JP3699609B2 - 電子部品搭載用基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や水晶振動子・表面弾性波素子等の電子部品を搭載するための電子部品搭載用基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子や水晶振動子・表面弾性波素子等の電子部品を搭載するための電子部品搭載用基板は、例えば図７（ａ）に上面図で、図７（ｂ）に図７（ａ）のＡ−Ａ断面図で示すように、上面中央部に電子部品Ｅを搭載するための搭載部11ａを有するとともにこの搭載部11ａから下面にかけて導出する複数のメタライズ導体層14が被着形成された下部絶縁層11と、この下部絶縁層11の上面に搭載部11ａを取り囲むようにして積層され、その上面に金属蓋体（図示せず）を接合するための封止用メタライズ層15が被着形成された枠状の上部絶縁層12とから構成されている。そして、下部絶縁層11の搭載部11ａに電子部品Ｅを搭載するとともに電子部品Ｅの各電極を例えば半田や金からなるバンプＢを介してメタライズ導体層14に電気的に接続し、しかる後、封止用メタライズ層15の上面に金属蓋体を金−錫合金等のろう材を介して接合して電子部品搭載用基板と金属蓋体とからなる容器の内部に電子部品Ｅを気密に封止することにより電子装置となる。
【０００３】
また、この電子部品搭載用基板の下部絶縁層11および上部絶縁層12の外周側面には、それぞれの絶縁層を上下に貫通し、互いに連なった切り欠き部13・16が各メタライズ導体層14と対応するようにして形成されており、各メタライズ導体層14は下部絶縁層11に形成された切り欠き部13の表面を介して下部絶縁層11の下面に導出している。さらに、上部絶縁層12に形成された切り欠き部16のうち選択されたものの表面に接続用メタライズ層17を被着させることにより、封止用メタライズ層15がメタライズ導体層14の１つに電気的に接続されている。そして、電子部品Ｅを搭載して電子装置となした後、封止用メタライズ層15が接続されたメタライズ導体層14を例えばグランド電位に接続することにより、金属蓋体をグランド電位となし、これにより電子部品Ｅに対するグランドの安定性やシールド性を高めることを可能としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の電子部品搭載用基板では、上部絶縁層12に切り欠き部16が形成されており、この切り欠き部16の開口が上部絶縁層12の上面に露出していることから、その開口の分だけ上部絶縁層12の上面における封止幅が狭いものとなるため、電子部品搭載用基板と金属蓋体とから成る容器の気密信頼性が低下してしまうという問題点を有していた。
【０００５】
そこで、図８（ａ）に上面図で、図８（ｂ）に図８（ａ）のＡ−Ａ断面図で示すように、下部絶縁層11のみに切り欠き部13を設けるとともに上部絶縁層12に直径が0.1 〜0.3 ｍｍ程度のビアホール18を設け、このビアホール18内にメタライズ導体柱19を充填することによって、封止用メタライズ層15とメタライズ導体層14の１つとをメタライズ導体柱19を介して電気的に接続してなる電子部品搭載用基板が提案されている。この電子部品搭載用基板によれば、封止用メタライズ層15が被着形成された上部絶縁層12に切り欠き部が形成されていないので、切り欠き部により上部絶縁層12の上面における封止幅が狭いものとなることはない。
【０００６】
なお、このような従来の電子部品搭載用基板は、下部絶縁層11および上部絶縁層12が酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックス材料から形成されており、メタライズ導体層14および封止用メタライズ層15ならびにメタライズ導体柱19がタングステンやモリブデン等の高融点金属メタライズから形成されている。そして、このような電子部品搭載用基板は一般的には、適当な打ち抜き加工およびメタライズペーストの印刷を施した複数のセラミックグリーンシートを積層した後、これを高温で焼成することによって製作されている。
【０００７】
しかしながら、近時の電子装置の小型化の動きに伴い、電子部品搭載用基板はその大きさが１〜２ｍｍ角程度の極めて小さなものとなってきており、そのため、上部絶縁層12の上面における封止幅も0.2 〜0.4 ｍｍ程度と極めて狭いものとなってきている。そして、このように封止幅が極めて狭いものとなった上部絶縁層12にビアホール18を設けると、ビアホール18に充填されたメタライズ導体柱19から上部絶縁層12の内周面および外周面までの厚みが0.15ｍｍ以下の極めて薄いものとなってしまい、その結果、焼成時にメタライズ導体柱19と上部絶縁層12の熱膨張係数の相違に起因して発生する熱応力により上部絶縁層12が幅方向に押し広げられてメタライズ導体柱19から上部絶縁層12の内周面および外周面にかけてクラックが発生してしまうため、やはり気密信頼性が低下してしまうという問題点を誘発した。
【０００８】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、上部絶縁層の上面に十分な封止幅を確保することができるとともに上部絶縁層にクラックが発生することのない、気密信頼性に優れる電子部品搭載用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】
