JP4227477B2 - 電子部品搭載用基板、電子装置および電子部品搭載用基板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子や圧電振動子等の電子部品を搭載するための電子部品搭載用基板および電子部品搭載用基板を用いた電子装置ならびに電子部品搭載用基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体素子や圧電振動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、例えばアルミナセラミックス等の電気絶縁材料から成る略四角形の絶縁基板の上面の中央部に、電子部品が搭載される搭載部および電子部品の各電極が電気的に接続される複数の配線層を被着させるとともに、絶縁基板の下面に電子部品の電極を外部電気回路基板に電気的に接続するための電極パッドを被着形成して成る。なお、配線層と電極パッドとは、絶縁基板を貫通する貫通導体により互いに電気的に接続されており、これらの配線層、電極パッドおよび貫通導体は、例えばタングステン(W)やモリブデン(Mo)等の高融点金属のメタライズ導体から形成されている。
【0003】
そして、このような電子部品搭載用基板は、絶縁基板上面の搭載部に電子部品を搭載するとともに電子部品の電極を配線層にボンディングワイヤや導体バンプ等を介して電気的に接続した後、電子部品および複数の配線層を取り囲むように絶縁基板の上面の外周部に設けられている枠体の上面に、金属やガラス等から成る蓋体を樹脂製封止材等の封止材を介して接合することにより、内部に電子部品を気密に封止した製品としての電子装置となる。それから、この電子装置の下面等に形成された電極パッドを外部電気回路基板に半田を介して接続することによって、電子装置が外部電気回路基板に実装されるとともに電子部品の電極が外部電気回路基板に電気的に接続されることとなる。
【0004】
なお、このような電子部品搭載用基板の絶縁基板および枠体は、例えばセラミックスから成り、以下のようにして作製される。具体的には、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに、配線層、貫通導体および電極パッドとなる金属ぺーストをスクリーン印刷法等の厚膜手法により所定パターンに印刷塗布または充填する。その後、これらのセラミックグリーンシートを上下に積層してなる生セラミックスの成形体を得る。しかる後、この成形体を還元雰囲気中で、約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【0005】
また、近時、半導体素子や圧電振動子等の電子部品を搭載する電子部品搭載用基板においては、電子部品の高密度、高集積化が急激に進み、電極数も大幅に増大している。それに伴って、電子部品搭載用基板の薄型化、小型化の要求は益々強くなっており、電子部品、その電極と電気的に接続する配線層、および電気的接続手段であるボンディングワイヤ等を気密に封止する内部空間も狭くなってきている。その結果、配線層の集積度が高くなり、配線層の幅が小さくなってきているため、配線層と成る金属ペーストをセラミックグリーンシートへ印刷塗布する際にかすれが発生して電気的に断線してしまうという問題点を有していた。
【0006】
そこで、このような配線層の幅が小さく、かつ配線層の印刷塗布の際にかすれが生じても電気的な断線が発生しない信頼性の高い配線基板が提案されている(特許文献1参照)。この配線基板は、配線基板の曲がり部における配線層の幅がその両側近傍に位置する配線層の幅よりも大きく形成されているため、配線層を印刷塗布する際に曲がり部で配線層が薄くなってかすれが部分的に生じたとしても、かすれの周囲に配線層が存在しているため、電気的な断線の発生がなく、信頼性が高いものとなっている。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−158409号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載の配線基板の配線層は、曲がり部の配線層の幅をその両側近傍に位置する配線層の幅よりも大きく形成して、印刷時に曲がり部にかすれが部分的に生じてもかすれの周囲に残存パターンを残すことで配線層の電気的な断線の発生を防止しており、この残存パターンの幅が非常に狭くなると、絶縁基板および枠体と成るセラミックグリーンシートを上下に積層する際に、枠体内面の下端の下方に位置する部位に積層時の圧力が集中して、その部位の配線層と成る金属ペーストが引裂かれて電気的に断線し、電子部品の電極を外部電気回路に確実かつ正確に電気的に接続できないという問題点を有していた。
