(57)【要約】【課題】全体構造を小型化する場合であっても機械的強度を高く維持することができるとともに、蓋体の接合に用いられるロウ材の流れを抑えて電気的短絡を有効に防止することができる高信頼性の配線基板を提供する。【解決手段】絶縁基体１の上面に、内部に接地導体４が設けられている凹部１ａを形成するとともに、絶縁基体１の上面に凹部１ａの開口部を取り囲む金属層３を形成し、金属層３と接地導体４とを導電経路を介して電気的に接続してなる配線基板８であって、導電経路を、絶縁基体１の外側面に被着された第１配線部５と、第１配線部５の被着位置と対応する凹部１ａの内側面に第１配線部５に対して上下方向にずれて配されている第２配線部６と、絶縁基体１の内部で第１，第２配線部を相互に接続する内部配線部７とを含んで構成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基体の上面に、内部に接地導体が設けられている凹部を形成するとともに、前記絶縁基体の上面に前記凹部の開口部を取り囲む金属層を形成し、該金属層と前記接地導体とを導電経路を介して電気的に接続してなる配線基板であって、
前記導電経路は、前記絶縁基体の外側面に被着された第１配線部と、該第１配線部の被着位置と対応する前記凹部の内側面に前記第１配線部に対して上下方向にずれて配されている第２配線部と、前記絶縁基体の内部で前記第１，第２配線部を相互に接続する内部配線部とを含んでなることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記導電経路が前記第１配線部の上端部で前記金属層に対して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に２記載の配線基板。
【請求項３】
前記内部配線部の線幅が、配線長に比し長く設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線基板。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線基板に高周波信号の伝送線路が形成されているとともに、前記凹部内に電子部品素子を収容した上、前記金属層に対して前記凹部の開口部を塞ぐべく金属蓋体を接合し、該金属蓋体を前記導電経路を介して前記絶縁基体の下面に設けられる接地用外部端子に電気的に接続してなる電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品素子や圧電振動子等の電子部品素子を搭載するための配線基板、およびそれを用いた電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品素子や圧電振動子等の電子部品素子を搭載するための配線基板は、一般に、略直方体状のセラミックス材料から成り、上面に凹部を有する絶縁基体と、絶縁基体の上面で、前記凹部を取り囲むように形成されている金属層と、絶縁基体の凹部より絶縁基体の内部を介して側面あるいは下面に導出されている複数個の配線導体と、配線導体の導出部分とそれぞれ接続して、絶縁基体の下面外周部等に形成されている複数個の外部端子とにより構成されている。
【０００３】
絶縁基体の凹部に電子部品素子を搭載するとともに、電子部品素子の信号用、接地用等の各電極を配線導体にボンディングワイヤ等の導電性接続部材を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体上面に電子部品素子を覆うようにして鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等から成る金属製の蓋体をロウ材等を介して接合し電子部品素子を封止することによって電子装置となる。
【０００４】
かかる電子装置は、外部端子を外部電気回路基板の電気回路に錫−鉛半田等の半田を介して接続することによって外部電気回路基板に実装され、同時に電子部品素子の各電極は導電経路と外部端子とを介して外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【０００５】
なお、凹部の内部（通常は凹部の底面）には広面積の接地導体が設けられ、この接地導体は、配線導体を介して電子部品素子の接地用電極と電気的に接続される。
【０００６】
また、接地導体は、絶縁基体の凹部を取り囲む部位等に形成された導電経路を介して絶縁基体の上面に導出され、導電経路を介して金属層と電気的に接続される。
【０００７】
互いに電気的に接続された接地導体と金属層とにより凹部の上下に広面積の接地領域が形成され、電子部品素子に接地電位が供給される。この接地電位を基準にして、電子部品素子の電気信号の伝送が行なわれる。
【０００８】
また、凹部の上下に位置する接地導体と金属層とにより、凹部内に収容される電子部品素子が外部の電磁的ノイズから遮蔽される。
【０００９】