本発明の電子部品搭載用基板は、上面に電子部品を搭載するための搭載部を有するとともに該搭載部から下面にかけて前記電子部品の電極を外部に接続するための複数のメタライズ導体層が被着形成されてなる下部絶縁層と、該下部絶縁層上に前記搭載部を取り囲むようにして積層され、その上面に蓋体を接合するための封止用メタライズ層が被着形成されてなる枠状の上部絶縁層とを具備する電子部品搭載用基板であって、前記上部絶縁層の内周面または外周面に該上部絶縁層を上下に貫通する切り欠き部を形成するとともに、該切り欠き部に前記メタライズ導体層と前記封止用メタライズ層とを電気的に接続するメタライズ導体柱を、その上端面が前記上部絶縁層の上面に対し同一面となるように、かつ、その側面が前記上部絶縁層の内周側または外周側に露出されるように埋設して、前記上部絶縁層の上面および前記メタライズ導体柱の上端面の幅を前記蓋体が接合される封止幅としたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の電子部品搭載用基板によれば、上部絶縁層の内周面および／または外周面に、この上部絶縁層を上下に貫通する切り欠き部を形成するとともに、この切り欠き部内にメタライズ導体層と封止用メタライズ層とを接続するメタライズ導体柱を、切り欠き部を埋めてその上端面が上部絶縁層の上面、すなわち封止面に対し同一面となるように埋設していることから、上部絶縁層の上面における切り欠き部による開口はメタライズ導体柱により塞がれているため、切り欠き部によって封止幅が狭いものとなってしまうことはない。また、メタライズ導体柱は上部絶縁層の内周面および／または外周面に形成された切り欠き部に形成されていることから、基板の焼成時に発生する熱応力により上部絶縁層が幅方向に押し広げられることはなく、従って、ビアホール中にメタライズ導体柱を形成した場合のようなクラックが上部絶縁層に発生することもない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の電子部品搭載用基板を添付の図面を基に説明する。
【００１２】
図１（ａ）は本発明の電子部品搭載用基板の実施の形態の一例を示した上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。これらの図において１は下部絶縁層、２は上部絶縁層であり、下部絶縁層１の上面外周部に上部絶縁層２が積層一体化されることによって本発明の電子部品搭載用基板が形成されている。
【００１３】
下部絶縁層１は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスからなる例えばその大きさが１〜２mm角程度のほぼ四角平板であり、電子部品Ｅを支持するための支持体として機能する。そして、その上面中央部には電子部品Ｅを搭載するための搭載部１ａを有しており、この搭載部１ａには電子部品Ｅが搭載される。
【００１４】
また、下部絶縁層１にはその側面に直径が0.1 〜0.3 ｍｍ程度の半円状の切り欠き部３が複数形成されている。そして、搭載部１ａ上面からこの切り欠き部３の表面を介して下部絶縁層１の下面にかけてはタングステンやモリブデン等の金属粉末メタライズから成る複数のメタライズ導体層４が被着形成されている。
【００１５】
メタライズ導体層４は電子部品Ｅの各電極を外部に電気的に導出するための導電路として機能し、その搭載部１ａ部位には電子部品Ｅの電極が例えば半田や金から成るバンプＢを介して電気的に接続される。そして、メタライズ導体層４の下部絶縁層１の下面に導出した部位は、外部電気回路基板（不図示）の配線導体に例えば半田を介して電気的に接続される。
【００１６】
なお、メタライズ導体層４は、その露出する表面にニッケル・金等の耐食性に優れ、かつ半田との濡れ性に優れる金属をめっき法により１〜20μｍの厚みに被着させておくと、メタライズ導体層４の酸化腐食を有効に防止することができるとともに、メタライズ導体層４と電子部品Ｅや外部電気回路基板の配線導体との接続を強固なものとなすことができる。従って、メタライズ導体層４の表面には、ニッケル・金等の耐食性に優れ、かつ半田との濡れ性に優れる金属をめっき法により１〜20μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００１７】
また、下部絶縁層１の上面外周部に積層された上部絶縁層２は、下部絶縁基体１と同質のセラミックスからなる例えば略四角枠状であり、その上面の幅すなわち封止幅が例えば0.2 〜0.4 ｍｍ程度と狭くなっている。この上部絶縁層２はその内周面と下部絶縁層１の上面との間で電子部品Ｅを収容するための空所を形成するものであり、この空所内に電子部品Ｅが収容される。
【００１８】
さらに、上部絶縁層２の上面には、タングステンやモリブデン等の金属粉末メタライズから成る封止用メタライズ層５が被着形成されている。
【００１９】
封止用メタライズ層５は上部絶縁層２上に金属蓋体等（図示せず）を接合するための下地金属として機能し、その上面には金属蓋体等が金−錫合金や半田等のろう材を介して接合される。そして、これにより本発明の電子部品搭載用基板と金属蓋体とからなる容器の内部に電子部品Ｅが気密に封止されることとなる。
【００２０】
上部絶縁層２にはまた、これを上下に貫通する、直径が0.1 〜0.3 ｍｍ程度の例えば略半円状の切り欠き部６がその内周面に形成されている。
【００２１】
切り欠き部６は、下部絶縁層１のメタライズ導体層４のうち選択されたものに対応する位置に形成されており、この切り欠き部６内にはタングステンやモリブデン等の金属粉末メタライズからなるメタライズ導体柱７が充填されている。
