(57)【要約】【課題】  搭載される電子部品の特性、信頼性が向上された配線基板および電子装置を提供する。【解決手段】  本発明の配線基板１は、凹部２ａおよび外壁面２ｂを有する絶縁基体２を有しており、凹部２ａ底面に設けられ電子部品11が搭載される搭載用金属層３と、搭載用金属層３に接続され、凹部の内壁面に延出された接続層４と、接続層４に接続されており、縦断面において、凹部２ａの内壁面から内壁面に対向する外壁面２ｂに向かって幅が大きくなっている。【選択図】  図１
2015130425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部および外壁面を有する絶縁基体を備えており、
前記凹部底面に設けられ電子部品が搭載される搭載用金属層と、
該搭載用金属層に接続され、前記凹部の内壁面に延出された接続層と、
該接続層に接続されており、縦断面において、前記凹部の内壁面から該内壁面に対向する前記外壁面に向かって幅が大きくなっているビアを有していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記ビアは、縦断面において、前記凹部の内壁面から前記外壁面に向かって幅が漸次大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記ビアは、縦断面において、前記凹部の内壁面から前記外壁面に向かって幅が階段状に大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項４】
請求項１に記載された配線基板と、
該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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子部品が搭載される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】
例えば加速度センサ素子等のセンサ素子，半導体素子，撮像素子，発光素子，容量素子，コイル，抵抗および振動子等の電子部品を搭載するための配線基板として、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック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（直方体状）の絶縁基体と、絶縁基体の主面から対向する他の主面にかけて設けられた配線導体と、絶縁基体の他の主面に設けられ、配線導体と電気的に接続された外部電極とを備える配線基板が広く用いられている。
【０００３】
この配線基板について、絶縁基体の凹部底面に電子部品を搭載した後、電子部品の電極を絶縁基体の配線導体とボンディングワイヤ等を介して電気的に接続し、必要に応じて電子部品を樹脂等で封止すれば、例えばコンピュータまたは携帯電話等の電子機器を構成する外部電気回路に部品として実装される電子装置が形成される。この電子装置について、外部電極を外部電気回路（プリント回路基板等の実装基板に形成されている電気回路）に対向させて接続すれば、配線導体を介して電子部品の電極と外部電気回路とが電気的に接続される。
【０００４】
近年、配線基板に搭載される電子部品の機能を有効に活用するために、凹部底面に電子部品を搭載し、絶縁基体の外壁面が実装基板に接合されて使用される、いわゆる縦型の配線基板がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平5−206324号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、電子部品が加速度センサ素子の場合であれば、水平な方向（横方向）における加速度を有効に検知するために、上記のような縦型の配線基板の実装が行なわれる。このような場合に、電子部品が搭載される凹部底面から絶縁基体の裏面にかけて、絶縁基体を貫くようにしてサーマルビア等の導体部が設けられており、電子部品から発生する熱を導体部を介して外部へ放散させるようにしている。
【０００７】
しかしながら、電子部品から発生する熱を導体部から実装基板等に伝えるために、導体部の露出した部分から実装基板側にわたって金属層等を設ける必要があり、金属層等の長さが長く、電子部品から発生する熱が実装基板等へ十分伝わりにくいものとなっていた。すなわち、電子部品から発生する熱が外部等へ十分伝わりにくいと、電子部品が正常に動作しにくいものとなるために、特性や信頼性が低下する。また、金属層が絶縁基体の裏面に設けられているため、取り扱い時に短絡等を起こす可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの態様による配線基板は、凹部および外壁面を有する絶縁基体を備えており、前記凹部底面に設けられ電子部品が搭載される搭載用金属層と、該搭載用金属層に接続され、前記凹部の内壁面に延出された接続層と、該接続層に接続されており、縦断面に