導電経路は、従来、いわゆるビア導体の形態で形成されていた。すなわち、接地導体の少なくとも一部を平面視して金属層と重なるように凹部外の絶縁基体内部に延出させておき、金属層から接地導体の延出部分にかけてビア導体を形成することにより、ビア導体を介して金属層と接地導体とが電気的に接続される。
【特許文献１】特開２００４−１３５１９３号公報
【特許文献２】特開２００３−２３４５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、電子装置の小型化にともない、絶縁基体にも小型化が要求されている。そのため、絶縁基体の内部に占めるビア導体の割合が相対的に大きくなってきており、絶縁基体に比べて機械的な強度に劣るビア導体の形成部位で絶縁基体の機械的な強度が低くなるという問題を生じている。
【００１１】
そこで、上記問題を解決するために、凹部の内側面に、金属層と接する上端から接地導体と接する下端にかけて側面導体を形成して導電経路となし、この導電経路を介して金属層と接地導体とを電気的に接続するという手段が検討されている。
【００１２】
しかしながら、凹部内側面に導電経路を設けた場合、絶縁基体上面の金属層に蓋体をロウ材等を介して接合する際に、ロウ材が絶縁基体の凹部内側面の導電経路を伝って流れ出し、凹部内に設置された電子部品素子に付着するとともに電子部品素子の電極間を電気的に短絡する等といった不具合が誘発される。
【００１３】
本発明は、上記問題店に鑑み案出されたもので、その目的は、全体構造を小型化する場合であっても機械的強度を高く維持することができるとともに、蓋体の接合に用いられるロウ材の流れを抑えて電気的短絡を有効に防止することができる高信頼性の配線基板および電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の配線基板は、絶縁基体の上面に、内部に接地導体が設けられている凹部を形成するとともに、前記絶縁基体の上面に前記凹部の開口部を取り囲む金属層を形成し、該金属層と前記接地導体とを導電経路を介して電気的に接続してなる配線基板であって、前記導電経路は、前記絶縁基体の外側面に被着された第１配線部と、該第１配線部の被着位置と対応する前記凹部の内側面に前記第１配線部に対して上下方向にずれて配されている第２配線部と、前記絶縁基体の内部で前記第１，第２配線部を相互に接続する内部配線部とを含んでなることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の配線基板は、前記導電経路が前記第１配線部の上端部で前記金属層に対して電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００１６】
さらに、本発明の配線基板は、前記内部配線部の線幅が、配線長に比し長く設定されていることを特徴とするものである。
【００１７】
そして、本発明の電子装置は、上述の配線基板に高周波信号の伝送線路を形成するとともに、前記凹部内に電子部品素子を収容した上、前記金属層に対して前記凹部の開口部を塞ぐべく金属蓋体を接合し、該金属蓋体を前記導電経路を介して前記絶縁基体の下面に設けられる接地用外部端子に電気的に接続してなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の配線基板によれば、絶縁基体の上面に、内部に接地導体が設けられている凹部を形成するとともに、絶縁基体の上面に凹部の開口部を取り囲む金属層を形成し、金属層と接地導体とを導電経路を介して電気的に接続してなり、前記導電経路を、絶縁基体の外側面に被着された第１配線部と、第１配線部の被着位置と対応する凹部の内側面に第１配線部に対して上下方向にずれて配されている第２配線部と、絶縁基体の内部で第１，第２配線部を相互に接続する内部配線部とを含んで構成するようにしたことから、導電経路を介して互いに電気的に接続された接地導体および金属層により広面積の接地領域を形成することができ、電子部品素子の接地用電極の接地が広い面積の接地領域で接地される。これにより、接地が有効に行なわれて、信号を伝送させる際の基準になる接地電位を安定させることができる。また、互いに電気的に接続され、凹部の上下に位置する接地導体および金属層により、電子部品素子を外部のノイズから有効に電磁遮蔽することができる。
【００１９】
したがって、例えば、伝送される信号が数百ＭＨｚ〜２ＧＨｚ帯等の高周波信号であっても、信号を良好に伝送させることが可能となる。
【００２０】
また、前記導電経路は、絶縁基体の外側面と内側面とに分かれて形成され、絶縁基体の内部の内部配線部を介して互いに接続された第１および第２配線部を含んで構成されていることから、金属層から接地導体層にかけてロウ材等が流れるような、連続した経路が形成されることはない。そのため、金属層に蓋体をロウ材等で接合し、電子部品素子を封止する際に、ロウ材の流れ込み等ことに起因した電子部品素子等の電気的短絡が有効に防止される。これにより、信頼性を高く維持することができるとともに、安定した接地を供給することができる、高周波特性に優れた配線基板および電子装置を提供することが可能となる。
