JP6181455B2 - Wiring board - Google Patents
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Description
本発明は、外部との電気的な接続用の接続パッドを有する配線基板に関するものである。 The present invention relates to a wiring board having a connection pad for electrical connection with the outside.
半導体素子や容量素子,圧電振動子等の電子部品が搭載される配線基板として、酸化アルミニウム質またはガラスセラミック質焼結体からなる複数の絶縁層が積層されてなる四角板状等の絶縁基板と、絶縁基板の主面に銅または銀等の金属材料を用いて設けられた接続パッドとを備えたものが多用されている。 As a wiring board on which electronic components such as a semiconductor element, a capacitive element, and a piezoelectric vibrator are mounted, an insulating board such as a square plate formed by laminating a plurality of insulating layers made of aluminum oxide or glass ceramic sintered body; In many cases, an insulating substrate is provided with a connection pad provided on the main surface of the insulating substrate using a metal material such as copper or silver.
接続パッドは、例えば電子部品の電極または外部電気回路とはんだ等を介して電気的に接続される部分である。接続パッドは、通常、絶縁基板の内部に設けられた電気信号を伝送する信号(シグナル)用の導体層、電子回路を動作させる電流を供給する電源(パワー)用の導体層または電子回路の基準電位となる接地(グラウンド)用の導体層と電気的に接続されている。 The connection pad is a portion that is electrically connected to, for example, an electrode of an electronic component or an external electric circuit via solder or the like. The connection pad is usually a conductor layer for a signal (signal) that transmits an electrical signal provided inside the insulating substrate, a conductor layer for a power source (power) that supplies current to operate the electronic circuit, or a reference for the electronic circuit It is electrically connected to a grounding conductor layer that becomes a potential.
近年、例えば、上記の電子機器に使用されるデジタル信号等の高速化に伴い、例えば、数十GHz帯の高周波信号を伝送する必要が生じてきている。 In recent years, for example, with the increase in the speed of digital signals and the like used in the above-described electronic devices, it has become necessary to transmit high-frequency signals in the tens of GHz band, for example.
信号の高速化に伴い、信号間のクロストークノイズや、電磁ノイズ等のノイズ対策が必要となっている。これに対しては、電源、接地等の導体層の面積を広くしたり、導体層の厚みを厚くし、低インピーダンス化することで、電磁界分布を安定させ電源、接地用の導体層からのノイズの混入を防ぐことが有効である。 As the signal speed increases, countermeasures against noise such as crosstalk noise between signals and electromagnetic noise are required. In response to this, by increasing the area of the conductor layer for power supply, grounding, etc., or by increasing the thickness of the conductor layer and lowering the impedance, the electromagnetic field distribution is stabilized and the power supply, grounding conductor layer It is effective to prevent mixing of noise.
しかしながら、接続パッドが設けられる絶縁基板の主面に設ける導体層を広くしたり、厚くしたりすると、絶縁基板と導体層の熱膨張係数の差により、例えば温度サイクルが付加されるような状況下において、配線基板に反りが生じてしまう可能性があった。また、絶縁基板がセラミックからなる場合、焼成を行う際に、絶縁基板となるセラミックグリーンシートと、導体層となる金属ペーストとの収縮率の違いにより、配線基板に反りが生じてしまう可能性があった。 However, if the conductor layer provided on the main surface of the insulating substrate on which the connection pad is provided is widened or thickened, for example, a temperature cycle is added due to the difference in thermal expansion coefficient between the insulating substrate and the conductor layer. However, the wiring board may be warped. In addition, when the insulating substrate is made of ceramic, the wiring substrate may be warped due to a difference in shrinkage between the ceramic green sheet that becomes the insulating substrate and the metal paste that becomes the conductor layer when firing. there were.
このような問題を解決するために、絶縁基板の主面に設けた導体層の厚みを、例えば従来の接続パッドの厚みよりも薄くすることが考えられる。しかし、この導体層の一部は接続パッドとして機能するため、接続パッドにおける接続信頼性の低下という新たな課題が誘発される可能性がある。例えば絶縁基板と外部回路基板との熱膨張係数の差により生じる熱応力を、比較的薄い接続パッドでは緩和することが難しい。特に、絶縁基板が大型化する場合には、接続パッドにかかる熱応力は大きくなる。また、接続パッドの面積が小さくなる場合には接続パッドと絶縁基板との接合面積が小さくなる。そのため、特にこのような場合には、接続パッドまたは絶縁基板にクラックが生じる可能性が高くなる。 In order to solve such a problem, it can be considered that the thickness of the conductor layer provided on the main surface of the insulating substrate is made thinner than the thickness of the conventional connection pad, for example. However, since a part of this conductor layer functions as a connection pad, there is a possibility that a new problem of lowering connection reliability in the connection pad is induced. For example, it is difficult to reduce the thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the insulating substrate and the external circuit substrate with a relatively thin connection pad. In particular, when the insulating substrate is enlarged, the thermal stress applied to the connection pad is increased. Further, when the area of the connection pad is reduced, the bonding area between the connection pad and the insulating substrate is reduced. Therefore, especially in such a case, there is a high possibility that a crack occurs in the connection pad or the insulating substrate.