おいて、前記凹部の内壁面から該内壁面に対向する前記外壁面に向かって幅が大きくなっているビアを有している。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、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備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一つの態様による配線基板において、凹部底面に設けられ電子部品が搭載される搭載用金属層と、搭載用金属層に接続され、凹部の内壁面に延出された接続層と、接続層に接続されており、縦断面において、凹部の内壁面から内壁面に対向する外壁面に向かって幅が大きくなっているビアを有していることによって、電子部品が搭載される搭載用金属層から実装基板への熱伝導が直線的になり、熱伝導の経路が短いものとなるので電子部品から発生する熱が実装基板等へ伝わりやすいものとなる。また、縦断面において、凹部の内壁面から内壁面に対向する外壁面に向かって幅が大きくなっているビアを有しているため、電子部品から発生する熱が横方向へも拡散しながら凹部の内側から外側へ伝わるものとなるので電子部品から発生する熱が広範囲に実装基板等へ伝わりやすいものとなる。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、電子装置は、上記構成の配線基板を有していることによって、電子部品の特性、信頼性が向上されたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態における電子装置を示す平面透視図であり、（ｂ）は（ａ）に示された電子装置のＡ−Ａ線における縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態における電子装置の他の例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１、図２を参照して本発明の実施形態における電子装置について説明する。
本実施形態における電子装置は、配線基板１と、配線基板１に搭載された電子部品11とを有している。配線基板１は、絶縁基体２と、搭載用金属層３と、接続層４と、ビア５とを有している。なお、図１、図２において、電子装置は仮想のＸＹＺ空間内に設けられており、以下、便宜的に「上方向」とは仮想のＺ軸の正方向のことをいう。
【００１５】
絶縁基体２は、凹部２ａおよび外壁面２ｂを有している。
【００１６】
また、絶縁基体２は、凹部２ａの底面に加速度センサ素子等のセンサ素子，半導体素子，撮像素子，発光素子，容量素子，コイル，抵抗および振動子等の電子部品11が搭載される搭載用金属層３を有し、例えば、酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，炭化珪素質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，窒化珪素質焼結体，ガラスセラミックス焼結体等のセラミック焼結体によって形成されている。絶縁基体２は、このようなセラミック焼結体からなる複数の絶縁層（図示せず）が積層されて形成されていてもよいし、所定の形状に成形できるような金型を用いて、セラミックグリーンシートを加圧することによって成形されていてもよい。
【００１７】
絶縁基体２は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる複数の絶縁層が積層されて形成されている場合であれば、以下の方法で製作することができる。まず、酸化アルミニウムの粉末に酸化珪素、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の焼結助剤を添加し、さら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を作るとともに、この泥
漿物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、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必要に応じて複数枚積層し、高温（約1600℃）で焼成することによって製作される。また、所定の形状に成形できるような金型を用いて、セラミックグリーンシートを加圧することによって成形し、上述と同様に高温で焼成することによって製作してもよい。
【００１８】
搭載用金属層３は、凹部２ａ底面に設けられており、電子部品11が搭載されるものとなる。
【００１９】
接続層４は、搭載用金属層３に接続され、凹部２ａの内壁面に延出されている。
【００２０】
この絶縁基体２において、外壁面２ｂに外部電極が設けられており、また電子部品11が搭載される凹部２ａの底面から外壁面２ｂの外部電極にかけてビアホール導体、スルーホール導体等の貫通導体を含む配線導体が被着形成されている。外部電極は、半田等のろう材を介して実装基板に形成されている外部電気回路の電極パッドに電気的に接続されている。
【００２１】
搭載用金属層３、接続層４、外部電極および配線導体は、絶縁基体２がセラミックスから成る場合は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）等の金属粉末メタライズから成り、絶縁基体２用のセラミックグリーンシートに搭載用金属層３、接続層４、外部電極および配線導体用の導体ペーストをスクリーン印刷法等によって所定形状で印刷して、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、絶縁基体２の所定位置に形成される。内部導体のうち、セラミックグリーンシートを貫通する貫通導体は、導体ペーストを印刷することによってセラミックグリーンシートに形成した貫通孔を充填しておけばよい。このような導体ペーストは、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）等の金属粉末に適当な溶剤およびバインダーを加えて混練することによって、適度な粘度に調整して作製される。なお、絶縁基体２との接合強度を高めるために、ガラス、セラミックスを含んでいても構わない。