【００２２】
この場合、切り欠き部６はメタライズ導体柱７で埋められており、メタライズ導体柱７はその上端面が上部絶縁層２の上面に対し同一面となるように埋設されていることから、切り欠き部６により上部絶縁層２の上面の幅すなわち封止幅が狭いものとなってしまうことはない。また、メタライズ導体柱７は上部絶縁層２の内周面に形成された切り欠き部６内に形成されていることから、上部絶縁層に設けたビアホール内に形成される場合のように基板を焼成する際に発生する熱応力によって上部絶縁層２を幅方向に押し広げて上部絶縁層２にクラックを発生させるようなこともない。従って、基板の気密信頼性が低下するようなことはない。
【００２３】
メタライズ導体柱７は、封止用メタライズ層５を選択されたメタライズ導体層４に電気的に接続する作用をなし、その上端面が封止用メタライズ層５に、その下端面がメタライズ導体層４に接続されている。
【００２４】
そして、封止用メタライズ層５がメタライズ導体柱７を介してメタライズ導体層４のうちの１つに電気的に接続されていることから、このメタライズ導体層４を例えばグランド電位に接続すれば、封止用メタライズ層５がグランド電位に接続されることとなる。
【００２５】
なお、封止用メタライズ層５およびメタライズ導体柱７は、その露出する表面に、ニッケル・金等の耐食性に優れ、かつろう材との濡れ性に優れる金属をめっき法により１〜20μｍの厚みに被着させておくと、封止用メタライズ層５およびメタライズ導体柱７の酸化腐食を有効に防止することができるとともに、封止用メタライズ層５と金属蓋体との接合を強固なものとなすことができる。従って、封止用メタライズ層５およびメタライズ導体柱７の表面には、ニッケル・金等の耐食性に優れ、かつろう材との濡れ性に優れる金属をめっき法により１〜20μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００２６】
次に、上述の実施の形態の一例の電子部品搭載用基板を製造する方法について、工程毎の要部斜視図である図２（ａ−１）・（ａ−２）〜（ｅ）を基に説明する。
【００２７】
まず、図２（ａ−１）および（ａ−２）に示すように、下部絶縁層１となる領域がその外周を区画する仮想線Ｌ１を介して多数個一体的に配列されたセラミックグリーンシートＧ１と、上部絶縁層２となる領域がその外周を区画する仮想線Ｌ２および内周を区画する仮想線Ｌ３を介して多数個一体的に配列されたセラミックグリーンシートＧ２とを準備するとともに、セラミックグリーンシートＧ１の仮想線Ｌ１上に切り欠き部３となる円形の貫通孔Ｈ１を、セラミックグリーンシートＧ２の仮想線Ｌ３上に切り欠き部６となる円形の貫通孔Ｈ２をそれぞれ穿孔する。
【００２８】
なお、セラミックグリーンシートＧ１・Ｇ２は、例えば下部絶縁層１および上部絶縁層２が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、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・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を採用してシート状に成形することによって製作される。また、貫通孔Ｈ１・Ｈ２は、従来周知の打ち抜き法やレーザ加工法を採用することによって穿孔される。
【００２９】
次に、図２（ｂ−１）および（ｂ−２）に示すように、セラミックグリーンシートＧ１の貫通孔Ｈ１の内壁にメタライズ導体層４の切り欠き部３表面部位となる金属ペーストＰ１を塗布するとともに、セラミックグリーンシートＧ２の貫通孔Ｈ２内にメタライズ導体柱７となる金属ペーストＰ２を充填する。
【００３０】
メタライズ導体層４およびメタライズ導体柱７となる金属ペーストＰ１・Ｐ２は、例えばメタライズ導体層４およびメタライズ柱導体７がタングステンメタライズからなる場合であれば、タングステン粉末に適当な有機バインダ・溶剤を添加混合することにより得られる。また、これらの金属ペーストＰ１の塗布やＰ２の充填は、吸引法や圧入法を採用して行なえばよい。
【００３１】
次に、図２（ｃ−２）に示すように、セラミックグリーンシートＧ２の仮想線Ｌ３に沿って貫通孔Ｈ３を従来周知の打ち抜き法を採用して穿孔する。このとき、貫通孔Ｈ２および金属ペーストＰ２のほぼ半分が打ち抜かれて、貫通孔Ｈ３の内壁に金属ペーストＰ２が充填された半円状の切り欠き部が形成される。
【００３２】
次に、図２（ｄ−１）および（ｄ−２）に示すように、セラミックグリーンシートＧ１の上面および下面に貫通孔Ｈ１を覆うようにしてメタライズ導体層４の上下面部位となる金属ペーストＰ３を印刷塗布するとともに、セラミックグリーンシートＧ２の上面に金属ペーストＰ２を覆うようにして封止用メタライズ層５となる金属ペーストＰ４を印刷塗布する。なお、金属ペーストＰ３やＰ４には金属ペーストＰ１やＰ２と同様のものを用いればよい。また、金属ペーストＰ３・Ｐ４の印刷塗布は従来周知のスクリーン印刷法を採用して行なえばよい。
【００３３】
そして、図２（ｅ）に示すように、セラミックグリーンシートＧ１の上面にセラミックグリーンシートＧ２を仮想線Ｌ１とＬ２とが実質的に一致するようにして積層するとともに、これを還元雰囲気中において約1600℃の温度で焼成し、しかる後、必要に応じてメタライズ導体層４および封止用メタライズ層５ならびにメタライズ導体柱７の露出表面に電解めっき法や無電解めっき法によりニッケルめっきおよび金めっきを施した後、仮想線Ｌ１に沿って分割すれば、図１（ａ）および（ｂ）に示す電子部品搭載用基板が得られる。