本発明の一つの態様による配線基板は、主面を有する絶縁基板と、該絶縁基板の前記主面に設けられた導体層と、前記絶縁基板の前記主面および前記導体層の全体を被覆しているとともに、前記導体層の一部が露出した複数の開口部を有し、該複数の開口部において露出した前記導体層の前記一部が複数の接続パッドを形成している絶縁層とを備えており、前記絶縁層の前記複数の開口部のそれぞれと重なる前記導体層の前記一部は、その周囲の前記絶縁層と重なる部分よりも厚く、前記導体層は、前記絶縁層の前記開口部で露出している前記一部において、前記絶縁基板の前記主面に順次設けられた第1金属層および第2金属層からなり、厚み方向の一部の外周部分において外側に延びた部分が、前記第1金属層および前記第2金属層の間に挟まれている補助絶縁層を有しており、前記絶縁基板および前記導体層および前記絶縁層にガラスが含有されており、前記導体層のうち前記接続パッドを形成している前記一部における前記ガラスの含有量が、前記絶縁基板側において、該絶縁基板側と反対側よりも大きい。 A wiring board according to an aspect of the present invention covers an insulating substrate having a main surface, a conductor layer provided on the main surface of the insulating substrate, the main surface of the insulating substrate, and the entire conductor layer. And an insulating layer having a plurality of openings in which a part of the conductor layer is exposed, wherein the part of the conductor layer exposed in the plurality of openings forms a plurality of connection pads. The part of the conductor layer that overlaps each of the plurality of openings of the insulating layer is thicker than the part that overlaps the surrounding insulating layer, and the conductor layer is the opening of the insulating layer. In the part exposed at the portion, a portion formed of a first metal layer and a second metal layer sequentially provided on the main surface of the insulating substrate, and a portion extending outward in a part of the outer peripheral portion in the thickness direction is , Between the first metal layer and the second metal layer Has an auxiliary insulating layer sandwiched, the insulating substrate and the conductive layer and the glass in the insulating layer are contained, the in the part forming the connecting pads of said conductor layer The glass content is larger on the insulating substrate side than on the side opposite to the insulating substrate side .
本発明の一つの態様による配線基板によれば、上記構成を有し、絶縁基板の主面に設けられた導体層の厚みが、絶縁層の複数の開口部のそれぞれで露出した部分において、絶縁層で被覆された部分よりも大きいことから、接続パッドの接続強度の向上が容易な配線基板を提供することができる。すなわち、接続パッドとなる、絶縁層の開口部で露出した導体層の厚みが比較的厚いため、上記熱応力が効果的に緩和される。 According to the wiring board according to one aspect of the present invention, the conductor layer having the above-described configuration is insulated at the portion where the thickness of the conductor layer provided on the main surface of the insulating substrate is exposed at each of the plurality of openings of the insulating layer. Since it is larger than the portion covered with the layer, it is possible to provide a wiring board that can easily improve the connection strength of the connection pads. That is, the thickness of the conductor layer exposed at the opening of the insulating layer serving as the connection pad is relatively thick, so that the thermal stress is effectively relieved.
また、導体層のうち絶縁層で被覆された部分の導体層の厚みが比較的薄いことで、導体層と絶縁基板の熱膨張係数の違い、および収縮率の違いのいずれか一方または両方に起因して生じる熱応力自体が低減され、この熱応力による配線基板の反りを低減させることもできる。 In addition, the thickness of the conductor layer of the conductor layer that is covered with the insulating layer is relatively thin, which is caused by either or both of the difference in thermal expansion coefficient and the shrinkage rate between the conductor layer and the insulating substrate. Thus, the thermal stress itself generated is reduced, and the warping of the wiring board due to the thermal stress can be reduced.
(第1の実施形態)
本発明の配線基板を添付の図面を参照して説明する。図1(a)は本発明の第1の実施形態の配線基板を示す下面図であり、図1(b)は、図1(a)の断面図である。また、図2は、本発明の第1の実施形態の配線基板における要部を拡大して示す断面図である。
(First embodiment)
A wiring board of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1A is a bottom view showing a wiring board according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of FIG. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the wiring board according to the first embodiment of the present invention.
図1および図2に示す例において、配線基板10は、絶縁基板1と、絶縁基板1の主面に設けられた導体層2と、導体層2を被覆している絶縁層3とによって基本的に形成されている。また、絶縁層3は複数の開口部4を有している。これらの開口部4においてそれぞれ導体層2の一部が露出している。開口部4において露出した導体層2が、配線基板の外部接続用の接続パッド5を形成している。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the
なお、これらの導体層2および絶縁層3について、図3および図4に分解して示している。すなわち、図3(a)は、図1に示す配線基板の下面の絶縁層3およびその開口部4を示す下面図であり、図3(b)は図1に示す配線基板の下面の導体層2と導体層2が形成される絶縁基板1の主面を示す下面図である。また、図4は、図3(b)の導体層2に図3(a)の絶縁層3が重ね合わされた状態を示す下面透視図である。図3(b)は、図1(a)の透視図とみなすこともできる。また、図3(b)は、図3(a)にさらに貫通導体8を加えて示す下面透視図である。貫通導体8の詳細については後述する。
The
言い換えれば、絶縁基板1の主面に比較的広い面積で導体層2が設けられ、その導体層2の一部が接続パッド5になっている。この導体層2は、一つでもよく、複数でもよい。導体層2が一つのときは、その一つの導体層2に対して絶縁層3に複数の開口部が設けられ、互いに電気的に接続された複数の接続パッド5が絶縁基板1の主面に設けられることになる。
In other words, the
