JP6030351B2 - 配線基板および電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子、半導体素子または水晶発振素子等の電子部品を搭載するための配線基板および電子装置に関するものである。

従来、電子部品を搭載するための配線基板は、電気絶縁性の材料から成る絶縁基板と、絶縁基板に設けられた導体とから構成されている。

このような配線基板には、例えば配線基板を構成する絶縁基体の縁に穴（キャスタレーション）が設けられており、穴内に外部回路基板の電極と接合される導体が設けられているものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開2007−251017号公報

近年の配線基板の小型化によって穴が小さくなってきており、このような穴に設けられた導体の表面にめっき層を形成するために、配線基板をめっき液に浸漬すると穴が小さいので、穴にめっき液が流入しにくく、めっき液が穴に留まって循環しにくくなることがあった。めっき液が循環しにくいと、導体表面にめっき液中の金属成分が供給されにくくなるので、穴に設けられた導体の表面にめっき層が十分に形成されないことがあった。

本発明の一つの態様による配線基板は、複数の穴を含む主面および相対する他の主面を有している絶縁基板と、複数の穴の内面に設けられている導体とを有しており、平面視において複数の穴が、縦または横に並んで絶縁基板の主面から絶縁基板の厚み方向の途中まで設けられ、底面を有し、絶縁基板は、複数の穴の底面から側面の途中まで設けられ、隣り合う複数の穴同士を連結する貫通孔を有する。

本発明の他の態様による電子装置は、上記構成の配線基板と、配線基板に搭載された電子部品とを有している。

本発明の一つの態様による配線基板は、複数の穴を含む主面および相対する他の主面を有している絶縁基板と、複数の穴の内面に設けられている導体とを有しており、平面視において複数の穴が、縦または横に並んで絶縁基板の主面から絶縁基板の厚み方向の途中まで設けられ、底面を有し、絶縁基板は、複数の穴の底面から側面の途中まで設けられ、隣り合う複数の穴同士を連結する貫通孔を有することから、めっき液が貫通孔を通ることに
よって複数の穴の間を移動しやすくなる。このことによって、穴内をめっき液が循環しやすくなるので、穴にめっき液が流入しやすくなって、穴の内面に設けられた導体にめっき層を十分に被着させることができる。

本発明の他の態様による電子装置によれば、上記構成の配線基板と、配線基板に搭載された電子部品とを有していることから、電子装置と外部回路基板の電極との接合強度を向上できる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態における電子装置を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態における配線基板を示す下面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。 本発明の第２の実施形態における配線基板を分割した小型の配線基板を示す下面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３の実施形態における配線基板を示す断面図である。 （ａ）は本発明の第４の実施形態における電子装置を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 本発明の他の実施形態における配線基板の断面図である。

本発明のいくつかの例示的な実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における電子装置は、図１に示されているように、配線基板１と、配線基板１の上面に設けられた電子部品２とを含んでいる。電子装置は、例えば電子部品モジュールを構成する外部回路基板上に実装される。

配線基板１は、図１に示された例のように、複数の穴12を含む主面を有している絶縁基板11と、複数の穴12の内面に設けられている導体13とを有している。また、配線基板１は、平面視において複数の穴12が縦または横に並んで設けられており、絶縁基板11は、隣り合う複数の穴12同士を連結する貫通孔14を有している。図１において、電子装置は仮想のｘｙｚ空間におけるｘｙ平面に実装されている。図１において、上方向とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。

絶縁基板11は、電子部品２の搭載領域を含む上面を有しており、平面視において矩形の板状の形状を有している。絶縁基板11は、電子部品２を支持するための支持体として機能し、上面中央部の搭載領域上に電子部品２が低融点ろう材または導電性樹脂等の接合剤を介して接着され固定される。

絶縁基板11には、例えばセラミックス材料や樹脂材料が用いられる。絶縁基板11が、セラミックス材料を用いて作製される場合には、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体またはガラスセラミックス焼結体等のセラミックスを用いることができる。

絶縁基板11が、樹脂材料を用いて作製される場合には、例えばエポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，アクリル樹脂，フェノール樹脂，ポリエステル樹脂、または四フッ化エチレン樹脂を始めとするフッ素系樹脂等を用いることができる。

