(57)【要約】【課題】高周波電子部品の実装高さの増加を抑えながら、端子電極の密着強度を向上させ、さらにプリント基板の撓みやねじりにより生じるクラック等の発生を減少したセラミック基板を提供することを目的とした。【解決手段】矩形状のセラミック基板と、セラミック基板の底面に形成した端子電極を有し、底面に形成した端子電極の少なくとも一部をセラミック基板に埋設し、セラミック基板の底面から突出する端子電極の厚みを１５μｍ以上５０μｍ以下とし、セラミック基板の底面側の隅部に切欠きを設けたセラミック基板。【選択図】　　　図１
2004134622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状のセラミック基板と、前記セラミック基板の底面に形成された端子電極を有し、前記底面に形成された端子電極の少なくとも一部が前記セラミック基板に埋設され、セラミック基板の底面から突出する前記端子電極の厚みが１５μｍ以上５０μｍ以下であって、前記セラミック基板の底面側の隅部に切欠きを設けたことを特徴とするセラミック基板。
【請求項２】
セラミック基板の底面に形成された端子電極と連続し、前記セラミック基板の側面に形成された帯状の端子電極を有し、前記帯状の端子電極の幅をセラミック基板の稜部における底面に形成された端子電極の幅よりも０．１ｍｍ以上広いことを特徴とする請求項１に記載のセラミック基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部にインダクタやコンデンサ等の回路素子を積層形成し、表面に半導体素子や、インダクタンス素子、コンデンサ素子を実装してなる、アンテナスイッチ、ＶＣＯ、増幅器、ミキサ等及びこれらを複合一体化した高周波電子部品に用いるセラミック基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からプラスチックやセラミックスなどからなる回路基板の表面に、トランジスタ、ＦＥＴ、ダイオード、ＩＣ等の半導体素子や抵抗素子、コンデンサ素子、インダクタ素子などの電子部品を搭載した回路基板が知られている。この様な回路基板は、半導体素子や電子部品の機械的応力からの保護、電気的特性の向上、熱的な保護が要求される。最近の携帯電話などの移動体通信分野においては、用いられる回路部品を小型化する要求が強く、ＬＴＣＣ（ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏ−ｆｉｒｅａｂｌｅ　ｃｅｒａｍｉｃｓ　ｕｓｅｄ）技術により、コンデンサ素子、インダクタ素子などを回路基板に内蔵させたアンテナスイッチ、増幅器等が広く用いられる様になってきている。
【０００３】
このような回路部品は、例えば１０００℃以下で焼結可能な低温焼結セラミックス材料を用いて、ドクターブレード等によりキャリアフィルムに塗こう形成（キャスティング）してセラミックスグリーンシートとし、所望形状に切断した前記シートに、コンデンサ素子やインダクタンス素子を構成する所望の回路パターンをＡｇやＣｕなどの導体ペーストで形成し、さらに孔開け装置によりシートの上下を貫通するビアホールを形成し、次いで、各シートに形成したビアホールに、前記回路パターンを形成した導体パターンと同じＡｇやＣｕなどの金属を主成分とする導体ペーストを印刷充填し、そして前記セラミックスグリーンシートを必要枚数重ね、積層、圧着し、その後、必要な寸法に切断し、セラミックスグリーンシートと導体ペーストとの同時焼成を行い、さらに焼結体の表面に前記導体パターンと接続する端子電極がＡｇやＣｕなどの導体ペーストを印刷し、焼き付け、Ｎｉめっき、Ａｕ、はんだめっき等のめっきを行う事によって形成される。以下このようなＬＴＣＣ技術を用いて構成した回路基板をセラミック基板と呼ぶ。
【０００４】
一般的にセラミック基板はプリント基板と端子電極とをはんだ付けすることによって実装される。このプリント基板は撓み、ねじれやすいものであり、他の部品をプリント基板に実装する際や、プリント基板を例えば携帯電話の筐体に組み付ける際にも撓み、ねじりが生じる場合がある。プリント基板に撓み、ねじり等の変形を生じるとセラミック基板に応力が作用し、セラミック基板にクラック等の不具合が発生する場合があった。
