JPH07131161A

JPH07131161A - セラミック回路基板

Info

Publication number: JPH07131161A
Application number: JP5271531A
Authority: JP
Inventors: Akira Imoto; 晃井本; Masafumi Hisataka; 将文久高; Yuzuru Matsumoto; 譲松本; Akihiro Sakanoue; 聡浩坂ノ上; Kazumasa Furuhashi; 和雅古橋; Hiroshi Suenaga; 弘末永
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-05-19
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: JP3677301B2

Abstract

(57)【要約】【目的】発熱電子部品で発生する熱を外部に有効に放
熱することができ、回路基板に形成又は配置した他の電
子部品の誤動作なく、熱信頼性が向上し、低背化し、表
面配線の高密度化が達成できるセラミック回路基板を提
供する。【構成】セラミック体を構成する絶縁層１ａ〜１ｅ間
にビアホール導体４によって接続された内部配線３を配
置した回路基板１内に、表面側の絶縁層１ａに被われた
ヒートシンク金属部材５を内装するととも、且つ前記ヒ
ートシンク金属部材５を被う前記絶縁層１ａの発熱電子
部品載置領域Ａを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、厚膜抵抗体膜やパワー
トランジスタ、パワーＭＯＳ電界効果トンジスタのベア
チップなどの発熱電子部品を回路基板表面に搭載したセ
ラミック回路基板上に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】セラミック回路基板、特に
積層セラミック回路基板は、回路の小型化、高密度実装
には欠くことのできないものであり、その構造は、複数
積層したセラミック絶縁層間に内部配線を配置し、ま
た、表面には所定配線を形成した後、各種電子部品など
を搭載していた。この各種電子部品には、基板の表面に
直接被着形成される厚膜抵抗体膜、表面配線に半田接合
されるチップ抵抗器、チップコンデンサ、表面実装可能
な各種電子、表面配線にボンディング接合されるＩＣベ
アチップなどが挙げられる。実際の回路構成や搭載され
る電子部品などは、積層セラミック回路基板の用途など
によっても異なるが、特に、厚膜抵抗体膜やパワートラ
ンジスタ、パワーＭＯＳ電界効果トンジスタのベアチッ
プなどの発熱電子部品など用いる場合には、この発熱電
子部品の動作中に熱が発生し、他の電子部品や回路など
に誤動作を生じさせたりすることがあった。

【０００３】これらの熱を放出するための手段として
は、厚膜抵抗体膜では、その有効手段がなく、実際に
は、厚膜抵抗体膜の周囲に充分な空間を設けていた。こ
のため、回路基板の表面配線の高密度化が達成できない
という問題点があった。

【０００４】また、積層セラミック回路基板を貫通する
ヒートシンク金属部材を配置することも考えられるが、
基板表面にヒートシンク金属部材が露出することにな
り、表面配線パターンの制約などが発生してしまう。さ
らに、このように積層セラミック回路基板を貫通するヒ
ートシンク金属部材を配置することは、従来の積層セラ
ミック回路基板では実質的に不可能であった。例えば、
焼成済の積層セラミック回路基板にヒートシンク金属部
材が配置される貫通穴を形成し、ヒートシンク金属部材
を該貫通穴に挿入・配置することは、セラミックと金属
部材との接合技術が必要となり、安定的な配置を行うこ
とは実質的に困難である。

【０００５】ヒートシンク金属部材となる金属を、積層
セラミック回路基板の製造過程で形成することも考えら
れる。

【０００６】従来の積層セラミック回路基板は、大別し
て２つの製造方法がある。その１つは、１層の絶縁層と
なるグリーンシートに、ビアホール導体となる貫通穴を
形成し、この貫通穴にビアホール導体となる導体を充填
するとともに、グリーンシート表面に内部配線となる導
体膜を形成する。このようなグリーンシートを所定枚数
積層し、一体的に焼成していた。

【０００７】このようなグリーンシート多層方式におい
て、回路基板の厚み方向を貫くヒートシンク金属部材を
配置するためには、ビアホール導体となる貫通穴と同時
に、各グリーンシートにＩＣチップの形状に対応して、
例えば０．５〜１ｃｍ角の貫通穴を形成し、この０．５
〜１ｃｍ角の貫通穴にヒートシンク金属部材となる金属
ペーストを充填しなくては成らない。しかし、実際に
は、厚みが１５０〜２００μｍ程度のグリーンシート
に、０．５〜１ｃｍ角の貫通穴を形成して、この貫通穴
に金属ペーストを保持させながら、積層することは実質
的に不可能である。