また、導体層2が複数のときは、それぞれの導体層2に対して絶縁層3に一つまたは複数の開口部4が設けられる。複数の導体層2のうち一つの導体層2に対して複数の開口部が設けられたときには、上記のように一つの導体層2が絶縁基板1の主面に設けられたときと同様に、互いに電気的に接続された複数の接続パッド5が設けられる。また、複数の導体層2が設けられた場合には、それぞれの導体層2毎に同じ電位の一つまたは複数の接続パッド5が設けられて、絶縁基板の主面には、互いに異なる電位(例えば電源および接地等)の複数の接続パッド5が設けられる。図1および図2に示す例においては、複数の導体層2が設けられており、接地用パッド5a、電源用パッド5b、信号用パッド5cを含む接続パッド5が複数個縦横に配列されている。
When there are a plurality of
これらの接続パッド5が、絶縁基板1に搭載される電子部品(図示せず)の電極または外部電気回路(図示せず)等と外部接続される。接続パッド5の外部接続は、例えばスズ−銀系はんだ等のはんだ、または金等の金属材料、または導電性接着剤等の有機材料を含む導電性接続材(図示せず)を介して行なわれる。
These
絶縁基板1は、例えばガラスセラミック質焼結体または酸化アルミニウム質焼結体等からなる複数の絶縁材層(符号なし)が積層されて形成されている。絶縁基板1を形成するガラスセラミック質焼結体は、例えば、次のようにして製作することができる。まず、セラミックフィラー粉末を用意する。セラミックフィラー粉末としては、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化銅、酸化ジルコニウム、スピネルおよびクォーツ等が挙げられる。また、ガラス粉末を用意する。ガラス粉末は、例えば、SiO2−B2O3−Al2O3−Al2O3−MgO−CaO−BaO−SrO系等のガラスが挙げられる。これらのセラミックフィラー粉末およびガラス粉末を含む原料粉末に適当な有機バインダおよび有機溶剤を添加混合してスラリーを作製する。次に、このスラリーをドクターブレード法やリップコーター法等のシート成形技術を採用してシート状に成形することによって複数枚のセラミックグリーンシートを作製する。その後、セラミックグリーンシートを切断加工および打ち抜き加工等から選択した加工方法によって適当な形状とするとともにこれを複数枚積層し、最後にこの積層したセラミックグリーンシートを還元雰囲気中において約900〜1000℃の温度で焼成することによって製作することができる。 The insulating substrate 1 is formed by laminating a plurality of insulating material layers (no symbol) made of, for example, a glass ceramic sintered body or an aluminum oxide sintered body. The glass-ceramic sintered body that forms the insulating substrate 1 can be manufactured, for example, as follows. First, ceramic filler powder is prepared. Examples of the ceramic filler powder include aluminum oxide, chromium oxide, copper oxide, zirconium oxide, spinel and quartz. Moreover, a glass powder is prepared. Examples of the glass powder include SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —Al 2 O 3 —MgO—CaO—BaO—SrO-based glass. An appropriate organic binder and organic solvent are added to and mixed with the raw material powder containing these ceramic filler powder and glass powder to prepare a slurry. Next, a plurality of ceramic green sheets are produced by forming this slurry into a sheet by employing a sheet forming technique such as a doctor blade method or a lip coater method. Thereafter, the ceramic green sheet is made into an appropriate shape by a processing method selected from cutting and punching and the like, and a plurality of them are laminated. Finally, the laminated ceramic green sheets are heated to about 900 to 1000 ° C. in a reducing atmosphere. It can be manufactured by firing at a temperature.
絶縁基板1は、例えば平面視において四角形状(四角板状等)であり、上面に電子部品(図示せず)が搭載され、下面が外部回路基板(図示せず)と対向して実装される。なお、図1に示した例のように絶縁基板1の角部等のクラックが生じる可能性の高い部位においては、いわゆる面取りを行い、絶縁基板1の角部の角度を大きくしてもよい。また、絶縁基板1の側面に導体層を形成するための凹凸(いわゆるキャスタレーション)を設けて
もよい。
The insulating substrate 1 has, for example, a quadrangular shape (square plate shape or the like) in a plan view, an electronic component (not shown) is mounted on the upper surface, and the lower surface is mounted to face an external circuit substrate (not shown). . Note that, as in the example shown in FIG. 1, so-called chamfering may be performed at a portion where a crack such as a corner portion of the insulating substrate 1 is likely to occur to increase the angle of the corner portion of the insulating substrate 1. Further, unevenness (so-called castellation) for forming a conductor layer may be provided on the side surface of the insulating substrate 1.
電子部品としては、ICおよびLSI等の半導体集積回路素子、ならびにLED(発光ダイオード)、PD(フォトダイオード)およびCCD(電荷結合素子)等の光半導体素子を含む半導体素子、弾性表面波素子および水晶振動子等の圧電素子、容量素子、抵抗器、半導体基板の表面に微小な電子機械機構が形成されてなるマイクロマシン(いわゆるMEMS素子)等の種々の電子部品が挙げられる。 Electronic components include semiconductor integrated circuit elements such as IC and LSI, semiconductor elements including optical semiconductor elements such as LED (light emitting diode), PD (photodiode), and CCD (charge coupled device), surface acoustic wave elements, and crystals. Various electronic components such as a piezoelectric element such as a vibrator, a capacitive element, a resistor, and a micromachine (so-called MEMS element) in which a minute electromechanical mechanism is formed on the surface of a semiconductor substrate can be given.
絶縁基板1の一主面(上面)には、例えばその中央部に、上記の各種電子部品が搭載される搭載部(範囲は図示せず)が含まれて設けられている。この搭載部またはその周辺に接続パッド5が設けられている。搭載部に電子部品が搭載され、その電子部品の電極が、例えばボンディングワイヤまたは半田等の導電性接続材を介して接続パッド5と電気的に接続される。
On one main surface (upper surface) of the insulating substrate 1, for example, a central portion thereof includes a mounting portion (range not shown) on which the above-described various electronic components are mounted.