このような不具合を解消するように、セラミック基板の底面から端子電極を突き出して形成することが行われている（例えば特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８３０９０号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら携帯電話などの移動体通信機器の分野においては、その小型化、高性能化にともない、用いられる高周波電子部品も小型化が強く求められ、このような要望から、セラミック基板には限られた外形寸法の中で様々な機能の端子電極を配置せねばならず、その結果、前記端子電極の形成面積を小さくせざるを得なかった。
このため従来の方法のように、プリント基板の撓みによって生じた応力を突出させた端子電極により緩衝させるだけでは、セラミックと端子電極との密着強度が不十分となり、端子電極が剥離する場合があった。また、端子電極を突出させると、その分だけ高周波電子部品の実装高さも増加してしまい、小型化を求められる携帯電話などにおいては好ましいものではない。
また、端子電極の突出が不十分であるとセラミック基板とプリント基板が干渉し、応力の集中しやすいセラミック基板の隅部を起点としたクラックがセラミックに発生する問題もあった。
そこで本発明は、高周波電子部品の実装高さの増加を抑えながら、端子電極の密着強度を向上させ、さらにプリント基板の撓みやねじりにより生じるクラック等の発生を減少させるセラミック基板を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、矩形状のセラミック基板と、前記セラミック基板の底面に形成された端子電極を有し、前記底面に形成された端子電極の少なくとも一部が前記セラミック基板に埋設され、セラミック基板の底面から突出する前記端子電極の厚みが１５μｍ以上５０μｍ以下であって、前記セラミック基板の底面側の隅部に切欠きを設けたセラミック基板である。
本発明においては、底面に形成された端子電極の少なくとも一部をセラミック基板に埋設することで、端子強度の密着強度を向上させている。端子電極が埋設されるセラミック基板表面からの深さ（厚み）は、５μｍ〜３０μｍとするのが好ましい。前記深さが５μｍ未満であると密着強度の向上の効果が少ない。また深さ３０μｍを超えて埋設することは可能であるが、前記範囲内での効果に対して密着強度の向上の効果がわずかであるとともに、その形成方法も複雑化するので好ましくない。
端子電極はＡｇやＣｕなどの導体ペーストを焼結した下地層と、前記下地層の表面に電界めっき又は無電界めっきで形成される導体層からなるが、端子電極のセラミック基板に埋設される部分は下地層で構成される。
セラミック基板に構成される回路パターンとの接続のために形成されるビアホールをセラミック基板の裏面に延出させ、これを覆う様に前記下地層と形成すれば密着強度が更に向上するので好ましい。
【０００８】
セラミック基板の底面から突出する端子電極の厚みは１５μｍ以上５０μｍ以下であり、突出する端子電極の厚みが１５μｍ未満であると、セラミック基板とプリント基板が干渉する場合があるとともに、応力を緩衝するには不十分である。また突出する端子電極の厚みが５０μｍを超えると、高周波電子部品の実装高さが高くなるの実用的ではない。
突出する端子電極はＡｇやＣｕなどの導体ペーストを焼結した下地層と電界めっき又は無電界めっきで形成される導体層とで形成されるが、突出する端子電極において前記下地層の厚みを少なくとも５μｍ以上として構成するのが応力を緩衝するのに効果的である。
【０００９】
また、セラミック基板の底面側の隅部に設ける切欠きは、セラミック基板の厚み方向の全体にわたって形成しても良いが、セラミック基板に構成される回路パターンの形成面積がその分減少するので、好ましくは、セラミック基板の底面から０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの高さでセラミック基板の厚み方向の全体にわたらず、セラミック基板の端面（側面）から０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの切欠きとするのが好ましい。
【００１０】
本発明において、セラミック基板の底面に形成された端子電極と連続し、前記セラミック基板の側面に形成された帯状の端子電極を形成し、その前記帯状の端子電極の幅をセラミック基板の稜部における底面に形成された端子電極の幅よりも０．１ｍｍ以上広くすれば、はんだフィレットの形成により密着強度を向上できるとともに、底面と側面の端子電極関の電気的接続を信頼性良く行うことが出来る。底面に形成された端子電極の幅よりも０．２ｍｍ以上広く帯状の端子電極を形成するのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係るセラミック基板の一例を斜視図として図１に示す。このセラミック基板１は、側面と底面とに形成された端子電極３を有し、前記底面に形成された端子電極３の少なくとも一部が前記セラミック基板１に埋設され、セラミック基板１の底面から突出し、前記セラミック基板の底面側の隅部に切欠き２を設けたセラミック基板である。セラミック基板の上面には電子部品を搭載するための電極パターンが形成されているが、図１では省略している。このセラミック基板は以下の様に製造される。
