(57)【要約】      （修正有）【課題】配線基板の表面における電子部品を実装するためのパッドの占有面積は電子部品が小型化された場合でも、大型の電子部品に比べてさほど変わらず、小型電子部品による配線基板の小型化、特に、平面視したときの配線基板の電子回路における占有面積、すなわち外部回路基板上に実装した場合に占める投影面積を小さくすること。【解決手段】立方体状の絶縁基体１の少なくとも２面以上の側面にそれぞれ電子部品４の電極を接続するための電極パッド２が設けられ、かつ絶縁基体１の下面に内部の配線導体を介して電極パッド２と電気的に接続された、外部回路基板の回路導体に接続される接続パッド３ａ、３ｂが設けられた配線基板である。配線基板１の投影面積を大きくすることなく、電子部品４を接続する面積を大きくすることができ、電子部品４を小さな投影面積に高密度で実装することができる。【選択図】  図２
2004247699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に多数の配線導体を有する立方体状の絶縁基体の少なくとも２面以上の側面にそれぞれ電子部品の電極が接続される電極パッドが設けられ、かつ前記絶縁基体の下面に前記配線導体を介して前記電極パッドと電気的に接続された、外部回路基板の回路導体に電気的に接続される接続パッドが設けられたことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記接続パッドは、前記下面に多数が配列されており、そのうちの前記下面の角部に位置するものは、他の位置の接続パッドより大きいことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップコンデンサやチップ抵抗素子等の電子部品を多数個搭載した状態で小さな投影面積で外部回路基板上に実装することのできる配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や容量素子・抵抗器等の電子部品を配線基板上に搭載し電気的に接続して成る電子回路は、近年、半導体集積回路（ＩＣ）素子の集積度の大幅向上によって小型高密度化が著しく促進されたが、高精度の抵抗器や大容量の容量素子等には、依然としてチップコンデンサやチップ抵抗素子等の個別回路部品が利用される場合が多い。
【０００３】
このようにチップコンデンサやチップ抵抗素子等を利用して電子回路を形成する場合に用いられる手法としては、電子回路においては小型化・高密度化を要求されることから、チップ抵抗素子やチップコンデンサといった小型の個別回路部品を半導体集積回路素子等の能動素子とともに平板状の配線基板の表面に、互いの隣接間隔を極力近くするようにして高密度で実装するチップマウント法が一般化している。
【０００４】
しかし、これらの能動素子やチップ抵抗素子・チップコンデンサ等の電子部品の小型化にも限度があり、これらの電子部品を配線基板の表面に多数個配設する場合には、配線基板の面積をそれら配設する電子部品の数に応じて大きくする必要があり、電子回路の小型化・高密度化の阻害要因となっているという問題がある。
【０００５】
このような問題に対して、配線基板の表面に立体的に電子部品を配置し、それにより結果的に小さな配線基板として、例えば小さな制御装置等の電子回路機器を実現しようとする試みが成されている。
【０００６】
例えば、特開平２−２８８２０１号公報においては、一方のチップ部品の下部に他方のチップ部品を実装するための空間を形成し、２つのチップ部品を段積みして実装するという手法が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平２−２８８２０１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、チップ部品を段積みして実装するとしても、一方のチップ部品の実装高さを高くするにも限界があり、しかもせいぜい２段積みが可能であるのみであって、配線基板の容積利用率も非常に低いものであるという問題点があった。
【０００９】
また、配線基板の表面における電子部品を実装するためのパッド（電子部品の電極を接続するための接続用端子）の占有面積は、電子部品が小型化された場合でも大型の電子部品に比べてさほど変わらず、小型電子部品に対する配線基板の小型化、特に、配線基板を平面視したときの面積、すなわち外部回路基板上に実装した場合に占める投影面積を小さくすることが難しいのが現状であった。
【００１０】
本発明は、半導体素子等の能動素子やチップコンデンサやチップ抵抗素子等のチップ状等の電子部品を小さな平面積に高密度で実装することが可能で、平面視したときの面積、すなわち外部回路基板上に占める投影面積の小さい電子回路を形成することが可能な配線基板を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、内部に多数の配線導体を有する立方体状の絶縁基体の少なくとも２面以上の側面にそれぞれ電子部品の電極が接続される電極パッドが設けられ、かつ前記絶縁基体の下面に前記配線導体を介して前記電極パッドと電気的に接続された、外部回路基板の回路導体に電気的に接続される接続パッドが設けられたことを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明の配線基板は、上記構成において、前記接続パッドは、前記下面に多数が配列されており、そのうちの前記下面の角部に位置するものは、他の位置の接続パッドより大きいことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の配線基板によれば、立方体状の絶縁基体の少なくとも２面以上の側面にそれぞれ電子部品の電極を接続するための電極パッドを設けたことから、配線基板の平面積を大きくすることなく、電子部品を接続する面積を大きくすることができ、半導体素子等の能動素子やチップコンデンサやチップ抵抗素子等のチップ状等の電子部品を小さな平面積に外部回路基板上への投影面積が小さい状態で高密度に実装することができる。
【００１４】