【０００８】また、今１つの製造方法は、基体上に、絶
縁層となる絶縁ペーストのスクリーン印刷により形成さ
れた所定形状の絶縁膜と、内部配線となる導電性ペース
トのスクリーン印刷により形成された所定形状の導体膜
とを交互に印刷積層し、所定積層状態で一体的に焼成し
ていた。

【０００９】このような印刷多層方式において、積層体
の厚み方向を貫くヒートシンク金属部材を形成するため
には、導電性ペーストの印刷による金属膜の積層により
形成するが、特にヒートシンク金属部材となる金属膜の
周辺部において、絶縁膜が重なりあうため、特に積層数
が増加すると、ヒートシンク金属部材となる金属膜表面
の均一性が損なわれ、絶縁層を介して厚膜抵抗体膜やパ
ワートランジスタ、パワーＭＯＳ電界効果トンジスタの
ベアチップを搭載することが困難となる。

【００１０】結局、従来の積層セラミック回路基板の製
造においては、回路基板にヒートシンク部材を内層する
ことは困難であった。

【００１１】本発明は上述の問題に鑑みて案出されたも
のであり、その目的は、発熱電子部品からの熱の影響が
少なく、さらに、表面配線の引き回しの制約がなく、発
熱電子部品を安定的に搭載できるセラミック回路基板を
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、セラミック体
内にビアホール導体によって接続された複数の内部配線
を配置させたセラミック回路基板であって、前記セラミ
ック体の下面側に凹部を設けるとともに、該凹部にヒー
トシンク金属部材を内装し、前記ヒートシンク金属部材
が対応するセラミック体の上面を、発熱電子部品の載置
領域としたことを特徴とするセラミック回路基板であ
る。

【００１３】

【作用】本発明によれば、セラミックからなる回路基板
内に、回路基板の表面側が絶縁層に被われ、且つ回路基
板の裏面側が露出するヒートシンク金属部材が内装さ
れ、前記ヒートシンク金属部材を被う絶縁層を介して、
この前記ヒートシンク金属部材に対応する絶縁層上を発
熱電子部品の載置領域とした。このため、発熱電子部品
である厚膜抵抗体膜やパワートランジスタ、パワーＭＯ
Ｓ電界効果トンジスタのベアチップなどを、この載置領
域に搭載しても、発熱電子部品に発生する熱を有効に回
路基板の裏面側から外部に放出できるため、発熱に伴う
他の電子部品や回路などの悪影響を防止することができ
る。また、発熱電子部品を、他の電子部品との間で、発
熱による悪影響を最小限にし、回路配置（表面配線のパ
ターン、電子部品の配置）できるため、その高密度化が
容易となる。

【００１４】さらに、ヒートシンク金属部材が回路基板
内に内層されていることから、セラミック回路基板の低
背化が達成できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。

【００１６】図１は、本発明のセラミック回路基板、特
に積層セラミック回路基板の断面図である。

【００１７】図１において、１は回路基板であり、２は
厚膜抵抗体膜やパワートランジスタ、パワーＭＯＳ電界
効果トンジスタベアチップの発熱電子部品である。尚、
実施例では、発熱電子部品として厚膜抵抗体膜２を用い
て説明する。

【００１８】回路基板１は、セラミックからなる絶縁層
１ａ〜１ｅと、絶縁層１ａ〜１ｅの各層間に配置された
内部配線３と、表面配線６と、各絶縁層１ｂ〜１ｅの厚
み方向を貫き形成された凹部５２内に配置されたヒート
シンク金属部材５と、各配線３、６との間を接続するビ
アーホール導体４とから構成されている。また、回路基
板１の表面には、表面配線６に接合する各種電子部品７
や、発熱電子部品２が夫々搭載され、さらに、絶縁保護
膜（図示せず）などが被着されている。特に、ヒートシ
ンク金属部材５に対応する絶縁層１ａの領域Ａを発熱電
子部品２の載置領域となり、この領域Ａに発熱電子部品
２が搭載されている。

【００１９】絶縁層１ａ〜１ｅは、セラミック体を構成
するものであり、例えば８５０〜１０５０℃前後の比較
的低い温度で焼成可能にするガラス−セラミック材料か
らなり、表面絶縁層１ａの厚みは、１０〜７０μｍであ
り、絶縁層１ｂ〜１ｅの厚みは、４０〜１２０μｍであ
る。そして、この複数の絶縁層１ａ〜１ｅの各層間に内
部配線３が絶縁層１ａ〜１ｅの厚み方向を貫くビアホー
ル導体４が、また、絶縁層１ｂ〜１ｅの厚み部分には、
ヒートシンク金属部材５が夫々配置される凹部５２が形
成されている。

【００２０】内部配線３は、絶縁層１ａ〜１ｅの各層間
に配置され、金系、銀系、銅系の金属材料、例えば銀系
導体から成っている。これらの内部配線３の厚みは、３
〜１５μｍ程度である。