【００２１】
また、本発明の配線基板によれば、導電経路を第１配線部の上端部で金属層に対して電気的に接続することにより、ロウ材が金属層上から導電経路を伝って若干流れ出したとしても、ロウ材は、まず外側面の第１配線部に流れ出す可能性が高く、凹部内の接地導体や電子部品素子側へ流れ出す可能性は低いことから、より高度の信頼性が維持されるようになる。
【００２２】
さらに、本発明の配線基板によれば、内部配線部の線幅を、配線長に比し長く設定することにより、内部配線部の直流抵抗が低くなるとともにインダクタンス成分がさらに低減される。そのため、接地抵抗の低い、金属層がより確実に接地されている高周波特性に極めて優れた配線基板を提供できる。
【００２３】
そして、本発明によれば、上述した配線基板に高周波信号の伝送線路を形成するとともに、凹部内に電子部品素子を収容した上、金属層に対して凹部の開口部を塞ぐべく金属蓋体を接合し、該金属蓋体を導電経路を介して絶縁基体の下面に設けられる接地用外部端子に電気的に接続して電子装置を構成することにより、電子部品素子を封止する際、絶縁基体の凹部内にロウ材が流れ込むのを有効に防止することができ、また接地性に優れた高周波特性に優れた電子装置を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明の配線基板の実施の形態の一例の断面図、図２は本発明の電子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。なお、図１および図２において同一箇所には同一の参照符を付している。
【００２６】
同図の参照符１は絶縁基体、２は配線導体、３は金属層、５は第１配線部、６は第２配線部、７は内部配線部、１２は外部端子であり、絶縁基体１、配線導体２、金属層３、第１配線部５、第２配線部６、内部配線部７、外部端子１２により電子部品素子１０を搭載するための配線基板８が主に形成される。
【００２７】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミック焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面に凹部１ａを有している。凹部１ａ内に電子部品素子１０が収容され、電子部品素子１０が凹部１ａの底面にガラス、樹脂、ロウ材等の接着材を介して接着固定される。
【００２８】
絶縁基体１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、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バインダー、溶剤を添加混合して泥漿状のセラミックスラリーとなし、次に前記セラミックスラリー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等のシート成形技術によりシート状となして所定形状のセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得る、最後にセラミックグリーンシートを複数枚積層するとともに還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成することによって製作される。
【００２９】
凹部１ａは、上層側に積層されるセラミックグリーンシートの中央部を打ち抜いて、凹部１ａとなる開口部を設けておくことにより形成される。
【００３０】
電子部品素子１０としては、ＩＣやＬＳＩ，ＣＣＤ等の半導体素子、弾性表面波素子や水晶振動子等の圧電素子、コンデンサ、抵抗器等が用いられ、信号用および接地用の電極（図示せず）を有している。
【００３１】
凹部１ａ内（この実施形態においては凹部１ａの底面外周部）には接地導体４が設けられ、接地導体４は電子部品素子１０の接地用電極とボンディングワイヤ１３等を介して電気的に接続されている。接地用電極が接地導体４と電気的に接続されることにより電子部品素子１０に接地電位が供給される。
【００３２】
また、この実施形態において、絶縁基体１は凹部１ａ周囲から絶縁基体１の内部を介し側面にかけて複数個の配線導体２が形成されている。配線導体２は電子部品素子１０の信号用電極を凹部１ａの外側に導出するための導電路として機能し、凹部１ａ側の一端に電子部品素子１０の信号用電極がボンディングワイヤ１３等を介して電気的に接続される。電子部品素子１０から配線導体２に伝送される信号は、上述の接地電位を基準にして伝送される。
【００３３】
接地導体４および配線導体２はタングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、金、パラジウム等の金属粉末から成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダーや溶剤を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体１となるセラミックグリーンシートに予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておくことによって形成される。