絶縁基板1の上面において、搭載部またはその周辺に設けられた接続パッド5は、絶縁基板1の内部に設けられた配線層(符号なし)および貫通導体8等の内部導体を介して、絶縁基板1の一主面と反対側の他主面(下面)に電気的に導出されている。 絶縁基板1の下面には、外部電気回路と電気的に接続される接続パッド5が設けられている。絶縁基板1の上面の接続パッド5と下面の接続パッド5とが、上記の内部導体を介して互いに電気的に接続されている。
On the upper surface of the insulating substrate 1, the
絶縁基板1の上面および下面の接続パッド5は、絶縁基板1の上面および下面にそれぞれ設けられた導体層2によって形成されている。具体的には、前述したように、導体層2が開口部4を有する絶縁層3で被覆され、その絶縁層3の開口部4において露出した導体層2が接続パッド5になっている。
The
これらの接続パッド5について、それぞれの接続パッド5を形成している導体層2の厚みが、絶縁層3の複数の開口部4で露出した部分において、絶縁層3で被覆された部分よりも大きいものを含んでいる。この第1の実施形態においては、絶縁基板1の下面に設けられた接続パッド5が、このような導体層2の厚みが比較的厚い部分によって形成されている。以下の説明においては、主に、この絶縁基板1の下面に設けられた接続パッド5を例に挙げる。
With respect to these
絶縁基板1の主面(下面)に設けられた導体層2の厚みが、絶縁層3の複数の開口部4のそれぞれで露出した部分において、絶縁層3で被覆された部分よりも大きいことから、接続パッド5の接続強度の向上が容易である。
The thickness of the
すなわち、接続パッド5となっている、絶縁層3の開口部4で露出した導体層2の厚みが比較的厚いため、配線基板10と外部電気回路との間に生じる熱応力が効果的に緩和される。したがって、接続パッド5における外部接続の強度、および信頼性が高い配線基板を提供することができる。
That is, since the thickness of the
また、導体層2のうち絶縁層4で被覆された部分の導体層2の厚みが比較的薄いことで、導体層2と絶縁基板1の熱膨張係数の違い、および収縮率の違いのいずれか一方または両方に起因して生じる応力による配線基板10の反り(特に絶縁基板1の反り)を低減させることもできる。なお、収縮率とは、セラミックグリーンシートを焼成する際に、セラミックグリーンシートや金属ペーストにおいて、金属粒子間や、セラミック粒子間に存在する空間が粒子同士の結合等により小さくなるため、体積が小さくなる際の収縮量の割合を意味する。
In addition, since the thickness of the
また、導体層2のうち絶縁層4で被覆された部分は、例えば電源または接地電位と電気的に接続されて、配線基板10(上記内部導体または搭載部に搭載される電子部品等)と外部との電磁ノイズの遮蔽層として機能することもできる。この場合、導体層2のうち接続パッド5となっている部分(絶縁層3の開口部4で露出した部分)と、ノイズの遮蔽層として機能する部分(絶縁層3で被覆された部分)とが同じ導体層2であり、互いに電気的に接続されている。そのため、例えば電源または接地用の接続パッド5から遮蔽層としての導体層2に対する電源または接地の電位の供給における導通抵抗が効果的に低減され、電源または接地(もしくは電源および接地の両方)の電位がさらに安定し得る。
In addition, the portion of the
導体層2は、銅、銀、パラジウム、金、白金、タングステン、モリブデンまたはマンガン等の金属材料、もしくはこれらの金属材料を複数含む混合材料または合金材料によって形成されている。また、導体層2は、メタライズ層、めっき層または蒸着層等の形態で、絶縁基板1上に形成されている。
The
導体層2は、例えば銅のメタライズ層からなる場合であれば、銅の粉末に有機溶剤およびバインダを添加して作製した金属ペーストを、絶縁基板1となるセラミックグリーンシートの表面に印刷した後、この印刷したセラミックグリーンシートの表面が最下面になるように複数のセラミックグリーンシートを積層して焼成することによって形成することができる。
If the
また、内部導体についても、導体層2と同様の材料を用い、同様の方法で形成することができる。内部導体となる金属ペーストは、複数のセラミックグリーンシートのうち積層されたときに内層になるものの表面等に印刷する。内部導体のうち貫通導体8は、あらかじめセラミックグリーンシートに貫通孔を設けておき、この貫通孔内に上記のような金属ペーストを充填して焼成することによって形成することができる。貫通孔は、例えば、機械的な打ち抜き加工またはレーザ加工等の方法でセラミックグリーンシートに孔あけして形成することができる。
The internal conductor can also be formed by the same method using the same material as the
絶縁層3は、例えば、絶縁基板1と同様のセラミック材料からなり、絶縁基板1との同時焼成によって形成されている。絶縁層3が、絶縁基板1と同様のガラスセラミック質焼結体からなる場合であれば、まず、絶縁基板1と同様のガラスセラミック材料を有機溶剤およびバインダとともに混練してセラミックペーストを作製する。次に、このセラミックペーストを絶縁基板1となるセラミックグリーンシート、およびそのセラミックグリーンシートに印刷した金属ペーストを被覆するようにスクリーン印刷法等により印刷し、その後焼成する。以上の工程によって絶縁層3を形成することができる。
The insulating
絶縁層3の開口部4は、絶縁層3となるセラミックペーストを印刷する際に、スクリーン印刷用の版面等の印刷パターンの一部に非印刷部分を設けておくことによって形成することができる。また、セラミックグリーンシートを用意し、絶縁層3の開口部4となる部位に貫通孔を設け、導体層2の表面に積層して形成してもよい。
The
なお、絶縁層3は、必ずしも絶縁基板1と同様の材料からなるものである必要はなく、例えば絶縁基板1とはガラス成分の種類または含有量等が異なるセラミック材料からなるものでもよく、有機材料からなるものであってもよい。
The insulating
導体層2について、絶縁層3の開口部4で露出した一部における厚みを他の部分よりも厚くするには、例えば、絶縁層3を導体層2上に形成した後、絶縁層3の上方から加圧することで、絶縁層3の下部の導体層2の厚みを薄くすればよい。加圧した際に、導体層2が平面方向に広がるため、あらかじめ電位の異なる導体層2間の距離(クリアランス)を大きくしておくことで、電気的に短絡することを防ぐことが可能である。
In order to make the thickness of a part of the