絶縁基板11が、例えば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，酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダーおよび溶剤等を添加混合して泥漿状とし、これをドクターブレード法やカレンダーロール法等によってシート状に成形してセラミックグリーンシートを得て、しかる後、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これを複数枚積層し、高温（約1600℃）で焼成することによって製作される。

穴12は、絶縁基板11の上面から絶縁基板11の厚み方向の途中まで設けられており、底面を有している。なお、本実施形態において、穴12はｘ軸方向に並んで複数設けられている。このような穴12は、絶縁基板11用のセラミックグリーンシートのいくつかに、レーザー加工や金型による打ち抜き加工等によって、穴12となる孔を形成しておき、孔の設けられたセラミックグリーンシートと孔の無いセラミックグリーンシートとを積層することによって形成される。孔のあるセラミックグリーンシートは、セラミックグリーンシートを複数積層した積層体の上面を構成している。孔のあるセラミックグリーンシートは、積層体の上面から下面に向かって積層体の厚み方向の途中まで積層されている。

穴12の内面には導体13が設けられている。絶縁基板11の表面および内部には配線導体15が設けられている。導体13および配線導体15は、配線基板１に搭載された電子部品と外部回路基板とを電気的に接続するために用いられている。配線導体15は、絶縁基板11の表面または内部に設けられた配線導体と、絶縁基板11を構成する絶縁層を貫通して上下に位置する配線導体同士を電気的に接続する貫通導体とを含んでいる。

導体13および配線導体15は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）等の金属材料を用いることができる。例えば、絶縁基板11が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、Ｗ，ＭｏまたはＭｎ等の高融点金属粉末に適当な有機バインダーおよび溶媒等を添加混合して得た導体ペーストを、絶縁基板11となるセラミックグリーンシートに予めスクリーン印刷法によって所定のパターンに印刷塗布して、絶縁基板11となるセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって、絶縁基板11の所定位置に被着形成される。配線導体15が貫通導体である場合は、金型やパンチングによる打ち抜き加工やレーザー加工によってグリーンシートに貫通孔を形成して、この貫通孔に印刷法によって配線導体15用の導体ペーストを充填しておくことによって形成される。導体13は、穴12の内面となる領域に、導体13用の導体ペーストを印刷することによって形成される。

また、絶縁基板11の表面に設けられた配線導体15は、絶縁基板11の表面に、銅、銀等の金属粉末に適当な有機バインダーおよび溶媒を添加混合して得た導体ペーストを絶縁基板11に予めスクリーン印刷法によって所定のパターンに印刷塗布して、絶縁基板11用のセラミックグリーンシートを焼成するときの温度よりも低い温度（約1000℃）で焼成して絶縁基板11の表面に焼付けることにより形成しても良い。また、絶縁基板11の表面に、スパッタリング法，蒸着法等を用いて、銅，金，アルミニウム，ニッケル，クロム，モリブデン，チタンおよびそれらの合金等の金属材料からなる金属材料を被着させても良い。

貫通孔14は隣り合う複数の穴12の側面同士の間に形成されており、隣り合う穴12を連結している。貫通孔14は穴12の内部へめっき液を循環させやすくするためのものである。貫通孔14があることによって、配線基板１をめっき液に浸漬した際に、穴12内のめっき液が貫通孔14を通って他の穴12へと流れるので、めっき液が穴12内に留まりにくくなり、めっき液が穴12の内部を循環しやすくなる。

貫通孔14は、図１に示された例のように、穴12の底面から絶縁基板11の上面に向かって穴12の側面の途中まで設けられていると、配線基板１をめっき液に浸漬した際に、穴12の底面においてめっき液が循環しやすくなる。

また、貫通孔14は複数の穴12のそれぞれの側面において、絶縁基板11の中央側と外周側との間の全体に開口していてもよい。絶縁基板11の中央側と外周側との間において、穴12内を流れるめっき液の量のばらつきを低減できる。

平面視において、貫通孔14の幅は穴12の幅以下となるようにしておくと、複数の穴12の間の貫通孔14内にめっき液が留まることを低減して、穴12内のめっき液を循環させるのに有効である。なお、本実施形態において貫通孔14の幅および穴12の幅とは、ｙ軸方向の長さのことである。