【００３４】
また絶縁基体１の上面には、凹部１ａの開口部を取り囲む金属層３が形成されている。例えば、金属層３に金属蓋体９がロウ材を介してロウ付け取着され、これによって絶縁基体１の凹部１ａに収容される電子部品素子１０が大気から気密に封止されることとなる。この金属層３は、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、金、パラジウム等の金属粉末により形成されている。金属層３は前述の配線導体２と同様の方法によって絶縁基体１の上面に形成される。
【００３５】
この金属層３と接地導体４とは、絶縁基体１に形成されている導電経路を介して電気的に接続されている。
【００３６】
かかる導電経路は、絶縁基体１の外側面に被着された第１配線部５と、第１配線部５の被着位置と対応する凹部１ａの内側面に第１配線部５に対して上下方向にずれて配されている第２配線部６と、絶縁基体１の内部で第１，第２配線部５，６を相互に接続する内部配線部７とを含んで構成されている。第１配線部５の被着位置と対応する部位とは、絶縁基体１を側面透視したときに第１配線部５に対して上または下にほぼ直線状に連続する部位のことを意味する。
【００３７】
この構成により、導電経路を介して互いに電気的に接続された接地導体４および金属層３により広面積の接地領域を形成することができ、電子部品素子１０の接地用電極の接地が広い面積の接地領域で接地される。これによって、接地が有効に行なわれて、信号を伝送させる際の基準になる接地電位が安定する。
【００３８】
また、互いに電気的に接続され、凹部１ａの上下に位置する接地導体４および金属層３により、電子部品素子１０を有効に外部のノイズから電磁的に遮蔽することができる。
【００３９】
したがって、例えば、伝送される信号が数百ＭＨｚ〜２ＧＨｚ帯等の高周波信号であっても、信号を良好に伝送させることができる。
【００４０】
また、導電経路は、絶縁基体１の外側面と内側面とに分かれて形成され、絶縁基体１の内部の内部配線部７を介して互いに接続された第１および第２配線部５，６を含んで構成されているため、金属層３から接地導体４にかけてロウ材等が流れるような、連続した経路が形成されることはない。そのため、金属層３に蓋体をロウ材等を介して接合し、電子部品素子１０を封止する際に、ロウ材が導電経路を通って電子部品素子１０側へ流れ出し、電気的に短絡するといった事態を有効に防止することができる。
【００４１】
これにより、高信頼性で、且つ安定した接地を供給することができる高周波特性に優れた配線基板８を提供することができる。
【００４２】
なお、導電経路（第１および第２配線部５，６、内部配線部７）はタングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、金、パラジウム等の金属粉末より成り、絶縁基体１となるセラミックグリーンシートにタングステン等の金属粉末に適当な有機バインダーや溶剤を添加混合して得た金属ペーストを予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておくことによって所定形状に形成される。
【００４３】
また、絶縁基体１の凹部１ａ内の側面や外側の側面に打ち抜き加工法により上下方向の溝（キャスタレーション）を形成し、キャスタレーション内に上記の金属ペーストを印刷して第１配線部５や第２配線部６を形成してもよい。
【００４４】
さらに本実施形態においては、絶縁基体１の下面外周部に、複数個の外部端子１２が、配線導体２や接地導体４と電気的に接続されて形成されている。外部端子１２は外部電気回路基板（図示せず）の回路導体にいわゆる鉛フリー半田等の半田を介して接続され、電子部品素子１０の信号用、接地用の各電極を外部電気回路基板に電気的に接続する機能を有する。
【００４５】
外部端子１２は、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、金、パラジウム等の金属粉末より成り、前述の配線導体２と同様の方法によって絶縁基体１の下面外周部に所定形状に形成される。
【００４６】
ここで、上述した導電経路は、第１配線部５の上端部で金属層３に対して電気的に接続されていることが好ましい。
【００４７】
これにより、金属層３上から導電経路側へ若干のロウ材が流れ出したとしても、ロウ材は、まず外側面の第１配線部５に流れ出る可能性が高く、凹部１ａ内の接地導体４や電子部品素子１０側へ流れることは殆どない。
【００４８】
なお、第１および第２配線部５，６は、各対応する部位に１個ずつに限らず、いずれか一方または両方が複数個、対応する部位に形成されていてもよい。
【００４９】
また、内部配線部７の線幅は、配線長に比し長く設定されていることが好ましい。