【００２１】ビアホール導体４は、金系、銀系、銅系の
金属材料、例えば銀系導体からなり、内部配線３間を接
続したり、また、絶縁層１ａ上に形成された表面配線６
と内部配線３とを接続するために、各絶縁層１ａ〜１ｄ
の厚みを貫くように形成されている。

【００２２】ヒートシンク金属部材５は、回路基板１の
裏面側に開口する凹部５２に配置されており、その表面
側の一端が、図では最表面の絶縁層１ａによって被われ
ており、絶縁層１ｂ〜１ｅの厚み方向を貫いて、裏面側
の一端が回路基板１の外部に露出している。ヒートシン
ク金属部材５は、例えば熱伝導率の高い金属材料が用い
られるが、製造工程を簡略化するためには、金系、銀
系、銅系、例えば銀系導体などのビアホール導体４と同
一材料で形成することが望ましい。

【００２３】表面配線６は、絶縁層１ａの表面に形成さ
れており、金系、銀系、銅系の金属材料、例えば銀系導
体からなっている。この表面配線６は、絶縁層１ａに形
成されたビアホール導体４を介して内部配線３と接続さ
れている。

【００２４】回路基板１の表面には、表面配線６に接続
する発熱電子部品である厚膜抵抗体膜２が被着形成さ
れ、表面配線６に接続する他の各種電子部品７が半田接
合されている。

【００２５】発熱電子部品である厚膜抵抗体膜２は、ヒ
ートシンク金属部材５を被う絶縁層１ａの領域Ａに被着
形成されている。即ち、厚膜抵抗体膜２は、その対向す
る両端部が表面配線６に接続して、ヒートシンク金属部
材５部分の絶縁層１ａ上に焼きつけされている。具体的
には酸化ルテニウム系抵抗体ペーストを所定形状にスク
リーン印刷を行い、その後、乾燥して、焼き付けによっ
て形成される。その後、必要に応じて、所定抵抗値にな
るように、厚膜抵抗体膜の一部除去（トリミング）が行
われる。

【００２６】また、その他の各種電子部品７とは、チッ
プコンデンサやチップ抵抗、その他発振部品などが挙げ
られ、半田接合により表面配線６に接合している。

【００２７】本発明において構造的には、発熱電子部品
２が、絶縁層１ａのヒートシンク金属部材５に対応する
領域Ａに配置されていることである。

【００２８】これにより、発熱電子部品２の動作によっ
て発生する熱を絶縁層１ａ、ヒートシンク金属部材５を
介して、回路基板１の裏面側から外部に有効に放出する
ことができる。従って、他の電子部品７や、表面配線
６、内部配線３、電子部品７を含む所定回路に熱による
誤動作などの悪影響を与えることが非常に少なくなるた
め、積層セラミック回路基板全体の熱信頼性が向上す
る。尚、絶縁層１ａは、使用用途によっても異なるが、
絶縁特性が１０¹²Ω程度得られれば充分であり、この絶
縁特性を満足する程度に薄くすることが望ましい。例え
ば、絶縁層１ａの厚みを１０μｍにまで薄くしても構わ
ない。

【００２９】また、回路基板１の表面に着目すれば、そ
の表面はビアホール導体４が形成された絶縁層１ａによ
って被われているため、表面配線６を形成する場合に
は、特別な制約事項がなく、表面配線６の高密度化に適
したものとなる。

【００３０】上述の積層セラミック回路基板を図２
（ａ）〜（ｋ）に基づいて説明する。

【００３１】まず、図２（ａ）に示すように、耐熱性樹
脂、ガラス、セラミックなどのワーク基板１５上に絶縁
層１ｅとなる絶縁膜１０ｅを形成する。

【００３２】絶縁膜１０ｅは、セラミック粉末、ガラス
材料、光硬化可能なモノマー、有機バインダと、有機又
は水系溶剤を均質混練して得られスリップ材を、４０〜
１２０μｍ程度になるように、塗布、乾燥して形成す
る。

【００３３】上述のセラミック粉末としては、クリスト
バライト、石英、コランダム（αアルミナ）、ムライ
ト、ジルコニア、コージェライト等の材料が挙げられ、
その粉末の平均粒径は、好ましくは１．０〜６．０μ
ｍ、更に好ましくは１．５〜４．０μｍである。これら
のセラミック材料は２種以上混合して用いられてもよ
い。

【００３４】特に、コランダムを用いた場合、コスト的
に有利となる。このセラミック粉末の平均粒径が１．０
〜６．０μｍと設定したのは、平均粒径が１．０μｍ未
満では、均質混合してスリップ化することが難しくな
り、後述の露光時に露光光が乱反射して充分な露光がで
きなくなる。逆に平均粒径が６．０μｍを超えると緻密
で強度の高い回路基板１が得られない。