【0009】
従って、本発明は上記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、配線層が枠体内面の下端の下方に位置する部位で電気的に断線することがなくなり、電子部品の電極を外部電気回路に確実かつ正確に電気的に接続できるものとすることにある。
【0010】
本発明の電子部品搭載用基板は、電子部品の電極が接続される配線層を上面に有する絶縁基板と、該絶縁基板の上面に設けられる枠体とをセラミックグリーンシート積層法により一体形成してなり、前記配線層は、その一部が前記枠体内周の直下において前記絶縁基板の内部に位置しているとともに該一部の幅および厚みが部分的に大きいことを特徴とする。また、本発明の電子装置は、前記電子部品搭載用基板と、前記電子部品搭載用基板に対し、前記枠体の内側に搭載される電子部品とを備えている。
【0011】
また、本発明の電子部品搭載用基板の製造方法は、複数の基板用セラミックグリーンシートと開口部を有する枠体用セラミックグリーンシートとを準備する準備工程と、少なくとも一つの前記基板用セラミックグリーンシートの主面に金属ペーストを塗布する塗布工程と、前記複数の基板用セラミックグリーンシート上に前記枠体用セラミックグリーンシートを配置して前記複数の基板用セラミックグリーンシートおよび前記枠体用セラミックグリーンシートを積層する積層工程と、積層した前記複数の基板用セラミックグリーンシートおよび前記枠体用セラミックグリーンシートを焼成する焼成工程とを備え、前記塗布工程は、前記基板用セラミックグリーンシートの前記主面における、前記枠体用セラミックグリーンシートの前記開口部の内周に対応する部位に、前記内周に対応する直線で等分されるように、前記金属ペーストを部分的に幅が大きくなるように塗布するステップと、前記幅が大きくなるように塗布された前記金属ペーストの表面に金属ペーストを重ねて塗布するステップとを有する。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の電子部品搭載用基板について以下に詳細に説明する。図1は、本発明の電子部品搭載用基板について実施の形態の一例を示す断面図であり、図2は図1の電子部品搭載用基板の絶縁基板の上面から内部を経て下面にかけて形成された配線層を示す透視平面図である。これらの図において、1は絶縁基板、4は配線層、5は枠体、6は貫通導体、7は電極パッドであり、これらで電子部品2を搭載するための電子部品搭載用基板が主に構成される。
【0013】
本発明における絶縁基板1は、例えば、アルミナ質焼結体(アルミナセラミックス)等の電気絶縁材料からなる四角形状等の形状で、その上面に電子部品2を搭載するための搭載部1aを有しており、この搭載部1aに電子部品2が搭載される。
【0014】
絶縁基板1は、例えばアルミナセラミックスから成る場合、以下のように作製される。まず、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機樹脂バインダ、溶剤を添加混合して泥漿状となす。この泥漿状のペーストをドクターブレード法等によりシート状となすことにより複数枚のセラミックグリーンシート(以下、グリーンシートともいう)を得る。しかる後、これらのグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに、配線層4、貫通導体6および電極パッド7となる金属ぺーストをスクリーン印刷法等の厚膜手法により所定パターンに印刷塗布または充填する。その後、これらのグリーンシートを上下に積層して絶縁基板1となる生セラミックスの成形体を得る。しかる後、この成形体を還元雰囲気中で、約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【0015】
絶縁基板1の上面から内部を経て下面には、電子部品2の電極が電気的に接続される配線層4が形成されており、絶縁基板1の上面の外周部には搭載部1aおよび配線層4を取り囲むように封止用の蓋体を接合するための枠体5が設けられる。また、絶縁基板1の下面には図示しない外部電気回路基板に電気的に接続するための電極パッド7が形成されている。