【００５０】
この場合、内部配線部７の直流抵抗が低くなるとともに、インダクタンス成分がさらに低減される。そのため、接地抵抗の低い、金属層３がより確実に接地されている高周波特性に極めて優れた配線基板８を提供できる。
【００５１】
さらに本実施形態においては、第１配線部５と第２配線部６とを対応する位置に形成されているため、内部配線部７は、絶縁基体１の凹部１ａを取り囲む枠部の対辺間の最短距離で、つまり配線長を短くして、形成される。これにより、内部配線部７の線幅を配線長に比し長く設定することが容易であり、生産性を高く維持することができる。また線幅をあまり広くしなくても上記構成が実現できるので、幅の広い内部配線部７（金属ペースト）が絶縁基体１の凹部内外側面でセラミックグリーンシートの層間に介在することに起因する、層間の密着不良（いわゆるデラミネーション）も有効に防止され、これによっても信頼性を高く維持することができる。
【００５２】
なお、配線導体２、金属層３、接地導体４、第１配線部５、第２配線部５および外部端子１２は、その露出する表面に、ニッケル、金等の耐蝕性やボンディングワイヤ１３のボンディング性、半田の濡れ性等が良好な金属から成るめっき層を被着させておくと配線導体２や金属層３等の酸化腐食を有効に防止することができるとともに金属層３への金属蓋体９の取着、外部端子１２の外部電気回路基板への接続が確実、強固となる。従って、配線導体２、金属層３、外部端子１２及び導電経路５は、その露出する表面に、ニッケル、金等の耐蝕性やボンディング性、半田の濡れ性等が良好な金属をめっき法により被着させておくことが好ましく、特に、例えば、厚さ１〜１０μｍのニッケルめっき層、０．０５〜３μｍの厚さの金めっき層を順次被着させておくことが好ましい。
【００５３】
この場合、金めっき層の厚みは、被着する部位や金めっき層の結晶配向等に応じて異なる厚みとしてもよく、例えば、金めっき層のＸ線回折における結晶配向を極力揃えるようにするとともに、ボンディングワイヤ１３が接続される領域も含め、全域で約０．３〜１μｍとするようにしてもよく、半田付け用の領域のみ約０．３μｍ以下の薄いものとし、錫−金の脆い金属間化合物の生成を抑えて半田付けの信頼性をより一層高めるようにしてもよい。
【００５４】
なお、金属層３と接地導体４とを接続している第１配線部５および第２配線部６のそれぞれの長さは、使用するロウ材の種類や、絶縁基体１の厚さ、配線導体２の設計上の都合等を考慮して適宜決定される。例えば、第１配線部５および第２配線部６が直径０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの半円状のキャスタレーションの内面に形成され、ロウ材として錫−銀系半田を用い、金属層３と導電経路との接続を第１配線部の上端で行なわせる場合であれば、第１配線部５の長さを０．３ｍｍ〜１ｍｍの範囲とすればよい。この場合、第２配線部を形成する長さを確保するため、第１配線部５の下端が接地導体４よりも上側に位置するように形成する。
【００５５】
そして、上述した配線基板８は、絶縁基体１の凹部１ａ内に電子部品素子１０を搭載するとともに電子部品素子１０の信号用、接地用の各電極を配線導体２にボンディングワイヤ１３を介して接続し、しかる後、絶縁基体１上面の金属層３に鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等からなる金属蓋体９をロウ材等を介して接合させ、金属蓋体９で電子部品素子１０を気密に封止することによって製品としての電子装置９９が完成する。
【００５６】
なお、電子装置９９は絶縁基体１下面外周部の外部端子１２を外部電気回路基板の回路導体に鉛フリー半田を介して接合することによって外部電気回路基板上に実装され、同時に電子部品素子１０の信号用、接地用の各電極が外部電気回路基板の回路導体に電気的に接続される。
【００５７】
本発明は上述の実施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、改良等が可能である。例えば、電子部品素子は１個に限らず、機能が異なるものも含めて複数個が搭載されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の配線基板の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の電子装置における実装構造の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・絶縁基体
２・・・配線導体
３・・・金属層
４・・・接地導体
５・・・第１配線部
６・・・第２配線部
７・・・内部配線部
８・・・配線基板
９・・・金属蓋体
１０・・・電子部品素子
１２・・・外部端子
１３・・・ボンディングワイヤ
９９・・・電子装置
【図１】
2006332508.tif 000003
【図２】
2006332508.tif 000004