【００３５】上述のガラス材料としては、複数の金属酸
化物を含むガラスフリットであり、８５０〜１０５０℃
で焼成した後に、コージェライト、ムライト、アノーサ
イト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイ
ト、ドロマイト、ペタライト及びその置換誘導体の結晶
を少なくとも１種析出するものが挙げられる。

【００３６】特に、アノーサイトまたはセルジアンを析
出する結晶化ガラスフリットを用いると、より強度の高
い積層体本体が得られ、また、コージェライトまたはム
ライトを析出し得る結晶化ガラスフリットを用いると、
焼成後の熱膨張率が低い為、回路基板１上にＩＣベアチ
ップ２を配置するための回路基板としては非常に有効と
なる。

【００３７】回路基板１の強度、熱膨張率を考慮した最
も好ましいガラス材料としては、Ｂ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、
Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、アルカリ土類酸化物を含むガラス
フリットである。この様なガラスフリットは、ガラス化
範囲が広くまた屈伏点が６００〜８００℃付近にあるた
め、８５０〜１０５０℃程度の低温焼成に適し、且つ内
部配線３、ビアホール導体４となる銅系、銀系及び金系
の導電材料の焼結挙動に適している。

【００３８】ガラス材料はスリップ材中にフリットの状
態で混合されている。このフリットの平均粒径は、１．
０〜６．０μｍ、好ましくは１．５〜３．５μｍであ
る。平均粒径が１．０μｍ未満の場合は、スリップ化す
ることが困難なであり、後述の露光時に露光光が乱反射
して充分な露光ができなくなる。逆に平均粒径が６．０
μｍを超えると分散性が損なわれ、具体的には絶縁材料
であるセラミック粉末間に均等に溶解分散できず、強度
が非常に低下してしまう。

【００３９】上述のセラミック材料とガラス材料との構
成比率は、８５０〜１０５０℃の比較的低温で焼成する
場合には、セラミック材料が１０〜６０ｗｔ％、好まし
くは３０〜５０ｗｔ％であり、ガラス材料が９０〜４０
ｗｔ％、好ましくは７０〜５０ｗｔ％である。セラミッ
ク材料が１０ｗｔ％未満、且つガラス材料が９０ｗｔ％
を越えると、絶縁層にガラス質が増加しすぎ、絶縁層の
強度等からしても不適切であり、また、セラミック材料
が６０ｗｔ％を越え、且つガラス材料が４０ｗｔ％未満
となると、後述の露光時に露光光が乱反射して充分な露
光ができなり、焼成後の絶縁層の緻密性も損なわれる。

【００４０】上述のセラミックやガラスなどの固形成分
の他に、スリップ材の構成材料としては、焼結によって
消失される光硬化可能なモノマー、有機バインダーと、
有機溶剤とを含んでいる。

【００４１】光硬化可能なモノマーは、比較的低温で且
つ短時間の焼成工程で消失できるように熱分解性に優れ
たものであり、また、スリップ材の塗布・乾燥後の露光
によって、光重合される必要があり、遊離ラジカルの形
成、連鎖生長付加重合が可能で、２級もしくは３級炭素
を有したモノマーが好ましく、例えば少なくとも１つの
重合可能なエチレン系基を有するブチルアクリレート等
のアルキルアクリレートおよびそれらに対応するアルキ
ルメタクリレートが有効である。また、テトラエチレン
グリコールジアクリレート等のポリエチレングリコール
ジアクリレートおよびそれらに対応するメタクリレート
などが挙げられる。

【００４２】光硬化可能なモノマーは、露光処理によっ
て絶縁膜１０ｅが硬化され、現像処理によって露光部分
以外の部分が容易に除去できるように所定量添加され
る。例えば、固形成分（セラミック材料及びガラス材
料) に対して５〜１５ｗｔ％以下である。

【００４３】有機バインダーは、光硬化可能なモノマー
同様に熱分解性の良好なものでなくてはならない。同時
にスリップの粘性を決めるものである為、固形分との濡
れ性も重視せねばならず、本発明者の検討によればアク
リル酸もしくはメタクリル酸系重合体のようなカルボキ
シル基、アルコール性水酸基を備えたエチレン性不飽和
化合物が好ましい。添加量としては固形分に対して２５
ｗｔ％以下が好ましい。

【００４４】尚、溶剤として、有機系溶剤の他に、水系
溶剤を用いることができるが、この場合、光硬化可能な
モノマー及び有機バインダは、水溶性である必要があ
り、モノマー及びバインダには、親水性の官能基、例え
ばカルボキシル基が付加されている。その付加量は酸価
で表せば２〜３００あり、好ましくは５〜１００であ
る。付加量が少ない場合は水への溶解性、固定成分の粉
末の分散性が悪くなり、多い場合は熱分解性が悪くなる
ため、付加量は、水への溶解性、分散性、熱分解性を考
慮して、上述の範囲で適宜付加される。

