
℃であり、両者相違することから、タングステン、モリ
ブデン等の高融点金属粉末から成る金属ペーストを所定
パターンに印刷塗布したセラミックグリーンシートを焼
成し、配線基板となす際、絶縁基体と配線導体との間に
両者の熱膨張係数の相違に起因する熱応力が発生すると
ともにこれが帯状配線導体の両端の角部に集中し、帯
配線導体の両端角部と絶縁基体との間に大きな応力
が残留してしまい、配線基板に外力や熱衝撃力が印加さ
れると該外力や熱衝撃力が前記配線導体の各角部に集中
して残留している応力と相俟って極めて大きなものとな
り、絶縁基体にクラックを発生させて配線導体に断線を
招来させたり、配線導体を絶縁基体より剥離させたりす
るという欠点を有していた。
【0008】
【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は配線導体の剥離や配線導体に断線等を招
来する絶縁基体のクラック発生を有効に防止し、絶縁基
体に所定パターンの配線導体を強固に被着形成させて成
る配線基板を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明はセラミック質焼
結体から成る絶縁基体の内部及び表面に帯状の配線導体
を一体的に形成して成る配線基板であって、前記絶縁基
体の内部に形成されている帯状配線導体の両端の上下
面に円弧状の突起を形成するとともに、該円弧状の突起
の円弧半径Rを配線導体の厚みをTとしたとき、0.1
T≦R≦0.5Tとし、且つ最大高さHを0.1mm≦
H≦0.3mmとしたことを特徴とするものである。
【0010】
【0011】
【作用】本発明の配線基板よれば、絶縁基体の内部に
形成される帯状配線導体の両端の上下面に円弧状の突
起を形成するとともに、該円弧状の突起の円弧半径Rを
配線導体の厚みをTとしたとき、0.1T≦R≦0.5
Tとし、且つ最大高さHを0.1mm≦H≦0.3mm
したことから絶縁基体の内部及び表面に帯状の配線導
体を一体的に形成した配線基板を製作する際、絶縁基体
と配線導体との間に両者の熱膨張係数の相違に起因して
熱応力が発生したとしてもその熱応力は帯状配線導体
の両端角部に集中することはなく配線導体の全体に分散
されることとなり、その結果、配線導体と絶縁基体との
間に残留する単位体積当たりの熱応力は極めて小さく、
配線基板に外力や熱衝撃力が印加されても絶縁基体にク
ラックが発生することは殆どなく、これによって配線導
体に断線等を招来するのを有効に防止することができる
とともに配線導体を絶縁基体に強固に被着形成させてお
くことが可能となる。
【0012】
【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。図1及び図2は本発明の配線基板の一実施例を示
し、1は絶縁基体、2は絶縁基体1に一体的に形成され
た配線導体である。この配線導体2を絶縁基体1に一体
的に形成させたものが配線基板Aとなる。
【0013】前記配線基板Aの絶縁基体1は酸化アルミ
ニウム質焼結体やムライト質焼結体、窒化アルミニウム
質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等のセラミック質
焼結体で形成されており、その上面に半導体素子やコン
デンサ、抵抗器等の電子部品4が搭載される。
【0014】前記絶縁基体1はその内部及び表面に複数
個の帯状の配線導体2が多層に配設されており、各配線
導体2は絶縁基体1内に設けたスルーホール導体3を介
して電気的に接続されている。
【0015】前記配線導体2及びスルーホール導体3は
絶縁基体1の上面に搭載される各電子部品4同士を相互
に電気的に接続するとともに各電子部品4を外部電気回
路に電気的に接続する作用を為し、タングステン、モリ
ブデン等で形成されている。
【0016】また前記絶縁基体1の内部に配設されてい
る配線導体2の両端の上下面には図2に示すように円弧
状の突起2aが形成されており、該円弧状の突起2aに
よって絶縁基体1に配線導体2を一体的に形成した配線
基板Aを製作する際、絶縁基体1と配線導体2との間に
両者の熱膨張係数の相違に起因して熱応力が発生したと
してもその熱応力は配線導体2の両端角部に集中するこ
とはなく配線導体2の全体に分散され、その結果、配線
導体2と絶縁基体1との間に残留する単位体積当たりの
熱応力が極めて小さいものとなって配線基板Aに外力や
熱衝撃力が印加されても絶縁基体1にクラックが発生す
ることは殆どなく、これによって配線導体2に断線等を
招来するのを有効に防止することができるとともに配線
導体2を絶縁基体1に強固に被着形成させておくことが
可能となる。
【0017】尚、前記配線導体2の両端の上下面に形成
する突起2aはその円弧半径Rが、配線導体2の厚みを
TとしたときR<0.1Tとなると配線導体2と絶縁基
体1との間に発生する熱応力を配線基板2の全体に分散
させるのが困難となる傾向にあり、またR>0.5Tと
なると絶縁基体1に配線導体2を一体的に形成した配線
基板Aを製作する際、絶縁基体1と配線導体2の両端角
部との間に大きな隙間が形成されてしまう傾向にある。
従って、前記配線導体2の両端の上下面に形成する突起
2aはその円弧半径Rを、配線導体2の厚みをTとした
とき、0.1T≦R≦0.5Tの範囲としておくことが
好ましい。
【0018】また前記突起2aはその最大高さHが0.