【００２２】
ビア５は、接続層４に接続されており、縦断面において、凹部２ａの内壁面から内壁面に対向する外壁面２ｂに向かって設けられている。このような構成とすることにより、電子部品11が搭載される搭載用金属層３から実装基板への熱伝導が直線的になり、熱伝導の経路が短いものとなるので電子部品11から発生する熱が実装基板等へ伝わりやすいものとなる。また、縦断面において、凹部２ａの内壁面から内壁面に対向する外壁面２ｂに向かって幅が大きくなっているビア５を有していることから、電子部品11から発生する熱が横方向へも拡散しながら凹部２ａの内側から外側へ伝わるものとなるので電子部品11から発生する熱が広範囲に実装基板等へ伝わりやすいものとなる。なお、ビア５は例えば凹部２ａの内壁面から内壁面に対向する外壁面２ｂに向かって径が大きくなっている。また、外壁面２ｂにはビア５に接続されるパッド５ａが設けられている。
【００２３】
ビア５は、図１に示されるように、凹部２ａの内壁面から内壁面に対向する外壁面２ｂにかけて複数（図１では３つ）配置されていると、電子部品11から発生する熱が実装基板等へより伝わりやすいものとなり、好ましいものとなる。
【００２４】
ビア５およびパッド５ａは、上述の搭載用金属層３、接続層４、外部電極および配線導体と同様な方法によって絶縁基体２の所定位置に形成されている。
【００２５】
ビア５は、縦断面において、凹部２ａの内壁面から外壁面２ｂに向かって幅が漸次大きくなっている。このような構成とすることによって、電子部品11から発生する熱が凹部２
ａの内側から外側にかけて放射状にかつ直線的に伝導して実装基板等へ広範囲にかつ速やかに伝わりやすいものとなり、好ましいものとなる。
【００２６】
ビア５は、縦断面において、凹部２ａの内壁面から外壁面２ｂに向かって幅が階段状に大きくなっている。このような構成とすることによって、電子部品11から発生する熱が実装基板等へ放射状に広範囲に伝わりやすいものとなるとともに、凹部２ａの内壁面から外壁面２ｂに向かって幅が漸次大きくなっている場合に比べて、ビア５と絶縁基体２との熱膨張差により横方向に応力が発生したとしても、絶縁基体２の絶縁層が傾斜していないので、ビア５が絶縁基体２から抜ける方向に応力が働きにくいものとなり、好ましい。
【００２７】
パッド５ａは、半田等のろう材を介して実装基板に形成されている外部電気回路の電極パッドに接続されている。
【００２８】
電子部品11は、配線基板１の凹部２ａ底面に設けられた搭載用金属層３に搭載されている。なお、電子部品11の搭載方法は、ワイヤボンディングまたはフリップチップ接続等である。
【００２９】
また、縦断面において、パッド５ａが外壁面２ｂに全体的に設けられていると、電子部品11から発生する熱が実装基板等へより効果的に伝わりやすいものとなり、好ましい。
【００３０】
次に、本実施形態の配線基板１の製造方法について説明する。
【００３１】
絶縁基体２は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体からなり、その底面に設けられた搭載用金属層３に電子部品11が搭載される凹部２ａを有している。この絶縁基体２は、主成分が酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）である酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、Ａｌ２Ｏ３の粉末に焼結助材としてシリカ（ＳｉＯ２），マグネシア（ＭｇＯ），カルシア（ＣａＯ）等の粉末を添加し、さらに適当なバインダ、溶剤および可塑剤を添加し、次にこれらの混合物を混錬してスラリー状となす。その後、従来周知のドクターブレード法等の成形方法によって多数個取り用のセラミックグリーンシートを得る。
【００３２】
このセラミックグリーンシートを用いて、以下の（１）〜（５）の工程により配線基板１が作製される。
【００３３】
（１）凹部２ａとなる部位の打ち抜き金型を用いた打ち抜き工程および傾斜部、階段部を有する金型やゴム等の弾性体を押し当てるビア５の傾斜状および階段状の形成工程。
【００３４】
（２）凹部２ａ底面に搭載用金属層３、凹部２ａの内壁面に接続層４、絶縁基体２の外壁面２ｂに外部電極、ビア５、パッド５ａ、凹部２ａの底面から外壁面２ｂの外部電極にかけてビアホール導体、スルーホール導体等の貫通導体を含む配線導体をそれぞれ形成するための導体ペーストの印刷塗布工程。
【００３５】
（３）各絶縁層となるセラミックグリーンシートを積層してセラミックグリーンシート積層体を作製する工程、または凹部２ａおよび外壁面２ｂとなる形状に成形可能な金型を用いてセラミックグリーンシートを加圧し、成型体を作成する工程。
【００３６】
（４）このセラミックグリーンシート積層体または成型体を個々の絶縁基体２となる積層体または成型体に切断分離し、これらを焼成して外部電極、パッド５ａを有する焼結体を得る工程。
【００３７】
（５）外部電極、パッド５ａを保護して酸化防止するとともにろう付けを容易にするた