【００３４】
かくして、本発明の電子部品搭載用基板によれば、極めて小型であっても十分な封止幅を有するとともに上部絶縁層２にクラックが発生することのない気密信頼性の高い電子部品搭載用基板を提供することができる。
【００３５】
なお、本発明は上述の実施の形態の一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。例えば、上述の実施の形態の一例では上部絶縁層２に設けた切り欠き部６は上部絶縁層２の内周面に形成されていたが、図３に断面図で示すように、メタライズ導体柱７で埋められた切り欠き部６は上部絶縁層２の外周面に設けてもよい。
【００３６】
また、上述の実施の形態の一例では切り欠き部６およびメタライズ導体柱７の断面形状は略半円形であったが、その形状は四角形や三角形、半楕円形等の種々の形状であってもよい。
【００３７】
また、上述の実施の形態の一例ではメタライズ導体層４は下部絶縁層１に形成された切り欠き部３の表面に被着されるように形成されていたが、メタライズ導体層４は、図４に断面図で示すように、下部絶縁層１に形成された切り欠き部３の内部に充填されるように形成されていてもよい。
【００３８】
さらに、上述の実施の形態の一例では封止用メタライズ層５はメタライズ導体層４のうちの１つに接続されていたが、封止用メタライズ層５は、図５に上面図で示すように、メタライズ導体層４のうち同電位となる２つのメタライズ導体層４にそれぞれメタライズ導体柱６を介して接続されていてもよいし、３つ以上のメタライズ導体層４に接続されていてもよい。
【００３９】
またさらに、上述の実施の形態の一例では下部絶縁層１は１層の絶縁層から形成されていたが、下部絶縁層１は、図６に断面図で示すように、搭載部１ａを有する絶縁層１Ａと、上面にメタライズ導体層４が被着形成され、搭載部１ａを取り囲む枠状の絶縁層１Ｂとの２層の絶縁層から形成されていてもよいし、あるいは３層以上の絶縁層から形成されていてもよい。この場合には、搭載される電子部品Ｅとメタライズ導体層４との接続は、通常はボンディングワイヤＷを介して行なわれることとなる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の電子部品搭載用基板によれば、上部絶縁層の内周面および／または外周面にこの上部絶縁層を上下に貫通する切り欠き部を形成するとともに、この切り欠き部にメタライズ導体層と封止用メタライズ層とを接続するメタライズ導体柱をその上端面が上部絶縁層の上面に対し同一面となるように埋設していることから、極めて小型の電子部品搭載用基板であっても、切り欠き部によって封止幅が狭いものとなってしまうことはない。また、メタライズ導体柱は上部絶縁層の内周面および／または外周面に形成された切り欠き部に充填されて形成されていることから、ビアホール内に形成する場合とは異なり、基板の焼成時に発生する熱応力により上部絶縁層を幅方向に押し広げて上部絶縁層にクラックを発生させることもない。従って、本発明の電子部品搭載用基板によれば、極めて小型であって気密信頼性に優れた電子部品搭載用基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の電子部品搭載用基板の実施の形態の一例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す電子部品搭載用基板のＡ−Ａ断面図である。
【図２】（ａ−１）・（ａ−２）〜（ｅ）は、それぞれ図１（ａ）および（ｂ）に示す電子部品搭載用基板の製造方法を説明するための工程毎の要部斜視図である。
【図３】本発明の電子部品搭載用基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図４】本発明の電子部品搭載用基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図５】本発明の電子部品搭載用基板の実施の形態の他の例を示す上面図である。
【図６】本発明の電子部品搭載用基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図７】（ａ）は従来の電子部品搭載用基板を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す電子部品搭載用基板のＡ−Ａ断面図である。
【図８】（ａ）は従来の電子部品搭載用基板を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す電子部品搭載用基板のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・下部絶縁層
１ａ・・・・搭載部
２・・・・・上部絶縁層
４・・・・・メタライズ導体層
５・・・・・封止用メタライズ層
６・・・・・上部絶縁層２に形成された切り欠き部
７・・・・・メタライズ導体柱