また、導体層2となる金属ペーストの印刷厚みを、絶縁層3の開口部4に対応した部分において他の部分よりも厚くすればよい。このように印刷厚みを部分的に異ならせるには、例えば、印刷厚みを比較的厚くする部分において他の部分よりも印刷回数を多くすればよい。
Moreover, what is necessary is just to make the printing thickness of the metal paste used as the
例えば、図1(b)および図2の例において、絶縁基板1の下面の導体層2は、絶縁層3の開口部4で露出している一部において、絶縁基板1の主面に順次設けられた第1金属層6および第2金属層7からなる。これは、第1金属層6となる金属ペーストと、第2金属層7となる金属ペーストとが順次、母基板1となるセラミックグリーンシートに印刷され、焼成された結果である。つまり、絶縁層3の開口部4に対応した部分における金属ペーストの印刷回数が、他の部分における金属ペーストの印刷回数よりも多い。
For example, in the example of FIGS. 1B and 2, the
なお、第1および第2金属層6、7について、接続パッド5としての強度を確保する上では、それぞれの厚みが約25μm以上であることが望ましい。また、配線基板の反り等の変形を抑制する上では、それぞれの厚みが約100μm以下であることが望ましい。また、
第1および第2金属層6、7の合計の厚み、つまり接続パッド5としての導体層2の厚みは、約50μm以上であることが望ましく、配線基板の反り等の変形を抑制する上では約150μm以下であることが望ましい。
The first and
The total thickness of the first and
また、絶縁層3の開口部4で露出する部位において、スクリーン印刷に使用する製版のメッシュ開口径を大きくしておいてもよい。この場合、印刷回数を増やす必要がないため、生産性が高い。
Further, the mesh opening diameter of the plate making used for screen printing may be increased in the portion exposed at the
上記のように、導体層2の厚みが薄くなる部分を設けることによって、セラミックグリーンシートに印刷した際に、セラミックグリーンシートが変形してしまうことを防ぐこともできる。すなわち、セラミックグリーンシートが薄い場合、導体層2の厚みが薄いほど、印刷時にかかる応力による変形や、金属ペーストの重量による変形を低減させることができる。
As described above, by providing a portion where the thickness of the
なお、例えば図2に示すように、一つの導体層2に対して絶縁層3に複数の開口部4が設けられている場合には、その複数の開口部4のそれぞれについて、開口部4と重なる部分における導体層2の厚みが、その周囲の絶縁層3と重なる導体層2の厚みよりも厚くなっている。すなわち、導体層2は、複数の接続パッド5(5a)となっている部分毎に、その周囲の部分よりも厚くなっている。このように導体層2のうち厚みが比較的厚い部分の範囲が、接続パッド5としての接続強度等を向上させる上で必要な範囲に限定されているため、導体層2全体の厚みが不要に厚くなることが抑制されている。そのため、絶縁基板1を含む配線基板としての反り等の変形が効果的に抑制されている。
For example, as shown in FIG. 2, when a plurality of
また、導体層2について、複数の接続パッド5毎に厚みが他の部分よりも厚くなっているため、導体層2と絶縁層3との接合面が、接続パッド5それぞれの外周部分において縦断面視で湾曲した形状になるため、この外周部分に水平方向に作用する熱応力に対して接続信頼性を高める効果も得ることができる。
In addition, since the
また、図1(b)および図2の例においては、平面透視において第2金属層7の外周が絶縁層3の開口部4よりも外側に位置している。第2金属層7が開口部4よりも外側に広がっていることにより、例えば絶縁基板1の下面における電源または接地等の電位になる導体層2の面積がより広くなり、配線基板10の内部導体または配線基板10に搭載される電子部品等と外部電気回路との間の電磁的な遮蔽(ノイズの低減)がより効果的に行なわれるようになる。
Further, in the example of FIG. 1B and FIG. 2, the outer periphery of the
また、導体層2のうち第2金属層7のみが広がっている部分は、第1および第2金属層6、7の2層の部分(接続パッド5となっている部分)に比べて厚みが小さい。そのため、絶縁基板1と導体層2との間に生じる熱応力等の応力を小さく抑えることが容易であり、この応力による絶縁基板1の変形もより効果的に抑制できる。したがって、この場合には、接続パッド2における外部接続の信頼性が高く、かつ絶縁基板1の変形も抑制された配線基板を提供することができる。
Further, the portion of the
また、図1(b)および図2の例では、第2金属層7が開口部4よりも外側に延びていたが、第1金属層6が開口部の外周よりも外側に延びていて、第2金属層7は平面視で開口部4内に収まっていても構わない。この場合には、第1金属層6によって、配線基板と外部電気回路との電磁的な遮蔽の効果が高められる。また、絶縁基板1の変形も抑制される。すなわち、導体層2が第1金属層6および第2金属層7からなる場合、第1金属層6および第2金属層7のうちいずれが開口部4よりも外側に延びていてもよい。
Moreover, in the example of FIG.1 (b) and FIG. 2, although the
なお、接続パッド2における外部接続の信頼性をより高くする上では、第2金属層7が開口部4の外周よりも外側に延びている形態(図1および図2の例等)の方が、より高い効果が得られる可能性が高い。すなわち、第2金属層7が開口部4の外周よりも外側に延びている場合には、配線基板と外部回路基板との間に生じる熱応力が、比較的広い第2金属層7に分散して緩和される。そのため、熱応力による、接続パッド5と絶縁基板1の接合界面、およびその界面付近の接続パッド5または絶縁基板1における機械的な破壊がより効果的に抑制される。
In order to further increase the reliability of the external connection in the
また、本実施形態の配線基板10において、第2金属層7は、隣り合う接続パッド5同士の間で互いに連結し合うように延びているものを含んでいる。第2金属層7を介して互いに連結された接続パッド5同士は、互いに同じ電位となる部分であり、例えば電源用または接地用の接続パッド5である。
Further, in the