【００４５】何れの系のスリップ材においても光硬化可
能なモノマー及び有機バインダは上述したように熱分解
性の良好なものでなくてはならないが、具体的には６０
０℃以下で熱分解が可能でなくてはならない。更に好ま
しくは５００℃以下である。

【００４６】熱分解温度が６００℃を越えると、絶縁層
内に残存してしまい、カーボンとしてトラップし、基板
を灰色に変色させたり、絶縁層の絶縁抵抗までも低下さ
せてしまう。またボイドとなりデラミネーションを起こ
すことがある。

【００４７】また、スリップ材には、増感剤、光開始系
材料等を必要に応じて添加しても構わない。例えば、光
開始系材料としては、ベンゾフェノン類、アシロインエ
ステル類化合物などが挙げられる。

【００４８】上述のスリップ材の塗布方法として、例え
ば、ドクターブレード法（ナイフコート法）、ロールコ
ート法、印刷法などが挙げられる。特に塗布後の絶縁膜
の表面が平坦化することが容易なドクターブレード法な
どが好適である。尚、塗布方法に応じて溶剤の添加量が
調整され、所定粘度に調整される。

【００４９】乾燥方法としては、バッチ式乾燥炉、イン
ライン式乾燥炉を用いて行われ、乾燥条件は、１２０℃
以下が望ましい。また、急激な乾燥は、表面にクラック
を発生される可能性があるため、急加熱を避けることが
重要となる。

【００５０】次に、図２（ｂ）に示すように、スリップ
材を塗布・乾燥した絶縁膜１０ｅを選択的露光処理し
て、絶縁膜１０ｅの所定位置、即ち、ヒートシンク金属
部材５となる位置に、貫通凹部５０となる溶化部５０’
を形成する。

【００５１】具体的には、絶縁膜１０ｅ中に含まれる光
硬化モノマーが、光重合されるネガ型であるため、貫通
凹部５０となる溶化部５０’のみが露光光が照射されな
いような所定パターンを有するフォトターゲットを、絶
縁膜１０ｅ上に載置、又は近接配置して、低圧、高圧、
超高圧の水銀灯系の露光光を照射する。尚、露光条件
は、１５〜２０Ｊ／ｃｍ²の露光光を約１５〜３０秒程
度照射して行う。これにより、絶縁膜１０ｅのヒートシ
ンク金属部材５の一部となる部分以外は、光硬化可能な
モノマーの光重合反応を起し、硬化されることになる。
尚、露光装置は所謂写真製版技術に用いられる一般的な
ものでよい。

【００５２】次に、図２（ｃ）に示すように、露光処理
した絶縁膜１０ｅを現像処理し、溶化部５０’を除去し
て、貫通凹部５０を形成する。これにより、貫通凹部５
０の下部開口には、ワーク基板１５の表面の一部が露出
することになる。この現像処理として、クロロセン、
１，１，１−トリクロロエタン、アルカリ現像溶剤を例
えばスプレー現像法やパドル現像法によって、溶化部５
０’に噴射したり、接触したりして、現像処理を行う。
その後、必要に応じて洗浄及び乾燥を行なう。

【００５３】ここで、貫通凹部とは、絶縁膜の厚み方向
に「貫通」して形成されるものの、その下部開口は、先
に形成した内部配線となる導体膜又はヒートシンク金属
部材によって閉塞されているため、全体として「凹部」
形状を呈しているので、特に本発明においては貫通凹部
と記載する。

【００５４】次に、図２（ｄ）に示すように、絶縁層１
ｅと絶縁層１ｄとの層間に配される内部配線３となる導
体膜３０及びヒートシンク金属部材５の一部となる金属
部材５１を例えばＡｇ系導電性ペーストを用いてスクリ
ーン印刷によって所定形状に印刷し、乾燥を行う。

【００５５】上述の導電性ペーストは、金、銀、銅もし
くはその合金のうち少なくとも１つの金属材料、例えば
銀系粉末と、低融点ガラス成分と、上述の光硬化モノマ
ー、有機バインダーと及び有機溶剤とを均質混練したも
のが用いられる。尚、絶縁層１ａ〜１ｅがガラス−セラ
ミックからなり、焼結温度が８５０〜１０５０℃と比較
的低いため、絶縁膜の焼結挙動を考慮する必要がある。
低融点ガラス成分としては、屈伏点が７００〜８００℃
であり、且つ低熱膨張のものを用いることが重要であ
り、絶縁膜の焼結挙動と内部配線３、ヒートシンク金属
部材５、ビアホール導体４の焼結挙動を近似させると同
時に、熱膨張係数差を小さくしている。