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や水晶振動子・表面弾性波素子等の電子部品を搭載するための電子部品搭載用基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子や水晶振動子・表面弾性波素子等の電子部品を搭載するための電子部品搭載用基板は、例えば図７（ａ）に上面図で、図７（ｂ）に図７（ａ）のＡ−Ａ断面図で示すように、上面中央部に電子部品Ｅを搭載するための搭載部11ａを有するとともにこの搭載部11ａから下面にかけて導出する複数のメタライズ導体層14が被着形成された下部絶縁層11と、この下部絶縁層11の上面に搭載部11ａを取り囲むようにして積層され、その上面に金属蓋体（図示せず）を接合するための封止用メタライズ層15が被着形成された枠状の上部絶縁層12とから構成されている。そして、下部絶縁層11の搭載部11ａに電子部品Ｅを搭載するとともに電子部品Ｅの各電極を例えば半田や金からなるバンプＢを介してメタライズ導体層14に電気的に接続し、しかる後、封止用メタライズ層15の上面に金属蓋体を金−錫合金等のろう材を介して接合して電子部品搭載用基板と金属蓋体とからなる容器の内部に電子部品Ｅを気密に封止することにより電子装置となる。
【０００３】
また、この電子部品搭載用基板の下部絶縁層11および上部絶縁層12の外周側面には、それぞれの絶縁層を上下に貫通し、互いに連なった切り欠き部13・16が各メタライズ導体層14と対応するようにして形成されており、各メタライズ導体層14は下部絶縁層11に形成された切り欠き部13の表面を介して下部絶縁層11の下面に導出している。さらに、上部絶縁層12に形成された切り欠き部16のうち選択されたものの表面に接続用メタライズ層17を被着させることにより、封止用メタライズ層15がメタライズ導体層14の１つに電気的に接続されている。そして、電子部品Ｅを搭載して電子装置となした後、封止用メタライズ層15が接続されたメタライズ導体層14を例えばグランド電位に接続することにより、金属蓋体をグランド電位となし、これにより電子部品Ｅに対するグランドの安定性やシールド性を高めることを可能としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の電子部品搭載用基板では、上部絶縁層12に切り欠き部16が形成されており、この切り欠き部16の開口が上部絶縁層12の上面に露出していることから、その開口の分だけ上部絶縁層12の上面における封止幅が狭いものとなるため、電子部品搭載用基板と金属蓋体とから成る容器の気密信頼性が低下してしまうという問題点を有していた。
【０００５】
そこで、図８（ａ）に上面図で、図８（ｂ）に図８（ａ）のＡ−Ａ断面図で示すように、下部絶縁層11のみに切り欠き部13を設けるとともに上部絶縁層12に直径が0.1 〜0.3 ｍｍ程度のビアホール18を設け、このビアホール18内にメタライズ導体柱19を充填することによって、封止用メタライズ層15とメタライズ導体層14の１つとをメタライズ導体柱19を介して電気的に接続してなる電子部品搭載用基板が提案されている。この電子部品搭載用基板によれば、封止用メタライズ層15が被着形成された上部絶縁層12に切り欠き部が形成されていないので、切り欠き部により上部絶縁層12の上面における封止幅が狭いものとなることはない。
【０００６】
なお、このような従来の電子部品搭載用基板は、下部絶縁層11および上部絶縁層12が酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックス材料から形成されており、メタライズ導体層14および封止用メタライズ層15ならびにメタライズ導体柱19がタングステンやモリブデン等の高融点金属メタライズから形成されている。そして、このような電子部品搭載用基板は一般的には、適当な打ち抜き加工およびメタライズペーストの印刷を施した複数のセラミックグリーンシートを積層した後、これを高温で焼成することによって製作されている。
【０００７】
しかしながら、近時の電子装置の小型化の動きに伴い、電子部品搭載用基板はその大きさが１〜２ｍｍ角程度の極めて小さなものとなってきており、そのため、上部絶縁層12の上面における封止幅も0.2 〜0.4 ｍｍ程度と極めて狭いものとなってきている。そして、このように封止幅が極めて狭いものとなった上部絶縁層12にビアホール18を設けると、ビアホール18に充填されたメタライズ導体柱19から上部絶縁層12の内周面および外周面までの厚みが0.15ｍｍ以下の極めて薄いものとなってしまい、その結果、焼成時にメタライズ導体柱19と上部絶縁層12の熱膨張係数の相違に起因して発生する熱応力により上部絶縁層12が幅方向に押し広げられてメタライズ導体柱19から上部絶縁層12の内周面および外周面にかけてクラックが発生してしまうため、やはり気密信頼性が低下してしまうという問題点を誘発した。
【０００８】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、上部絶縁層の上面に十分な封止幅を確保することができるとともに上部絶縁層にクラックが発生することのない、気密信頼性に優れる電子部品搭載用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】