1mm>Hとなると配線導体2と絶縁基体1との間に発
生する熱応力を配線基板2の全体に分散させるのが困難
となる傾向にあり、またH>0.3mmとなると絶縁基
体1に配線導体2を一体的に形成した配線基板Aを製作
する際、絶縁基体1と配線導体2の両端角部との間に大
きな隙間が形成されてしまう傾向にある。従って、前記
突起2aはその最大高さHを0.1mm≦H≦0.3m
mの範囲としておくことが好ましい。
【0019】更に前記配線導体2のうち絶縁基体1の上
面に形成されたものはその露出表面にニッケル、金等の
耐蝕性に優れ、且つ良導電性の金属をメッキ法により1
μm乃至20μmの厚みに被着させておくと、配線導体
2の酸化腐食が有効に防止されるとともに配線導体2と
電子部品4との電気的接続が良好となる。従って、前記
配線導体2のうち絶縁基体1の上面に形成されたものは
その露出表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つ良
導電性の金属をメッキ法により1μm乃至20μmの厚
みに被着させておくことが好ましい。
【0020】かくして上述の配線基板Aによれば、絶縁
基体1の上面に半導体素子やコンデンサ、抵抗器等の電
子部品4を搭載するとともに各電子部品4の電極、端子
を半田等を介して配線導体2に接続すれば、絶縁基体1
の上面に搭載される半導体素子やコンデンサ等の電子部
品4はその各々が配線導体2及びスルーホール導体3を
介して電気的に接続され、これによって所定の電気回路
を形成することとなる。
【0021】次に上述の配線基板の製造方法について図
3乃至図6に基づき説明する。
【0022】まず図3に示す如く、3枚のセラミックグ
リーンシート10a 、10b 、10C を準備するとともにセラ
ミックグリーンシート10a 、10b の所定位置にスルーホ
ールaを形成する。
【0023】前記セラミックグリーンシート10a、10b、
10cは例えば配線基板の絶縁基体が酸化アルミニウム質
焼結体で形成されている場合には、酸化アルミニウム、
酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料
粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤を添加混合
して泥漿状となし、しかる後、前記泥漿物を従来周知の
クターブレード法やカレンダーロール法等を採用し、
シート状に形成することによって形成される。
【0024】また前記セラミックグリーンシート10a 、
10b へのスルーホールaの形成はセラミックグリーンシ
ート10a 、10b に従来周知のプレス穴あけ加工法により
所定径の貫通孔をあけることによって各セラミックグリ
ーンシート10a 、10b の所定位置に形成される。
【0025】次に図4に示す如く、前記各セラミックグ
リーンシート10a、10b、10cの各々の表面に金属ペース
トを所定パターンに被着させて帯状の配線導体パターン
20を形成し、同時にスルーホールa内に金属ペーストを
充填させてスルーホール用導体層21を形成する。この
時、例えば図5に示すように、セラミックグリーンシー
ト10aの下面及びセラミックグリーンシート10bの上面で
帯状配線導体パターン20の両端が形成される部位に予
め半円形状の溝dを形成しておくとセラミックグリーン
シート10aとセラミックグリーンシート10b間に配される
配線導体パターン20の両端の上下面に円弧状の突起を形
成することが可能となる。またセラミックグリーンシー
ト10bとセラミックグリーンシート10c間に配される帯状
の配線導体パターン20もセラミックグリーンシート10b
の下面及びセラミックグリーンシート10cの上面に半円
形状の溝を形成しておくことによって同様の円弧状の突
起を形成することができる。
【0026】尚、前記配線導体パターン20及びスルーホ
ール用導体層21を形成する金属ペーストはタングステ
ン、モリブデン等の高融点金属粉末に適当な有機バイン
ダー、可塑剤、溶剤を添加混合し、ペースト状となすこ
とによって形成される。
【0027】また前記配線導体パターン20及びスルーホ
ール用導体層21の形成は金属ペーストをセラミックグリ