めの金属メッキ層を外部電極、パッド５ａの表面に被着する工程。
【００３８】
この配線基板１は、これを多数個取りで一括して作製できることから、セラミックスからなる基板上に金属製の枠体を設けたタイプの半導体パッケージに比べて低コストで製造でき高い汎用性を有する。この場合、焼成して得られた多数個取り形成の配線基板１の外縁となる箇所に沿って分割溝を形成しておき、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り配線基板１の外縁となる箇所に沿って切断する方法等を用いることができる。なお、分割溝は、焼成後にスライシング装置により多数個取りで形成する配線基板１の厚みより小さく切り込むことによって形成することができるが、多数個取りで形成する配線基板１用のセラミックグリーンシート積層体または成型体にカッター刃を押し当てたり、スライシング装置により積層体または成型体の厚みより小さく切り込んだりすることによって形成してもよい。
【００３９】
また、セラミックグリーンシート積層体または成型体から切り出した個々の積層体または成型体、もしくは配線基板１を多数個取りとするセラミックグリーンシート積層体または成型体を焼成することにより、各外部電極、パッド５ａが焼成されて被着形成される。すなわち、外部電極、パッド５ａは５〜30μｍの厚さで形成され、また、電子部品11が電気的に接続される入出力端子の配線導体が、５〜25μｍの厚さで形成される。
【００４０】
さらに、搭載用金属層３、接続層４、パッド５ａ、各外部電極、および配線導体の絶縁基体２の表面に露出した箇所を保護するとともに酸化防止し、また電子部品11や実装基板の電極パッドとの接合強度を高めるために、搭載用金属層３、接続層４、パッド５ａ、外部電極の表面、配線導体の絶縁基体２の表面に露出した箇所に、厚さ0.5〜10μｍのＮｉ
メッキ層を被着させるか、またはこのＮｉメッキ層および厚さ0.5〜３μｍの金（Ａｕ）
メッキ層を順次被着させるのがよい。
【００４１】
このようにして形成された配線基板１に、電子部品11を搭載する。凹部２ａの底面に設けられた搭載用金属層３に電子部品11を搭載した電子装置を実装基板に半田等のろう材を介して接合することで、凹部２ａの搭載用金属層３に搭載した電子部品11が配線導体、外部電極を介して実装基板の電極パッドに電気的に接続される。電子部品11は例えば、加速度センサ素子等のセンサ素子、半導体素子、撮像素子、発光素子、容量素子、コイル、抵抗および振動子等である。電子部品11は、配線基板１の配線導体とワイヤーボンディングまたはフリップチップ接続され、電子部品11の各電極が金バンプ、はんだ等またはボンディングワイヤーにより電気的に接続される。さらに、いわゆるアンダーフィルとして例えばエポキシ樹脂等の接合材である樹脂を配線基板１の外壁面２ｂと実装基板との間に設けて接合される。なお、電子部品11の各電極と複数の配線導体との電気的な接続に、上述の金バンプまたは半田を用いる代わりに導電性樹脂（異方性導電樹脂等）から成る接続部材を用いてもよい。
【００４２】
また、電子装置は、上述の半田等のろう材を用いる代わりに導電性樹脂から成る接合部材を用いて、外部電極と実装基板の電極パッドとを接続させても構わない。また、異方性導電樹脂等の接合部材を実装基板上に配置した後圧着させることで、配線基板１の外部電極と実装基板の電極パッドとを電気的に接続させるとともに、異方性導電樹脂等の接合部材を配線基板１の外壁面２ｂと実装基板との間に設けるようにしてもよい。この場合、製造工程が簡略化できるとともに、配線基板１の外部電極と実装基板の電極パッドとの接続のための接合部材と、配線基板１の外壁面２ｂと実装基板との間に設ける接合部材とが同一の材料となり、配線基板１と実装基板との接合箇所全体における接合強度を均一にすることができるため、電子装置に外力が加わったとしても、外力が局所的に集中しにくいものとなり、応力が分散されやすくなるため、好ましい。
【００４３】
本実施形態の配線基板１は、凹部２ａおよび外壁面２ｂを有する絶縁基体２を有しており、凹部２ａ底面に設けられ電子部品11が搭載される搭載用金属層３と、搭載用金属層３に接続され、凹部の内壁面に延出された接続層４と、接続層４に接続されており、縦断面において、凹部２ａの内壁面から内壁面に対向する外壁面２ｂに向かって幅が大きくなっている。このような構成とすることにより、搭載用金属層３、接続層４の長さが短く、また縦断面において、凹部２ａの内壁面から内壁面に対向する外壁面２ｂに向かって幅が大きくなっているビア５を有しているため、電子部品11から発生する熱が実装基板等へより伝わりやすいものとなる。また、搭載用金属層３と接続層４とが配線基板１の凹部２ａ内に設けられているため、取り扱い時に短絡等を起こす可能性を抑制することが可能となる。
【００４４】
本実施形態の電子装置は、上記構成の配線基板を有していることによって、電子部品の特性、信頼性が向上されたものとすることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・・・配線基板
２・・・・・絶縁基体
２ａ・・・・凹部
２ｂ・・・・外壁面
３・・・・・搭載用金属層
４・・・・・接続層
５・・・・・ビア
５ａ・・・・パッド
11・・・・・電子部品
【図１】
2015130425.tif 000003
【図２】
2015130425.tif 000004