【００５６】また、上述のように印刷した導体膜３０及
び印刷・充填した金属部材５１は、上述の露光条件で光
硬化させる。これは、後述する絶縁膜１０ｅ上の全面に
塗布する絶縁膜１０ｄに、貫通凹部５０、４０を形成す
るべく、露光、現像処理した時に、絶縁膜１０ｄの貫通
凹部５０、４０の下部開口から露出する絶縁膜１０ｅに
形成した導体膜３０、金属部材５１もが除去されないよ
うにするためである。

【００５７】従って、現像液が、露光処理されていない
絶縁膜のみを除去し、導体膜３０や金属部材５１を除去
しないようにその成分や濃度を制御すれば、導電性ペー
ストに光硬化モノマーを用いる必要がなく、且つ導体膜
３０や金属部材５１に対する露光処理を省略できる。

【００５８】尚、この実施例では、内部配線３とヒート
シンク金属部材５とを同一金属、例えば銀系導体（金
属）で形成するため、同一工程で印刷、又は充填を行っ
ているが、内部配線３とヒートシンク金属部材５とが異
なる金属である場合には、貫通凹部５０にヒートシンク
金属部材５の一部となる金属部材５１を充填する工程
と、内部配線３となる導体膜３０を印刷する工程とを別
に行うことができる。

【００５９】次に、図２（ｅ）に示すように、絶縁膜１
ｅに形成した導体膜３０、金属部材５１を完全に被うよ
うに、絶縁層１ｄとなる絶縁膜１０ｄを上述のスリップ
材を用いて塗布・乾燥を行う。

【００６０】次に、図２（ｆ）に示すように、スリップ
材を塗布・乾燥した絶縁膜１０ｄを選択的な露光処理し
て、絶縁膜１０ｄの所定位置、即ち、ヒートシンク金属
部材５及びビアホール導体４となる位置に、貫通凹部５
０、４０となる溶化部５０’、４０’を形成する。この
形成方法は、図２（ｂ）で説明したように、フォトター
ゲットを用いて、所定強度の露光光を照射して選択的な
露光処理によって形成される。

【００６１】次に、図２（ｇ）に示すように、露光処理
した絶縁膜１０ｄを現像処理し、溶化部５０’、４０’
を除去して、貫通凹部５０、４０を形成する。これによ
り、貫通凹部５０の下部には、絶縁膜１０ｅに形成した
金属部材５１の表面が、貫通凹部４０の下部には、絶縁
膜１０ｅに形成した導体膜３０の表面が夫々露出するこ
とになる。尚、現像処理条件は、図２（ｃ）の説明と同
様である。

【００６２】そして、上述の図２（ｄ）で説明したよう
に、貫通凹部５０、４０に夫々ヒートシンク金属部材５
となる金属部材５１、ビアホール導体４となる導体４１
を印刷・充填するとともに、内部配線３となる導体膜３
０を印刷し、乾燥後、さらに、上述の図２（ｅ）で説明
したように、絶縁膜を形成し、さらに、図２（ｆ）
（ｇ）で説明したように、ヒートシンク金属部材５とな
る部分及びビアホール導体４となる部分に、選択的な露
光処理、現像処理を行う。このようにして、絶縁層１ｂ
となる絶縁膜１０ｂに形成した貫通凹部貫５０、４０に
夫々ヒートシンク金属部材５となる金属部材５１、ビア
ホール導体４となる導体４１を印刷・充填するととも
に、内部配線３となる導体膜３０を印刷し、乾燥する。

【００６３】次に、図２（ｈ）に示すように、絶縁膜１
０ｂ上に、絶縁層１１ａとなる絶縁膜１０ａを形成す
る。ここで、絶縁膜１０ａは、上述の図２（ｅ）で説明
したようなスリップ材の塗布・乾燥で形成されるが、こ
の絶縁膜１０ａは例えば１０〜４０μｍ程度と、既に形
成した絶縁膜１０ｂ〜１０ｅに比較して、薄い膜となっ
ている。

【００６４】次に、図２（ｉ）に示すように、絶縁膜１
０ａに選択的な露光処理を行い、さらに現像処理行い、
貫通凹部４０を形成する。ここで、絶縁膜１０ａでは、
露光光がヒートシンク金属部材５が形成される部分にも
照射されるようにして露光処理を行う。これにより、現
像処理により、ビアホール導体４となる部分のみが貫通
凹部４０として形成される。