まず、低温焼成セラミック材料と適量の有機バインダや有機溶剤とを共に混合し、これをキャリアフィルム上にドクターブレート法によってキャスティングして、セラミックグリーンシートを成形した。前記キャリアフィルムは、例えばポリエステル、ポリエチレンテレフタレートで出来ており、熱的安定性、機械的強度にすぐれており、柔らかいセラミックグリーンシートを保持するのに適している。前記本実例では低温焼成セラミック材料として、Ａｌ−Ｓｉ−Ｂａ−Ｏ系誘電体材料を用いた。セラミックグリーンシートの厚さは、セラミック積層基板内にコンデンサ素子が形成される場合にはセラミック層厚さで２５μｍとし、他の層には１００〜１５０μｍのものを用いた。なお、セラミック層厚さは適宜設定されるものであり、前記厚さに限定されるものではないが、好ましくは１０〜１５０μｍの範囲で選択する。
【００１２】
他の低温焼成セラミック材料としては、例えば低誘電率（比誘電率５〜１０）のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｇｄ−Ｏ系誘電体材料、Ｍｇ２ＳＯ４からなる結晶相とＳｉ−Ｂａ−Ｌａ−Ｂ−Ｏ系からなるガラス等からなる誘電体材料、Ａｌ−Ｓｉ−Ｓｒ−Ｏ系誘電体材料、Ａｌ−Ｓｉ−Ｂａ−Ｏ系誘電体材料、高誘電率（比誘電率５０以上）のＢｉ−Ｃａ−Ｎｂ−Ｏ系誘電体材料等様々な材料が開発されている。セラミック積層基板には、これらの低温焼成セラミック材料を単独で使用する場合もあるし、インダクタンス素子、コンデンサ素子を構成するセラミック層に応じて低誘電率の材料、高誘電率の材料を選択的に用いる場合もある。
【００１３】
次に、キャスティングされたセラミックグリーンシートをキャリアフィルムごと切断し、その一部のセラミックグリーンシートにビアホールを形成する。ビアホールは、セラミックグリーンシート側からＣＯ２レーザを照射して、照射面側の孔径がセラミック層としたときに０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍとなる、円筒又は略円錐形状を有するビアホールを形成する。前記ビアホールは、積層配置される回路素子間の接続や端子電極との電気的接続の為に用いられる。
【００１４】
次に、セラミックグリーンシートに形成されたビアホールに導体ペーストを埋込む。導体ペーストとしてはＡｇ，Ｃｕ等が用いられ、メタルマスク又はメッシュマスクによるスクリーン印刷によってビアホール部に埋込まれる。
【００１５】
次に、セラミックグリーンシートの表面にインダクタンス素子やコンデンサ素子を構成する回路パターン、インダクタンス素子やコンデンサ素子等を接続する接続電極を形成するとともに、セラミックグリーンシートに形成されたビアホールの内、サーマルビアとなる複数のビアホールを電気的接続するように、内部金属導体層を形成する。信号配線、及び電源配線の導体パターンを形成する導体ペースト材はビアホール部と同じものを用いても良いし、異なるものを用いても良い。なお、導体パターンの形成と前記ビアホールへの導体ペーストの充填を同時に行ってもよい。
【００１６】
以上の様にして、キャリアフィルムを付けたままセラミックグリーンシートを作成した。そして、これを積層用金型に配置するが、前記金型の下側金型には吸着孔が形成されており、これにより最下層となるセラミックグリーンシートをキャリアフィルムが付いたまま、かつキャリアフィルムを積層治具側として吸着固定する。
【００１７】
そして、キャリアフィルムを付けたままセラミックグリーンシートを、セラミックグリーンシートが相対向するようにして積層し、熱圧着させ、キャリアフィルムをとり除く。セラミック基板の切欠きに相当する部分は、レーザによって所定の形状に切り抜かれている。なお金型で該当部分を打ち抜いても良い。これを数次繰り返し仮圧着体とし、さらにセラミック基板の底面側となる部分に端子電極を構成する下地層を印刷形成した。このとき、前記下地層は仮圧着体の表面上に盛り上がるように形成されている。この仮圧着体を金型に配置し、前記圧着体の両主面に一対の金属板を配置し、これを５０℃、１４０ｋｇ／ｃｍ２の圧力で本圧着してセラミック積層体とした。この時の圧着体表面に形成された下地層は圧着体に押込まれ、実質的に平らに形成されている。さらに前記下地層上に導体ペーストを印刷して、セラミック基板から突出する下地層部分を形成した。