本発明の電子部品搭載用基板は、上面に電子部品を搭載するための搭載部を有するとともに該搭載部から下面にかけて前記電子部品の電極を外部に接続するための複数のメタライズ導体層が被着形成されてなる下部絶縁層と、該下部絶縁層上に前記搭載部を取り囲むようにして積層され、その上面に蓋体を接合するための封止用メタライズ層が被着形成されてなる枠状の上部絶縁層とを具備する電子部品搭載用基板であって、前記上部絶縁層の内周面または外周面に該上部絶縁層を上下に貫通する切り欠き部を形成するとともに、該切り欠き部に前記メタライズ導体層と前記封止用メタライズ層とを電気的に接続するメタライズ導体柱を、その上端面が前記上部絶縁層の上面に対し同一面となるように、かつ、その側面が前記上部絶縁層の内周側または外周側に露出されるように埋設して、前記上部絶縁層の上面および前記メタライズ導体柱の上端面の幅を前記蓋体が接合される封止幅としたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の電子部品搭載用基板によれば、上部絶縁層の内周面および／または外周面に、この上部絶縁層を上下に貫通する切り欠き部を形成するとともに、この切り欠き部内にメタライズ導体層と封止用メタライズ層とを接続するメタライズ導体柱を、切り欠き部を埋めてその上端面が上部絶縁層の上面、すなわち封止面に対し同一面となるように埋設していることから、上部絶縁層の上面における切り欠き部による開口はメタライズ導体柱により塞がれているため、切り欠き部によって封止幅が狭いものとなってしまうことはない。また、メタライズ導体柱は上部絶縁層の内周面および／または外周面に形成された切り欠き部に形成されていることから、基板の焼成時に発生する熱応力により上部絶縁層が幅方向に押し広げられることはなく、従って、ビアホール中にメタライズ導体柱を形成した場合のようなクラックが上部絶縁層に発生することもない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の電子部品搭載用基板を添付の図面を基に説明する。
【００１２】
図１（ａ）は本発明の電子部品搭載用基板の実施の形態の一例を示した上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。これらの図において１は下部絶縁層、２は上部絶縁層であり、下部絶縁層１の上面外周部に上部絶縁層２が積層一体化されることによって本発明の電子部品搭載用基板が形成されている。
【００１３】
下部絶縁層１は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスからなる例えばその大きさが１〜２mm角程度のほぼ四角平板であり、電子部品Ｅを支持するための支持体として機能する。そして、その上面中央部には電子部品Ｅを搭載するための搭載部１ａを有しており、この搭載部１ａには電子部品Ｅが搭載される。
【００１４】
また、下部絶縁層１にはその側面に直径が0.1 〜0.3 ｍｍ程度の半円状の切り欠き部３が複数形成されている。そして、搭載部１ａ上面からこの切り欠き部３の表面を介して下部絶縁層１の下面にかけてはタングステンやモリブデン等の金属粉末メタライズから成る複数のメタライズ導体層４が被着形成されている。
【００１５】
メタライズ導体層４は電子部品Ｅの各電極を外部に電気的に導出するための導電路として機能し、その搭載部１ａ部位には電子部品Ｅの電極が例えば半田や金から成るバンプＢを介して電気的に接続される。そして、メタライズ導体層４の下部絶縁層１の下面に導出した部位は、外部電気回路基板（不図示）の配線導体に例えば半田を介して電気的に接続される。
【００１６】
なお、メタライズ導体層４は、その露出する表面にニッケル・金等の耐食性に優れ、かつ半田との濡れ性に優れる金属をめっき法により１〜20μｍの厚みに被着させておくと、メタライズ導体層４の酸化腐食を有効に防止することができるとともに、メタライズ導体層４と電子部品Ｅや外部電気回路基板の配線導体との接続を強固なものとなすことができる。従って、メタライズ導体層４の表面には、ニッケル・金等の耐食性に優れ、かつ半田との濡れ性に優れる金属をめっき法により１〜20μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００１７】
また、下部絶縁層１の上面外周部に積層された上部絶縁層２は、下部絶縁基体１と同質のセラミックスからなる例えば略四角枠状であり、その上面の幅すなわち封止幅が例えば0.2 〜0.4 ｍｍ程度と狭くなっている。この上部絶縁層２はその内周面と下部絶縁層１の上面との間で電子部品Ｅを収容するための空所を形成するものであり、この空所内に電子部品Ｅが収容される。
【００１８】
さらに、上部絶縁層２の上面には、タングステンやモリブデン等の金属粉末メタライズから成る封止用メタライズ層５が被着形成されている。
【００１９】
封止用メタライズ層５は上部絶縁層２上に金属蓋体等（図示せず）を接合するための下地金属として機能し、その上面には金属蓋体等が金−錫合金や半田等のろう材を介して接合される。そして、これにより本発明の電子部品搭載用基板と金属蓋体とからなる容器の内部に電子部品Ｅが気密に封止されることとなる。
【００２０】
上部絶縁層２にはまた、これを上下に貫通する、直径が0.1 〜0.3 ｍｍ程度の例えば略半円状の切り欠き部６がその内周面に形成されている。
【００２１】
切り欠き部６は、下部絶縁層１のメタライズ導体層４のうち選択されたものに対応する位置に形成されており、この切り欠き部６内にはタングステンやモリブデン等の金属粉末メタライズからなるメタライズ導体柱７が充填されている。
【００２２】
この場合、切り欠き部６はメタライズ導体柱７で埋められており、メタライズ導体柱７はその上端面が上部絶縁層２の上面に対し同一面となるように埋設されていることから、切り欠き部６により上部絶縁層２の上面の幅すなわち封止幅が狭いものとなってしまうことはない。また、メタライズ導体柱７は上部絶縁層２の内周面に形成された切り欠き部６内に形成されていることから、上部絶縁層に設けたビアホール内に形成される場合のように基板を焼成する際に発生する熱応力によって上部絶縁層２を幅方向に押し広げて上部絶縁層２にクラックを発生させるようなこともない。従って、基板の気密信頼性が低下するようなことはない。