【００６５】次に、図２（ｊ）に示すように、絶縁膜１
０ａの貫通凹部４０を充填し、且つ絶縁膜１０ａの表面
に所定パターンの表面配線６となる導体膜を印刷形成
し、さらに、ワーク基板１５を剥離し、さらに、回路基
板１の形状に合わせて、分割できるようにプレス成型に
よって分割溝を形成し、一体的な焼結を行う。

【００６６】絶縁膜１０ａの貫通凹部４０に充填する導
体及び表面配線６となる導体膜は、金、銀、銅もしくは
その合金のうち少なくとも１つの金属材料、例えば銀系
粉末と、低融点ガラス成分と、有機バインダーと及び有
機溶剤とを均質混練した導電性ペーストを用いて、充填
したり、また所定形状に印刷し、乾燥して形成される。

【００６７】焼結は、脱バインダ過程と焼成過程からな
る。脱バインダ過程は、絶縁膜１０ａ〜１０ｅ、内部配
線３となる導体膜３０、ビアホール導体４となる導体４
１、、ヒートシンク金属部材５となる金属部材５１及び
表面配線６となる導体膜６０に含まれる有機成分を消失
するためであり、焼結過程の例えば６００℃以下の温度
領域で行われる。

【００６８】また、焼成過程は、絶縁膜１０ａ〜１０ｅ
のガラス成分を充分に軟化させて、セラミック粉末の粒
界に均一に分散させ、回路基板１に一定強度を与え、同
時に、導体膜３０、導体４１、金属部材５１の銀系粉末
を粒成長させて、低抵抗化させるとともに、絶縁層１ａ
〜１ｅと一体化させるものであり、酸化性雰囲気又は中
性雰囲気でピーク温度８５０〜１０５０℃で行われる。

【００６９】これにより、絶縁膜１０ａ〜１０ｅは絶縁
層１ａ〜絶縁層１ｅとなり、導体膜３０は内部配線３と
なり、導体４１はビアホール導体４となり、金属部材５
１はヒートシンク金属部材５となり、表面導体膜は表面
配線６となり、回路基板１が達成される。

【００７０】次に、図２（ｋ）に示すように、ヒートシ
ンク金属部材５を被う絶縁層１ａ上に、厚膜抵抗体膜２
を形成する。

【００７１】厚膜抵抗体膜２の対向する両端は、表面配
線６の一部に重畳し、且つ厚膜抵抗体膜２の実質的な本
体部分はヒートシンク金属部材５を被う絶縁層１ａの領
域Ａに密着している。

【００７２】具体的な形成方法は、例えば酸化ルテニウ
ムなどの抵抗ペーストをスクリーン印刷により所定形状
に印刷し、乾燥した後、酸化性雰囲気で焼きつけを行
う。

【００７３】最後に、必要に応じて表面配線６や厚膜抵
抗体膜２上を保護膜で被ったり、他の電子部品を表面配
線６に半田接合を行い、図１に示す積層セラミック回路
基板が達成する。

【００７４】以上の説明した製造方法によれば、ヒート
シンク金属部材５が、回路基板１を構成する絶縁膜１０
ｂ〜１０ｅ内に金属部材５１の充填によって形成される
積層セラミック回路基板全体の低背化が達成できる。

【００７５】また、ヒートシンク金属部材５が、基本的
には、絶縁膜１０ｂ〜１０ｄに形成されるビアホール導
体４と同一工程で形成されるため、製造工程の付加な
く、簡単に形成できる。しかも、上述の製造方法におい
ては、ビアホール導体４の形状に比較して、非常に大き
な形状（厚膜抵抗体膜２の大きさに相当する程度の形
状）となるものの、ヒートシンク金属部材５となる金属
部材５１が、絶縁膜１０ｂ〜１０ｅの選択的な露光、現
像処理によって形成された貫通凹部５０に充填すること
により形成されることから、グリーンシート多層のよう
にペースト抜けが発生することがなく、回路基板１中に
所定形状のヒートシンク金属部材５を内装することがで
きる。

【００７６】また、貫通凹部５０への金属部材５１の充
填状況が不十分であっても、その上面から絶縁膜をスリ
ップ材の塗布によって形成し、さらに、その絶縁膜を除
去して貫通凹部５０を形成し、再度金属部材５１の充填
することになるため、金属部材５１の積層構造が安定
し、しかも絶縁膜１０ａの表面形状が均一な面となるこ
とができる。

【００７７】このように、絶縁膜１０ａの表面が均一な
面となることで、表面配線６の形成が簡単、確実に且つ
高密度配線化が可能になる。

【００７８】さらに、ヒートシンク金属部材５の内装位
置・形状は絶縁膜に選択的な露光・現像処理による貫通
凹部５０によって決定されるため、絶縁膜の所定位置
に、絶縁層１ａ上に搭載される発熱電子部品の形状に応
じた所定形状に簡単に設定できる。