この例のように、電源用または接地用の複数の接続パッド5同士が、それぞれの接続パッド5の一部を構成している第2金属層7を介して互いに連結されていることにより、電源または接地の電位がより安定になり、配線基板と外部電気回路との間のノイズの低減がより有効なものになる。また、接続パッド5同士を連結している第2金属層7の厚みが比較的小さいため、絶縁基板1の変形も効果的に抑制されている。また、接続パッド5同士が連結されていることにより、平面方向にかかる熱応力をより効率的に緩和することができる。
As in this example, a plurality of
接続パッド5同士が連結されている場合、絶縁基板1の主面に導体層2がバランス良く(例えば絶縁基板1の下面の中心に対して点対称状のパターンで)配置されることによって、導体層2と絶縁基板1の熱膨張係数の違い、および収縮率の違いのいずれか一方または両方に起因して生じる応力による配線基板10の反り(特に絶縁基板1の反り)をより低減することができる。
When the
また、絶縁基板1の下面に設けられた複数の接続パッド5は、接地用パッド5a、電源用パッド5bおよび信号用パッド5cを含んでいる。信号用パッド5cの周囲に電源用パッド5bおよび接地用パッド5aが位置している。信号用パッド5cは、電源用パッド5bまたは接地用パッド5aの一部を構成している第2金属層7の開口部4の外周よりも外側に延びた部分で囲まれている。これにより、信号用パッド5cを通過する信号に対するノイズ低減の効果が向上している。
The plurality of
図4(b)に示す例において、信号用パッド5cに接続されている貫通導体8は、下面
透視において、接地用パッド5aに接続されている複数の貫通導体8で囲まれている。これはいわゆる疑似同軸貫通導体(ビア)構造であり、この貫通導体8が絶縁基板1の最下面の導体層2に接続されるので、信号用の貫通導体8および信号用パッド5cを通る高周
波信号の反射が低減される。したがって、特性インピーダンスが信号用パッド5c付近で変化することを抑制することができる。また、接地用パッド5a同士が連結し合うように延びている部分(本実施形態の例では第2金属層7のうち絶縁層3で被覆された部分)にも貫通導体8を接続することができるので、貫通導体8の配置の自由度が向上する。
In the example shown in FIG. 4B, the through
また、接続パッド5の絶縁基板1に対する接続強度を向上させるためには、下面透視において貫通導体8の端部と接続パッド5とが互いに重なっている方がよい。すなわち、このような場合には、貫通導体8を形成する金属材料によって接続パッド5に生じる熱応力を低減できる。複数の貫通導体8同士の間でそれぞれの端部の面積が互いに異なる場合は、より面積の大きいものが接続パッド5に接続されていると、より高い効果が期待できる。
Further, in order to improve the connection strength of the
ただし、図4(b)に示すように、隣り合う接続パッド5同士の間で、接続パッド5の一部を形成している第2金属層7が互いに連結するように延びている場合には、必ずしも貫通導体8と接続パッド5とが接続されていなくてもよい。これは、連結しているように延びている部分の金属層(第2金属層7等)によって、接続パッド5の絶縁基板1に対する接続強度が高められているためである。
However, as shown in FIG. 4B, when the
また、配線基板10に発熱量の高い電子部品が搭載される場合には、上記内部導体の一部としての貫通導体8以外にも放熱用の貫通導体8が設けられていてもよい。このような放熱用の貫通導体8の場合には、その端部と導体層2との接続部分は、導体層2の厚みが比較的厚い部位であれば、放熱性をさらに向上させることが可能である。
Further, when an electronic component with a high calorific value is mounted on the
複数の接続パッド5が絶縁基板1の主面に縦横の並びに配列されている場合は、複数の接続パッド5のうち、縦横の並びの角部分に位置するものは、熱応力が最大になる位置である。そのため、少なくともその角部分に位置する接続パッドについて、第1金属層6と第2金属層7とが重なっているものであるようにしてもよい。また、この場合には、第1の実施例のように、隣り合う接続パッド5同士の間で接続パッド5の一部(例えば第2金属層7)が互いに連結し合うように延びている方が好ましい。この例においては、縦横の並びの角部の接続パッド5が非形成とされているが、この場合は、接続パッド5が非形成とされた角部に隣接した接続パッド5を角部分に位置するものとみなす。
In the case where the plurality of
信号用パッド5cは、通常、一つの信号用パッド5c毎に異なる信号が伝送されるため、上記の電源用パッド5bおよび接地用パッド5a以上に、個々の接続パッド(信号用パッド)5における接続信頼性が高いことが求められる。したがって、複数の接続パッド5に信号用パッド5cが含まれる場合には、少なくとも信号用パッド5cにおいて、外部接続信頼性がより高い構成のものであることが望ましい。すなわち、少なくとも信号用パッド5cについて、第1金属層6と第2金属層7とからなるものであり、接続パッド5としての厚みが比較的厚いものであることが好ましい。
Since the
(第2の実施形態)
図5(a)は本発明の第2の実施形態の配線基板を示す下面図であり、図5(b)は、図5(a)B−B線における要部拡大断面図である。第2の実施形態の配線基板は、絶縁基板1の下面における導体層2および絶縁層3の配置形態が第1の実施形態の配線基板10と異なり、これ以外の点については第1の実施形態の配線基板10と同様である。第1の実施形態と同様の点については説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 5A is a bottom view showing a wiring board according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5B is an enlarged cross-sectional view of a main part taken along line BB in FIG. The wiring board of the second embodiment is different from the
図5に示す例においては、絶縁基板1の下面の外周部に四角形状の複数の導体層2が設けられている。これらの複数の導体層2は、四角形状である絶縁基板1下面の外周の辺部分の中央部に配列されている。また、これらの複数の導体層2以外の部分において、絶縁基板1の下面の中央部から外周の角部分にかけて比較的面積が大きな一つの導体層2が設けられている。
In the example shown in FIG. 5, a plurality of rectangular conductor layers 2 are provided on the outer peripheral portion of the lower surface of the insulating substrate 1. The plurality of