【００１８】
このセラミックグリーンシート積層体に分割溝を鋼刃で刻設形成した後、セッタ等の焼成治具上に配置して大気中９００℃で焼成した。なお導体ペーストとしてＣｕを用いる場合には、所定のガス雰囲気中（還元雰囲気）で焼成した。セラミック基板の側面に端子電極を形成しない場合には、後述するめっき処理を行い導体層を形成して端子電極とし、その後、前記分割溝に従い個片に分離してセラミック基板とする。
【００１９】
セラミックグリーンシート積層体を焼結した後、前記分割溝に従い個片に分離し、さらに導体ペーストをその側面に帯状に印刷又は転写し、焼き付けて側面の下地層を形成した。
そして、この下地層に、Ｎｉめっき、Ａｕめっき又ははんだめっきの電界又は無電界めっき処理を行い、外形寸法が６．７ｍｍ×５．０ｍｍ×１．０ｍｍで、側面の端子電極の幅が０．６ｍｍ、底面の端子電極が０．６ｍｍ×０．６ｍｍのセラミック基板を作製した。
このセラミック基板の端子電極３の断面図を図２に示す。端子電極３を構成する下地層１０の一部がセラミック基板１に埋設され、さらに他の部分がセラミック基板から突出するように形成され、その表面には所定厚さの導体層２０が設けられている。前記下地層１０はセラミック基板に形成されたビアホール３０と接続し、さらにセラミック基板内の内部回路パターンと電気的に接続している。
セラミック基板の底面側の隅部切欠きは、好ましくは、セラミック基板の底面から０．４ｍｍの高さでセラミック基板の厚み方向の全体にわたらず、セラミック基板の端面（側面）から０．４ｍｍの切欠きとした。
また比較試料として、セラミック基板の隅部に切欠きを設けず、端子電極がセラミック基板から突出する厚みを３０μｍとしたセラミック基板も準備した。なおこのセラミック基板においては、端子電極は埋設形成されていない。
【００２０】
このようにして形成したセラミック基板を１００ｍｍ×４０ｍｍのプリント基板の中央部に配置し、プリント基板に形成された１６個所のランドと前記セラミック基板の端子電極とを共晶はんだではんだ付けし、図３に示すように、プリント基板１００の短手側の一端をネジ止め固定し、他端の一方側を変位自在なようにダンパー２００で固定し、他方側を自由端とし、この自由端のセラミック基板１が搭載される側から、セラミック基板１にθ＝１０°のねじりが生じるまでプリント基板に圧力ｆを加えた。
本発明のセラミック基板においては、端子剥離やセラミック基板にクラック等の破壊は生じなかったが、比較試料のものでは、ねじり角度が５°を超えると端子剥離やセラミック基板にクラックが発生した。また、セラミック基板から突出する厚みを５０μｍとした場合でもねじり角度が８°で端子剥離やセラミック基板にクラックが発生し、厚みを１００μｍ以上としなければねじり角度が１０°で端子剥離やセラミック基板のクラックを無くすることが出来なかった。
【００２１】
他の実施例として、図４に示すように側面の端子電極の幅をセラミック基板の稜部における底面に形成された端子電極の幅よりも０．１ｍｍ広くしたセラミック基板を作成した。他の条件は上記実施例と同様なのでその説明を省く。得られたセラミック基板を上記と同様のねじり試験を行ったが、ねじり角度が１０°を超え、１３°でも端子剥離やセラミック基板にクラック等の破壊は生じなかった。
【００２２】
【発明の効果】
以上に記した様に、本発明によれば高周波電子部品の実装高さを著しく高くすること無く、端子電極の密着強度に優れ、プリント基板に変形が生じても端子剥離やセラミック基板のクラックが生じないセラミック基板を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るセラミック基板の斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に係るセラミック基板の端子電極の断面図である。
【図３】プリント基板のねじり試験を示す模式図である。
【図４】本発明の他の実施例に係るセラミック基板の端子電極部の斜視図である。
【符号の説明】
１　セラミック基板
２　切欠き
３　端子電極
１０　下地層
２０　導体層
３０　ビアホール
４０　内部回路パターン
１００　試験用プリント基板
２００　ダンパー
【図１】
2004134622.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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