このような貫通孔14は、絶縁基板11用のセラミックグリーンシートのいくつかに、レーザー加工や金型による打ち抜き加工等によって、貫通孔14となる孔を設けておくことによって形成される。

導体13および配線導体15の露出する表面には、電解めっき法または無電解めっき法によってめっき層が被着される。めっき層は、ニッケル，銅，金または銀等の耐食性や接続部材との接続性に優れる金属から成るものであり、例えば、厚さ0.5〜５μｍ程度のニッケ
ルめっき層と0.1〜３μｍ程度の金めっき層とが、あるいは厚さ１〜10μｍ程度のニッケ
ルめっき層と0.1〜１μｍ程度の銀めっき層とが順次被着される。これによって、導体13
および配線導体15が腐食することを効果的に抑制できるとともに、配線導体15と電子部品２との固着や配線導体15とボンディングワイヤ等の接続部材との接合や、導体13および配線導体15と外部回路基板の電極との接合を強固にできる。

配線基板１の上面に電子部品２が搭載されることによって電子装置を作製できる。配線基板１に搭載される電子部品２は、ＩＣチップやＬＳＩチップ等の半導体素子，発光素子，水晶振動子や圧電振動子等の圧電素子および各種センサ等である。例えば、電子部品２がフリップチップ型の半導体素子である場合には、半導体素子は、はんだバンプや金バンプまたは導電性樹脂（異方性導電樹脂等）等の接続部材を介して、半導体素子の電極と配線導体とが電気的および機械的に接続されることによって配線基板１に搭載される。また、例えば電子部品２がワイヤボンディング型の半導体素子である場合には、半導体素子は、接合部材によって電子部品搭載領域に固定された後、ボンディングワイヤ等の接続部材を介して半導体素子の電極と配線導体15とが電気的に接続されることによって配線基板１に搭載される。また、配線基板１には、複数の電子部品２を搭載しても良いし、必要に応じて、抵抗素子や容量素子等の小型の電子部品を搭載しても良い。また、電子部品２は必要に応じて、樹脂やガラス等からなる封止材、樹脂やガラス、セラミックス、金属等からなる蓋体等により封止される。

本実施形態における配線基板１は、複数の穴12を含む主面を有している絶縁基板11と、複数の穴12の内面に設けられている導体13とを有しており、平面視において複数の穴12が縦または横に並んで設けられており、絶縁基板11は、隣り合う複数の穴12同士を連結する貫通孔14を有している。このことから、めっき液が貫通孔14を通ることによって複数の穴12の間を移動しやすくなり、穴12内をめっき液が循環しやすくなるので、穴12の周囲からめっき液が流入しやすくなって、穴12の内面に設けられた導体13にめっき層を十分に被着させることができる。

複数の貫通孔14は、穴12の側面の底面側に開口していることから、めっき液の循環しにくい穴12の底面側において、循環するめっき液の量を増やして、穴12の内面に設けられた導体13にめっき層を十分に被着させることができる。

複数の貫通孔14は、複数の穴12のそれぞれの側面において、絶縁基板11の中央側と外周側との間の全体に開口していることから、絶縁基板11の中央側と外周側との間において、穴12内を流れるめっき液の量のばらつきを低減できるので、導体13に被着されるめっき層の厚みのばらつきを低減できる。

本実施形態の電子装置によれば、上記構成の配線基板１と、配線基板１に搭載された電子部品２とを有していることから、電子装置と外部回路基板との接合強度を向上できる。（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態による電子装置について、図２および図３を参照しつつ説明する。

本実施形態における電子装置において、上記した第１の実施形態の電子装置と異なる点は、図２に示された例のように、配線基板１が平面視において絶縁基板11に複数の配線基板領域11ａと配線基板領域11ａの周囲に設けられた周囲領域11ｂとを有する多数個取り配基板である点および、穴12が絶縁基板11の下面に開口している点である。

本実施形態の配線基板１は、配線基板領域11ａ同士の境界11ｃまたは配線基板領域31と周囲領域11ｂとの境界11ｃに沿って複数の穴12が設けられている。このような配線基板１は、導体13にめっき層を被着させた後、境界11ｃに沿って分割することによって、図３に示された例のような、内面に導体13が設けられた穴12を側面に有する複数の小型の配線基板３を作製できる。