ーンシート10a 、10b 、10c の各々の表面にスクリーン
印刷法より印刷塗布することによって行われる。
【0028】次に前記表面に配線導体パターン20が形成
され、スルーホールa内にスルーホール用導体層21が充
填された各セラミックグリーンシート10a 、10b 、10c
を図6に示す如く、各セラミックグリーンシート10a 、
10b 、10c 表面に形成させた配線導体パターン20がセラ
ミックグリーンシート10a 、10b のスルーホールa内に
充填させたスルーホール用導体層21で電気的に接続され
るようにして上下に積層し、積層体Lを形成する。
【0029】そして最後に前記積層体Lを還元雰囲気
中、約1600℃の温度で焼成し、各セラミックグリー
ンシート10a 、10b 、10c と配線導体パターン20とスル
ーホールa内に充填したスルーホール用導体層21とを焼
結一体化することによって図1に示す絶縁基体1の内部
及び表面にスルーホール導体3によって電気的に接続さ
れている配線導体2を配設した製品としての配線基板が
完成する。
【0030】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能である。
【0031】
【発明の効果】本発明の配線基板によれば、絶縁基体の
内部に形成される帯状配線導体の両端の上下面に円弧
状の突起を形成するとともに、該円弧状の突起の円弧半
径Rを配線導体の厚みをTとしたとき、0.1T≦R≦
0.5Tとし、且つ最大高さHを0.1mm≦H≦0.
3mmとしたことから絶縁基体の内部及び表面に帯状の
配線導体を一体的に形成した配線基板を製作する際、絶
縁基体と配線導体との間に両者の熱膨張係数の相違に起
因して熱応力が発生したとしてもその熱応力は帯状
線導体の両端角部に集中することはなく配線導体の全体
に分散されることとなり、その結果、配線導体と絶縁基
体との間に残留する単位体積当たりの熱応力は極めて小
さく、配線基板に外力や熱衝撃力が印加されても絶縁基
体にクラックが発生することは殆どなく、これによって
配線導体に断線等を招来するのを有効に防止することが
できるとともに配線導体を絶縁基体に強固に被着形成さ
せておくことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の配線基板の一実施例を示す断面図であ
る。
【図2】図1に示す配線基板の配線導体を説明するため
の要部拡大断面図である。
【図3】図1に示す配線基板の製造方法を説明するため
の断面図である。
【図4】図1に示す配線基板の製造方法を説明するため
の断面図である。
【図5】図1に示す配線基板の製造方法を説明するため
の断面図である。
【図6】図1に示す配線基板の製造方法を説明するため
の断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・・絶縁基体 2・・・・・・配線導体 2a・・・・・突起 3・・・・・・スルーホール導体 4・・・・・・電子部品 A・・・・・・配線基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥ノ薗 隆志 鹿児島県国分市山下町1番1号 京セラ 株式会社鹿児島国分工場内 審査官 林 茂樹 (56)参考文献 特開 平5−267800(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 1/02 H05K 3/46

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミック質焼結体から成る絶縁基体の内
    部及び表面に帯状の配線導体を一体的に形成して成る配
    線基板であって、前記絶縁基体の内部に形成されている
    帯状配線導体の両端の上下面に円弧状の突起を形成
    るとともに、該円弧状の突起の円弧半径Rを配線導体の
    厚みをTとしたとき、0.1T≦R≦0.5Tとし、且
    つ最大高さHを0.1mm≦H≦0.3mmとしたこと
    を特徴とする配線基板。
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