【００７９】尚、上述の実施例では、発熱電子部品とし
て厚膜抵抗体膜２で説明したが、パワートランジスタ、
パワーＭＯＳ電界効果トンジスタのベアチップなどであ
っても構わない。ことの場合、ヒートシンク金属部材５
が内装された位置に対応して、絶縁層１ａ上に、エポキ
シ系、シリコン系などの樹脂接着材を介して直接接合さ
れ、さらに、表面配線６にボンディング細線によってボ
ンディング接合される。

【００８０】また、表面配線６の材料として、銀系導体
で説明したが、表面配線６の高密度化を考慮して、マイ
グレーションを発生しにくい銅系材料を用いることがで
きる。

【００８１】この銅系材料で表面配線６を形成する際に
は、内部配線３やビアホール導体４との接合する部分で
の、銀と銅との共晶反応を防止するために、７８０℃以
下の低温で焼成可能な銅系導電性ペーストを用いる必要
があり、また、焼成においても、銅は酸化し易いため、
回路基板１を一旦酸化性又は中性雰囲気で焼成した後、
還元性または中性雰囲気で別焼成により行う必要があ
る。

【００８２】また、厚膜抵抗体膜２の材料も還元性又は
中性雰囲気に曝されても、特性が変化しないような材料
を用いる必要があり、窒化タンタル、窒化モリブデンな
どの窒化物系金属材料、珪化タンタル、珪化モリブデン
などの珪化物系金属材料のペーストが用いられる。

【００８３】また、表面配線に、銀系導体と銅系導体を
混在させても構わない。

【００８４】さらに、貫通凹部５０に充填する金属部材
５１が、内部配線３やビアーホル導体４となる導体膜３
０や導体４１と同時に形成されているが、貫通凹部５０
に充填する金属部材５１が、内部配線３やビアーホル導
体４となる導体膜３０や導体４１の材料と異なる場合
は、貫通凹部５０に金属部材を充填する工程を別工程で
行う必要がある。

【００８５】また、絶縁層の積層数は、任意に設定する
ことができ、さらに、ヒートシンク金属部材５の表面側
を被う絶縁層も、発熱電子部品からの熱を有効に放出で
きる場合には２層、３層・・・の多層構造であっても構
わない。

【００８６】さらに、上述の実施例では、ヒートシンク
金属部材５の裏面側の一端は回路基板の裏面に露出して
いるが、熱伝導を妨げない程度の薄い絶縁層を回路基板
の裏面側に形成しても構わない。

【００８７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、回路基板
に、表面側一端が絶縁層に被われたヒートシンク金属部
材が内装され、ヒートシンク金属部材上部の絶縁層に発
熱電子部品が搭載されていることから、発熱電子部品か
ら発せられる熱が、絶縁層、ヒートシンク金属部材を介
して回路基板の外部に有効に放出できるため、熱による
誤動作が少ない、信頼性の高い、低背型のセラミック回
路基板が達成できる。

【００８８】特に、ヒートシンク金属部材を被う絶縁層
が、実質的には回路板の表面に、絶縁層の積層数、内部
配線の構造に係わらず、平坦な均一面とすることができ
るので、表面配線の引き回しの制約がなく、厚膜抵抗体
膜、パワートランジスタ、パワーＭＯＳ電界効果トンジ
スタのベアチップなどの発熱電子部品を安定に接続する
ことができ、表面配線の高密度化が可能なセラミック回
路基板となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るセラミック回路基板の断面図であ
る。

【図２】（ａ）〜（ｋ）は、本発明のセラミック回路基
板の各製造工程の断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・回路基板１ａ〜１ｅ・・・絶縁層１０ａ〜１０ｅ・・・絶縁膜２・・・・・・・発熱電子部品３・・・・・・・内部配線３０・・・・・・内部配線となる導体膜４・・・・・・・ビアホール導体４０・・・・・・ビアホール導体となる貫通凹部４１・・・・・・ビアホール導体となる導体５・・・・・・・ヒートシンク金属部材５０・・・・・・ヒートシンク金属部材となる貫通凹部５１・・・・・・ヒートシンク金属部材となる金属部材Ａ・・・・・・・載置領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂ノ上聡浩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 (72)発明者古橋和雅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 (72)発明者末永弘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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】積層したセラミック層からなるセラミック
体内にビアホール導体によって接続された複数の内部配
線を配置されたセラミック回路基板であって、前記セラ
ミック体に、表面側のセラミック層に覆われたヒートシ
ンク金属部材を内装し、前記ヒートシンク金属部材に対
応するセラミック体の上面を、発熱電子部品の載置領域
としたことを特徴とするセラミック回路基板。