【００２３】
メタライズ導体柱７は、封止用メタライズ層５を選択されたメタライズ導体層４に電気的に接続する作用をなし、その上端面が封止用メタライズ層５に、その下端面がメタライズ導体層４に接続されている。
【００２４】
そして、封止用メタライズ層５がメタライズ導体柱７を介してメタライズ導体層４のうちの１つに電気的に接続されていることから、このメタライズ導体層４を例えばグランド電位に接続すれば、封止用メタライズ層５がグランド電位に接続されることとなる。
【００２５】
なお、封止用メタライズ層５およびメタライズ導体柱７は、その露出する表面に、ニッケル・金等の耐食性に優れ、かつろう材との濡れ性に優れる金属をめっき法により１〜20μｍの厚みに被着させておくと、封止用メタライズ層５およびメタライズ導体柱７の酸化腐食を有効に防止することができるとともに、封止用メタライズ層５と金属蓋体との接合を強固なものとなすことができる。従って、封止用メタライズ層５およびメタライズ導体柱７の表面には、ニッケル・金等の耐食性に優れ、かつろう材との濡れ性に優れる金属をめっき法により１〜20μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００２６】
次に、上述の実施の形態の一例の電子部品搭載用基板を製造する方法について、工程毎の要部斜視図である図２（ａ−１）・（ａ−２）〜（ｅ）を基に説明する。
【００２７】
まず、図２（ａ−１）および（ａ−２）に示すように、下部絶縁層１となる領域がその外周を区画する仮想線Ｌ１を介して多数個一体的に配列されたセラミックグリーンシートＧ１と、上部絶縁層２となる領域がその外周を区画する仮想線Ｌ２および内周を区画する仮想線Ｌ３を介して多数個一体的に配列されたセラミックグリーンシートＧ２とを準備するとともに、セラミックグリーンシートＧ１の仮想線Ｌ１上に切り欠き部３となる円形の貫通孔Ｈ１を、セラミックグリーンシートＧ２の仮想線Ｌ３上に切り欠き部６となる円形の貫通孔Ｈ２をそれぞれ穿孔する。
【００２８】
なお、セラミックグリーンシートＧ１・Ｇ２は、例えば下部絶縁層１および上部絶縁層２が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、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・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を採用してシート状に成形することによって製作される。また、貫通孔Ｈ１・Ｈ２は、従来周知の打ち抜き法やレーザ加工法を採用することによって穿孔される。
【００２９】
次に、図２（ｂ−１）および（ｂ−２）に示すように、セラミックグリーンシートＧ１の貫通孔Ｈ１の内壁にメタライズ導体層４の切り欠き部３表面部位となる金属ペーストＰ１を塗布するとともに、セラミックグリーンシートＧ２の貫通孔Ｈ２内にメタライズ導体柱７となる金属ペーストＰ２を充填する。
【００３０】
メタライズ導体層４およびメタライズ導体柱７となる金属ペーストＰ１・Ｐ２は、例えばメタライズ導体層４およびメタライズ柱導体７がタングステンメタライズからなる場合であれば、タングステン粉末に適当な有機バインダ・溶剤を添加混合することにより得られる。また、これらの金属ペーストＰ１の塗布やＰ２の充填は、吸引法や圧入法を採用して行なえばよい。
【００３１】
次に、図２（ｃ−２）に示すように、セラミックグリーンシートＧ２の仮想線Ｌ３に沿って貫通孔Ｈ３を従来周知の打ち抜き法を採用して穿孔する。このとき、貫通孔Ｈ２および金属ペーストＰ２のほぼ半分が打ち抜かれて、貫通孔Ｈ３の内壁に金属ペーストＰ２が充填された半円状の切り欠き部が形成される。
【００３２】
次に、図２（ｄ−１）および（ｄ−２）に示すように、セラミックグリーンシートＧ１の上面および下面に貫通孔Ｈ１を覆うようにしてメタライズ導体層４の上下面部位となる金属ペーストＰ３を印刷塗布するとともに、セラミックグリーンシートＧ２の上面に金属ペーストＰ２を覆うようにして封止用メタライズ層５となる金属ペーストＰ４を印刷塗布する。なお、金属ペーストＰ３やＰ４には金属ペーストＰ１やＰ２と同様のものを用いればよい。また、金属ペーストＰ３・Ｐ４の印刷塗布は従来周知のスクリーン印刷法を採用して行なえばよい。
【００３３】
そして、図２（ｅ）に示すように、セラミックグリーンシートＧ１の上面にセラミックグリーンシートＧ２を仮想線Ｌ１とＬ２とが実質的に一致するようにして積層するとともに、これを還元雰囲気中において約1600℃の温度で焼成し、しかる後、必要に応じてメタライズ導体層４および封止用メタライズ層５ならびにメタライズ導体柱７の露出表面に電解めっき法や無電解めっき法によりニッケルめっきおよび金めっきを施した後、仮想線Ｌ１に沿って分割すれば、図１（ａ）および（ｂ）に示す電子部品搭載用基板が得られる。
【００３４】
かくして、本発明の電子部品搭載用基板によれば、極めて小型であっても十分な封止幅を有するとともに上部絶縁層２にクラックが発生することのない気密信頼性の高い電子部品搭載用基板を提供することができる。
【００３５】
なお、本発明は上述の実施の形態の一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。例えば、上述の実施の形態の一例では上部絶縁層２に設けた切り欠き部６は上部絶縁層２の内周面に形成されていたが、図３に断面図で示すように、メタライズ導体柱７で埋められた切り欠き部６は上部絶縁層２の外周面に設けてもよい。