多数個取り配線基板の分割方法としては、境界11ｃに分割溝を設けておき、この分割溝に沿って破断させて分割する方法、またはスライシング法等によって境界11ｃで切断する方法等を用いることができる。

分割溝は、絶縁基板11にスライシング装置によって多数個取り配線基板の厚みより小さくなるように切り込みを入れることによって形成できる。また、セラミックグリーンシートにカッター刃を押し当てたり、スライシング装置によって生成形体の厚みより小さく切り込んだりすることによって分割溝が形成されていてもよい。

配線基板１には、図２に示された例のように、縦または横に並んでいる複数の穴12のうち端に設けられた穴12の開口を、他の穴12の開口よりも大きくしておくと、端に設けられた穴12からめっき液が流入しやすくなる。このことから、穴12の内部を流れるめっき液の量を増やすことができるので、導体13にめっき層を効率良く被着させることができる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態による電子装置について、図４を参照しつつ説明する。

本実施形態の電子装置において、上記した第１の実施形態の電子装置と異なる点は、図４に示された例のように、複数の穴12の一部または貫通孔14の一部が、絶縁基板11の下面にさらに開口を有している点である。

なお、図４（ｃ）に示された例のように、配線基板１が平面視において絶縁基板11に複数の配線基板領域11ａと配線基板領域11ａの周囲に設けられた周囲領域11ｂとを有する多数個取り配基板であってもよい。

本実施形態の配線基板１によれば、上面および下面の開口から穴12にめっき液が流入するので、穴12へのめっき液の流入量を増やして、導体13にめっき層を効率良く被着させることができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態による電子装置について、図５を参照しつつ説明する。

本実施形態の電子装置において、上記した第１の実施形態の電子装置と異なる点は、図５に示された例のように、配線基板１が絶縁基板11に複数の配線基板領域11ａと周囲領域11ｂとを有しており、周囲領域11ｂに穴12とつながっている補助貫通孔16を備えている点である。

本実施形態の配線基板１は、補助貫通孔16からも穴12にめっき液が流入するので、穴12に流入するめっき液の量が増えて、導体13にめっき層を効率良く被着させることができる
。

また、配線基板１は図５に示された例のように凹部17を含んでいる下面を有していてもよい。このような凹部17は、セラミックグリーンシートにレーザー加工や金型による打ち抜き加工等によって、凹部17となる孔を複数のセラミックグリーンシートに形成し、これらのセラミックグリーンシートを、孔を形成していないセラミックグリーンシートに積層することで形成できる。

本発明は、上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、種々の変更は可能である。例えば、図６に示された例のように、穴12が配線基板１の上面および下面に設けられていても構わない。このような場合には、上面に設けられた穴12と下面に設けられた穴12とを連結するように貫通孔14が設けられていても構わない。

また、貫通孔14の開口面積は穴12の開口面積以上であっても構わない。穴12から貫通孔14へとめっき液が流れやすくなるので、穴12内のめっき液を循環させるのに有効である。

また、補助貫通孔16は平面視で少なくとも一部が絶縁基板11の厚み方向に貫通したものであっても構わない。

また、凹部17は配線基板１の上面および下面に設けられていても構わない。

また、配線基板１は中央部に第２の貫通孔を有していても構わない。

１・・・・配線基板
２・・・・電子部品
11・・・・絶縁基板
11ａ・・・配線基板領域
11ｂ・・・周囲領域
11ｃ・・・境界
12・・・・穴
13・・・・導体
14・・・・貫通孔
15・・・・配線導体
16・・・・補助貫通孔
17・・・・凹部
３・・・・小型の配線基板

Claims (2)

1. 複数の穴を含む主面および相対する他の主面を有している絶縁基板と、
   前記複数の穴の内面に設けられている導体とを備えており、
   平面視において前記複数の穴が、縦または横に並んで前記絶縁基板の前記主面から前記絶縁基板の厚み方向の途中まで設けられ、底面を有し、
   前記絶縁基板は、前記複数の穴の前記底面から側面の途中まで設けられ、隣り合う前記複数の穴同士を連結する貫通孔を有することを特徴とする配線基板。
2. 請求項１に記載の配線基板と、
   前記配線基板に搭載された電子部品とを備えていることを特徴とする電子装置。

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