なお、実施形態1についての説明と同様に、これらの導体層2および絶縁層3について、図6および図7に分解して示している。すなわち、図6(a)は、図5に示す配線基板の下面の絶縁層3を示す下面図であり、図6(b)は図5に示す配線基板の下面の導体層2を示す下面図である。また、図7は、図6(b)の導体層2に図6(a)の絶縁層3が重ね合わされた状態を示す下面透視図である。図6(b)は、図5(a)の透視図とみなすこともできる。
Similar to the description of the first embodiment, the
図5〜図7に示すように、上記の各導体層2が、一つの絶縁層3によって被覆されている。絶縁層3には複数の開口部4が設けられている。この開口部4は、比較的大きな一つの導体層2に対しては複数個設けられている。また、比較的小さい複数の導体層2に対しては、一つまたは二つの開口部4が設けられている。複数の開口部4において露出した導体層2は、複数の接地用パッド5aを形成している。二つの開口部4において露出した導体層2は電源用パッド5bを形成している。一つの開口部4において露出した導体層2は信号用パッド5cを形成している。
As shown in FIGS. 5 to 7, each of the conductor layers 2 is covered with one insulating
また、それぞれの導体層2は、第1金属層6および第2金属層7からなる。第1金属層6は開口部4内に収まる形状および寸法であり、第2金属層7は、互いに同じ電位である接続パッド5(接地用パッド5a同士、電源用パッド5b同士)を連結するように延びている。これにより、第1の実施形態の場合と同様に、各接続パッド5の絶縁基板1に対する接合の強度および信頼性が向上している。そのため、外部接続の信頼性が高い配線基板を提供できる。
Each
この第2の実施形態の配線基板においては、比較的大きい導体層2により互いに連結された複数の接地用パッド5aが形成されていることにより安定した接地電位が供給できる。また、二つの電源用パッド5bが互いに連結されていることにより電源の電位がより安定している。また、これらの接地用パッド5aおよび電源用パッド5bが信号用パッド5cの周りに配置されているので、信号用パッド5cに対するノイズ遮蔽の効果が高められている。
In the wiring board of the second embodiment, a plurality of
第2の実施形態の配線基板においては、絶縁基板1(配線基板)と外部電気回路(基板9との間に生じる熱応力が大きい角部分に、比較的面積が大きい導体層2の一部である接地用パッド5a配置されているため、熱応力による配線基板10と外部電気回路との電気的な接続信頼性が高められている。
In the wiring substrate according to the second embodiment, a part of the
本発明の配線基板は、第1および第2の実施形態の例に限らず、本発明の要旨の範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、導体層2についても絶縁基板1および絶縁層3と同様にガラスが含有されていてもよい。このガラス成分によって、導体層2と絶縁基板1および絶縁層3との接合の強度をさらに高めることもできる。
The wiring board of the present invention is not limited to the examples of the first and second embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. For example, the
この場合、導体層2のうち接続パッド5を形成している一部におけるガラスの含有量が、絶縁基板1側において、絶縁基板1側と反対側、とくに接続パッド5の表面となる部分よりも大きいことが好ましい。これにより、導体層2の外部接続における導電性を高く確保しながら、絶縁基板1との接合強度を高めるとともに、接続パッド5の表面のめっき被着性、はんだ濡れ性を向上させることができる。
In this case, the glass content in a part of the
導体層2のうち接続パッド5を形成している部分(第1および第2金属層6、7)について、第1金属層6において第2金属層7の方がガラス成分の含有率が大きければ、導体層2のうち接続パッド5を形成している一部におけるガラスの含有量が、絶縁基板1側においてこれと反対側よりも大きい構成が容易に実現できる。この場合、図8に示すように、第1金属層6が、絶縁層3の開口部4よりも外側に延びていてもよい。開口部4において露出した、ガラス成分の含有率が比較的小さい第2金属層7におけるはんだの濡れ性が良好に確保され、第1金属層6によって接続パッド5の絶縁基板1に対する接合の強度が高められている。なお、図8は、図1に示す配線基板の変形例を示す断面図である。図8において図1と同様の部位には同様の符号を付している。
Regarding the portion of the
なお、導体層2に含有されるガラス成分としては、例えば絶縁基板1または絶縁層3に含有されているガラス成分と同様の材料(酸化ケイ素、酸化アルミニウム等)が挙げられる。導体層2におけるガラス成分の含有率は、例えば絶縁基板1側において5〜20質量%程度に設定され、これと反対側において0〜5質量%程度に設定されていればよい。
In addition, as a glass component contained in the
また、以上の説明では、主として、絶縁基板1の下面に設けられた外部接続用の接続パッド5(導体層2)について説明したが、絶縁基板1の上面に設けられた電子部品接続用等の接続パッド5(導体層2)に対しても上記と同様の構成が適用されていても構わない。 In the above description, the connection pads 5 (conductor layer 2) for external connection provided on the lower surface of the insulating substrate 1 have been mainly described. However, for connecting electronic components provided on the upper surface of the insulating substrate 1, etc. The same configuration as described above may be applied to the connection pad 5 (conductor layer 2).