【0016】
さらに、絶縁基板1の内部には上面に露出した配線層4と下面の電極パッド7を電気的に接続するための貫通導体6を含む配線層4が設けられている。そして、この配線層4および電極パッド7は、絶縁基板1に搭載される電子部品2の各電極を外部電気回路に電気的に接続するための導電路として機能する。配線層4には電子部品2の各電極が例えばボンディングワイヤ3を介して接続され、電極パッド7は図示しない外部電気回路基板の配線導体に例えば半田等の導電性接着材を介して接続される。
【0017】
これらの配線層4、貫通導体6および電極パッド7は、WやMo等の高融点金属粉末に適当な有機バインダ、溶剤を添加混合して得たメタライズペーストを、絶縁基板1用のグリーンシートにスクリーン印刷法により印刷塗布し、グリーンシートとともに焼成することによって、絶縁基板1の上下面および内部に被着形成される。
【0018】
また、配線層4および電極パッド7の露出表面には、1〜10μm程度の厚みのニッケル(Ni)メッキ層および0.1〜3μm程度の厚みの金(Au)メッキ層が順次被着されている。このNiメッキ層およびAuメッキ層により、配線層4および電極パッド7の露出表面の酸化腐食が有効に防止されるとともに、配線層4とボンディングワイヤ3との接続や電極パッド7と半田との接続が容易かつ強固になる。
【0019】
枠体5は絶縁基板1と同じグリーンシートに、打ちぬき金型を使用して、電子部品2の搭載部1aや電子部品2の電極が電気的に接続される配線層4などの蓋体で気密封止される部分を打ち抜くことで、枠体5となるグリーンシートの中央部に開口部を形成する。これを絶縁基板1となるグリーンシート上に積層し、絶縁基板1となるグリーンシートと共に焼成することによって、枠体5および絶縁基板1が形成される。
【0020】
これにより、枠体5は絶縁基板1の上面の外周部に搭載部1aおよび配線層4を取り囲むように設けられることとなり、また配線層4は貫通導体6を介して外部の電極パッド7に接続されることとなる。
【0021】
そして、本発明では、図3,図4の配線層4の要部拡大断面図,要部拡大平面図に示すように、枠体5内面の下端の下方に位置する部位の配線層4は、絶縁基板1の内部の部位で枠体5の内面の下端の下方に位置する部位の幅Waおよび厚みTaがその残部の幅Wb,厚みTbよりも大きいことから、枠体5内面の下端の下方に位置する部位の配線層4において、配線層4となる金属ペーストを印刷塗布した際にかすれが発生したとしても、そのかすれの部位は重ねて厚く塗布された金属ペーストによって消失し、かすれの発生がなかった部位は金属ペーストが重ねて印刷塗布されて厚みが厚くなる。これにより、枠体5内面の下端の下方に位置する部位の配線層4となる金属ペースト層に、絶縁基板1および枠体5と成るグリーンシートを上下に積層する際の圧力が集中しても、幅および厚みが大きい金属ペースト層は耐圧が大きいため引き裂かれて電気的に断線することはなく、電子部品2の電極を外部電気回路に確実かつ正確に電気的に接続させることができる。
【0022】
また、配線層4の枠体5内面の下端の下方に位置する部位の幅Waは、0.05〜0.2mmが好ましい。幅Waが0.05mm未満では、金属ペーストを印刷塗布する際にかすれが発生し易くなる。幅Waが0.2mmを超えると、配線層4の集積度が低下して絶縁基板1が大型化されることとなる。
【0023】
また、配線層4の枠体5内面の下端の下方に位置する部位の厚みTaは0.01〜0.04mmが好ましい。厚みTaが0.01mm未満では、絶縁基板1および枠体5と成るグリーンシートを上下に積層する際の圧力がかかると、金属ペーストが容易に引き裂かれて電気的に断線することとなり易い。厚みTaが0.04mmを超えると、グリーンシート間に隙間が発生して積層不良となり易い。
【0024】
なお、配線層4は、枠体5内面の下端の下方に位置する部位の厚みTaをその残部の厚みTbよりも厚く被着させるために、枠体5内面の下端の下方に位置する部位のグリーンシートに厚みTbと同じ厚みとなるように金属ペーストを印刷塗布した後、その表面に枠体5内面の下端の下方に位置する部位の厚みがTaとなるように金属ペーストを重ねて印刷塗布する。
【0025】