【００３６】
また、上述の実施の形態の一例では切り欠き部６およびメタライズ導体柱７の断面形状は略半円形であったが、その形状は四角形や三角形、半楕円形等の種々の形状であってもよい。
【００３７】
また、上述の実施の形態の一例ではメタライズ導体層４は下部絶縁層１に形成された切り欠き部３の表面に被着されるように形成されていたが、メタライズ導体層４は、図４に断面図で示すように、下部絶縁層１に形成された切り欠き部３の内部に充填されるように形成されていてもよい。
【００３８】
さらに、上述の実施の形態の一例では封止用メタライズ層５はメタライズ導体層４のうちの１つに接続されていたが、封止用メタライズ層５は、図５に上面図で示すように、メタライズ導体層４のうち同電位となる２つのメタライズ導体層４にそれぞれメタライズ導体柱６を介して接続されていてもよいし、３つ以上のメタライズ導体層４に接続されていてもよい。
【００３９】
またさらに、上述の実施の形態の一例では下部絶縁層１は１層の絶縁層から形成されていたが、下部絶縁層１は、図６に断面図で示すように、搭載部１ａを有する絶縁層１Ａと、上面にメタライズ導体層４が被着形成され、搭載部１ａを取り囲む枠状の絶縁層１Ｂとの２層の絶縁層から形成されていてもよいし、あるいは３層以上の絶縁層から形成されていてもよい。この場合には、搭載される電子部品Ｅとメタライズ導体層４との接続は、通常はボンディングワイヤＷを介して行なわれることとなる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の電子部品搭載用基板によれば、上部絶縁層の内周面および／または外周面にこの上部絶縁層を上下に貫通する切り欠き部を形成するとともに、この切り欠き部にメタライズ導体層と封止用メタライズ層とを接続するメタライズ導体柱をその上端面が上部絶縁層の上面に対し同一面となるように埋設していることから、極めて小型の電子部品搭載用基板であっても、切り欠き部によって封止幅が狭いものとなってしまうことはない。また、メタライズ導体柱は上部絶縁層の内周面および／または外周面に形成された切り欠き部に充填されて形成されていることから、ビアホール内に形成する場合とは異なり、基板の焼成時に発生する熱応力により上部絶縁層を幅方向に押し広げて上部絶縁層にクラックを発生させることもない。従って、本発明の電子部品搭載用基板によれば、極めて小型であって気密信頼性に優れた電子部品搭載用基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の電子部品搭載用基板の実施の形態の一例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す電子部品搭載用基板のＡ−Ａ断面図である。
【図２】（ａ−１）・（ａ−２）〜（ｅ）は、それぞれ図１（ａ）および（ｂ）に示す電子部品搭載用基板の製造方法を説明するための工程毎の要部斜視図である。
【図３】本発明の電子部品搭載用基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図４】本発明の電子部品搭載用基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図５】本発明の電子部品搭載用基板の実施の形態の他の例を示す上面図である。
【図６】本発明の電子部品搭載用基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図７】（ａ）は従来の電子部品搭載用基板を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す電子部品搭載用基板のＡ−Ａ断面図である。
【図８】（ａ）は従来の電子部品搭載用基板を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す電子部品搭載用基板のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・下部絶縁層
１ａ・・・・搭載部
２・・・・・上部絶縁層
４・・・・・メタライズ導体層
５・・・・・封止用メタライズ層
６・・・・・上部絶縁層２に形成された切り欠き部
７・・・・・メタライズ導体柱
Claims (1)
- 上面に電子部品を搭載するための搭載部を有するとともに該搭載部から下面にかけて前記電子部品の電極を外部に接続するための複数のメタライズ導体層が被着形成されてなる下部絶縁層と、該下部絶縁層上に前記搭載部を取り囲むようにして積層され、その上面に蓋体を接合するための封止用メタライズ層が被着形成されてなる枠状の上部絶縁層とを具備する電子部品搭載用基板であって、前記上部絶縁層の内周面または外周面に該上部絶縁層を上下に貫通する切り欠き部を形成するとともに、該切り欠き部に前記メタライズ導体層と前記封止用メタライズ層とを電気的に接続するメタライズ導体柱を、その上端面が前記上部絶縁層の上面に対し同一面となるように、かつ、その側面が前記上部絶縁層の内周側または外周側に露出されるように埋設して、前記上部絶縁層の上面および前記メタライズ導体柱の上端面の幅を前記蓋体が接合される封止幅としたことを特徴とする電子部品搭載用基板。
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