また、図9(a)および(b)に示すように、導体層2が第1および第2金属層6、7を含む構成において、絶縁層3が導体層4を被覆している部分において、平面透視で絶縁層3の少なくとも一部と重なる補助絶縁層3Aが、隣り合う第1金属層6の間に設けられていてもよい。なお、図9(a)は図2の変形例を示す要部拡大断面図であり、図9(b)は図2の他の変形例を示す要部拡大断面図である。図9において図1および図2と同様の部位には同様の符号を付している。
Further, as shown in FIGS. 9A and 9B, in the configuration in which the
これらの例における補助絶縁層3Aは、その厚み方向の一部が外周部分において外側に延びている。この延びた部分(符号なし)が上下の第1および第2金属層6、7の間に挟まれている。この場合には、絶縁層3と導体層2との接合界面が入り組んだ形状になり、互いの接合面積がより大きくなるとともに、接合面の一部が熱応力の作用する方向と交差するようになる。そのため、接続パッド5の絶縁基板1に対する接続信頼性がより高い配線基板等の提供が可能になる。
Auxiliary insulating
図9(a)に示す例においては、第1金属層6の外周が、第2金属層7の外周よりも外側に位置している。そのため、大きな熱応力かかる接続パッド5aの外周部における導体層2の厚みをより大きくして、熱応力をより効果的に低減させることができる。
In the example shown in FIG. 9A, the outer periphery of the
図9(b)に示す例においては、第1金属層6の外周部が絶縁基板1の内部に埋設されている。そのため、第1金属層6と絶縁基板1との間でいわゆるアンカー効果がより大きくなる。したがって、接続パッドの絶縁基板1に対する接合強度をさらに向上させることができる。
In the example shown in FIG. 9B, the outer peripheral portion of the
1・・・絶縁基板
2・・・導体層
3・・・絶縁層
4・・・開口部
5・・・接続パッド
5a・・接地用パッド
5b・・電源用パッド
5c・・信号用パッド
6・・・第1金属層
7・・・第2金属層
8・・・貫通導体
10・・・配線基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating
10 ... wiring board
Claims (6)
該絶縁基板の前記主面に設けられた導体層と、
前記絶縁基板の前記主面および前記導体層の全体を被覆しているとともに、前記導体層の一部が露出した複数の開口部を有し、該複数の開口部において露出した前記導体層の前記一部が複数の接続パッドを形成している絶縁層とを備えており、
前記絶縁層の前記複数の開口部のそれぞれと重なる前記導体層の前記一部は、その周囲の前記絶縁層と重なる部分よりも厚く、
前記導体層は、前記絶縁層の前記開口部で露出している前記一部において、前記絶縁基板の前記主面に順次設けられた第1金属層および第2金属層からなり、
厚み方向の一部の外周部分において外側に延びた部分が、前記第1金属層および前記第2金属層の間に挟まれている補助絶縁層を有しており、
前記絶縁基板および前記導体層および前記絶縁層にガラスが含有されており、
前記導体層のうち前記接続パッドを形成している前記一部における前記ガラスの含有量が、前記絶縁基板側において、該絶縁基板側と反対側よりも大きいことを特徴とする配線基板。 An insulating substrate having a main surface;
A conductor layer provided on the main surface of the insulating substrate;
The conductor layer covers the main surface of the insulating substrate and the entire conductor layer, and has a plurality of openings in which a part of the conductor layer is exposed, and the conductor layer exposed in the plurality of openings. And an insulating layer, a part of which forms a plurality of connection pads,
The portion of the conductor layer that overlaps each of the plurality of openings of the insulating layer is thicker than a portion that overlaps the surrounding insulating layer,
The conductor layer is composed of a first metal layer and a second metal layer sequentially provided on the main surface of the insulating substrate in the part exposed at the opening of the insulating layer,
A portion extending outward in a part of the outer peripheral portion in the thickness direction has an auxiliary insulating layer sandwiched between the first metal layer and the second metal layer ,
The insulating substrate and the conductor layer and the insulating layer contain glass,
The wiring board according to claim 1, wherein the glass content in the part of the conductor layer forming the connection pad is larger on the insulating substrate side than on the side opposite to the insulating substrate side .
少なくとも前記信号用パッドにおいて、前記第1金属層と前記第2金属層とからなることを特徴とする請求項2記載の配線基板。 The connection pads include a ground pad, a power pad and a signal pad,
The wiring board according to claim 2, wherein at least the signal pad includes the first metal layer and the second metal layer.
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