そして、枠体5内面の下端の下方に位置する部位に幅Waおよび厚みTaで形成された配線層4は、グリーンシートを上下に積層する際の積層ずれや金属ペーストを印刷塗布する際の印刷ずれが発生するため、これらの積層ずれや印刷ずれを考慮して、枠体5内面の下端の下方に位置する部位の長さLaを枠体5内面の下端の延長線で等分されるようにするとともに、長さLaを0.1mm以上とするのが好ましい。これにより、枠体5内面の下端の下方に位置する部位の幅Waおよび厚みTaで形成された配線層4は、積層ずれや印刷ずれが発生したとしても、枠体5内面の下端の下方に位置する部位に確実に配置されることとなり、積層の際の圧力により金属ペーストが引き裂かれて電気的に断線するのを有効に防止することができる。また、電子部品2の電極を配線層4に問題なくボンディングワイヤ等を介して電気的に接続することができる。
【0026】
そして、本発明の電子部品搭載用基板は、枠体5の上面に図示しない蓋体が樹脂封止材等の封止材を介して接合されて内部に電子部品2が気密に封止されることにより製品としての電子装置となる。そして、この電子装置における電極パッド7を外部電気回路基板の配線導体等に半田を介して接続することによって、電子装置が外部電気回路基板に実装されるとともに電子部品2の電極が正確に外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【0027】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行っても差し支えない。
【0028】
本発明の電子部品搭載用基板は、配線層の一部が、絶縁基板の内部で、枠体の内周の直下において幅および厚みが部分的に大きいことから、枠体内周の直下の配線層となる金属ペースト層に、絶縁基板および枠体と成るセラミックグリーンシートを上下に積層する際の圧力が集中しても、幅および厚みが大きい金属ペースト層は耐圧が大きいため引き裂かれて電気的に断線することはなく、電子部品の電極を外部電気回路に確実かつ正確に電気的に接続させることができる。また、本発明の電子装置は、本発明の電子部品搭載用基板を備えるため、電子部品の電極を外部電気回路に確実かつ正確に電気的に接続させることができる。また、本発明の電子部品搭載用基板の製造方法は、電子部品の電極を外部電気回路に確実かつ正確に電気的に接続させることができる電子部品搭載用基板を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子部品搭載用基板について実施の形態の例を示す断面図である。
【図2】図1の電子部品搭載用基板の絶縁基板の配線層を示す透視平面図である。
【図3】本発明の電子部品搭載用基板における配線層を示す要部拡大断面図である。
【図4】本発明の電子部品搭載用基板における配線層を示す要部拡大平面図である。
【符号の説明】
1:絶縁基板
1a:搭載部
2:電子部品
3:ボンディングワイヤ
4:配線層
5:枠体
6:貫通導体
7:電極パッド
Claims (3)
- 電子部品の電極が接続される配線層を上面に有する絶縁基板と、
該絶縁基板の上面に設けられる枠体とをセラミックグリーンシート積層法により一体形成してなり、
前記配線層は、その一部が前記枠体内周の直下において前記絶縁基板の内部に位置しているとともに該一部の幅および厚みが部分的に大きいことを特徴とする電子部品搭載用基板。 - 請求項1に記載の電子部品搭載用基板と、
前記電子部品搭載用基板に対し、前記枠体の内側に搭載される電子部品とを備えた電子装置。 - 複数の基板用セラミックグリーンシートと開口部を有する枠体用セラミックグリーンシートとを準備する準備工程と、
少なくとも一つの前記基板用セラミックグリーンシートの主面に金属ペーストを塗布する塗布工程と、
前記複数の基板用セラミックグリーンシート上に前記枠体用セラミックグリーンシートを配置して前記複数の基板用セラミックグリーンシートおよび前記枠体用セラミックグリーンシートを積層する積層工程と、
積層した前記複数の基板用セラミックグリーンシートおよび前記枠体用セラミックグリーンシートを焼成する焼成工程と
を備え、
前記塗布工程は、前記基板用セラミックグリーンシートの前記主面における、前記枠体用セラミックグリーンシートの前記開口部の内周に対応する部位に、前記内周に対応する直線で等分されるように、前記金属ペーストを部分的に幅が大きくなるように塗布するステップと、前記幅が大きくなるように塗布された前記金属ペーストの表面に金属ペーストを重ねて塗布するステップとを有する電子部品搭載用基板の製造方法。
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