また、電子部品が搭載される面以外の他の平面に、例えば、端子パッドを設けるとともに、この端子パッドに、多くの電子部品を１つの基板上に立体的に搭載したモジュール部品を接続することもできるので、配線基板における容積活用率を非常に高くして、このような配線基板を用いてなる電子回路の小型化・高密度化を極めて容易なものとすることができる。
【００１５】
また、本発明の配線基板において、接続パッドを、絶縁基体の下面に多数が配列されたものとするとともに、そのうちの下面の角部に位置するものを、他の位置の接続パッドより大きなものとした場合には、この配線基板に搭載される多数の電子部品の電極を効率良く外部に導出して接続させることができるとともに、この接続パッドのうち角部に位置する接続パッドの大きさを大きくすることで、接続パッドを外部回路基板と接続するための半田等の端子の体積を大きくすることができ、この体積が大きな端子の相対的に小さな変形により熱応力等の応力を効果的に吸収できるため、立方体で体積が大きな絶縁基体と外部回路基板との間に発生する大きな熱応力等の応力を緩和することができ、絶縁基体の下面に形成した接続パッドを外部回路基板の端子パッドに対して長期にわたってより一層確実に電気的接続させることができるので、極めて高い電気的な接続信頼性を有する配線基板とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の配線基板を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す斜視図であり、図２はその絶縁基体の下面側から見た斜視図である。これらの図において、１は絶縁基体、２は電極パッド、３は接続パッドである。これらの絶縁基体１および電極パッド２、接続パッド３により電子部品４を搭載する配線基板５が構成されている。
【００１８】
絶縁基体１は、立方体状であり、その表面、すなわち２面以上の側面に電子部品４を搭載するための基体として機能する。
【００１９】
このような絶縁基体１は、ガラスセラミックス焼結体・酸化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体等から成る。例えばガラスセラミックス焼結体から成る場合であれば、ガラス粉末とセラミック粉末とを有機溶剤・バインダとともにシート状に成形して得た複数のグリーンシートを立方体状に積層するとともに、この積層体を約１０００℃で焼成することにより形成される。
【００２０】
この絶縁基体１は、内部に多数の配線導体（図示せず）を有している。
【００２１】
また、絶縁基体１の少なくとも２面以上の側面には、電子部品４の電極を接続するための電極パッド２が形成されている。
【００２２】
また、絶縁基体１の下面には、外部回路基板の回路導体に電気的に接続される接続パッド３が設けられている。
【００２３】
そして、電極パッド２と接続パッド３とは、配線導体を介して電気的に接続されている。
【００２４】
この電極パッド２に電子部品４の電極を半田等を介して接続するとともに、接続パッド３を外部回路基板の回路導体に半田等を介して接続することにより、絶縁基体１に搭載された電子部品４が電極パッド２・配線導体および接続パッド３を介して外部回路基板の回路導体と電気的に接続される。
【００２５】
これらの配線導体・電極パッド２および接続パッド３は、銅・銀等の金属材料から成り、例えば、銅から成る場合であれば、銅粉末および有機溶剤を混練して得た金属ペーストを絶縁基体１となるグリーンシートにスクリーン印刷法等で印刷塗布することにより形成される。
【００２６】
本発明の配線基板は、上述のように、内部に多数の配線導体を有する立方体状の絶縁基体１の少なくとも２面以上の側面にそれぞれ電子部品４の電極が接続される電極パッド２を設け、かつ絶縁基体１の下面に配線導体を介して電極パッド２と電気的に接続された、外部回路基板の回路導体に電気的に接続される接続パッド３を設けることが重要である。
【００２７】
絶縁基体１を立方体状とすることにより、側面に、多数の電子部品を搭載するための面積を確保することができ、配線基板の平面積、すなわち外部回路基板上に実装する場合の投影面積を小さくして、高密度で電子部品を搭載し実装させることができる。
【００２８】
また、この立方体状の絶縁基体１の内部に多数の配線導体を有することから、絶縁基体１の表面に形成した電極パッド２や接続パッド３を効率良く互いに電気的に接続させることができる。
【００２９】
さらに本発明の配線基板においては、接続パッド３は、絶縁基体１の下面に多数を配列させておくとともに、そのうちの下面の角部に位置するもの３ａを、他の位置の接続パッド３ｂより大きなものとすることが好ましい。
【００３０】
絶縁基体１の下面に多数の接続パッド３を配列させておくことにより、絶縁基体１に搭載される多数の電子部品４の電極を、効率良く外部に導出し、外部回路基板の回路導体と電気的に接続させることができる。
【００３１】
また、この多数の接続パッド３のうち、絶縁基体１の下面の角部に位置する接続パッド３ａを、他の位置の接続パッド３ｂより大きなものとしておくことにより、立方体で体積が大きな絶縁基体１と外部回路基板との間で大きな熱応力が発生したとしても、その熱応力は、接続面積が大きな角部に位置する接続パッド３ａにより、この角部の接続パッド３ａを外部回路基板と接続するための半田等の端子の体積を大きくすることができるため、この体積が大きな端子の相対的に小さな変形により効果的に緩和することができ、絶縁基体１の主面に形成した接続パッド３（３ａ・３ｂ）を外部回路基板の端子パッドに対して長期にわたってより一層確実に電気的接続させることができるので、極めて高い電気的な接続信頼性を有する配線基板５とすることができる。
【００３２】
なお、絶縁基体１の下面の角部に位置する接続パッド３ａは、他の位置の接続パッド３ｂに対して１．２倍乃至１．５倍程度の大きさとすることが好ましい。１．２倍未満では、絶縁基体１と外部回路基板との間での熱応力を効果的に緩和することが困難であり、１．５倍を超えると、隣接する接続パッド３ｂとの電気的絶縁を保つために距離をあけるため、接続パッド３ａの周りに大きな面積を確保することが必要となり絶縁基板１の小型化が困難となる。
【００３３】
このような本発明の配線基板５において、電子部品４の電極が電気的に接続される電極パッド２を設ける表面は、絶縁基板１の外部回路基板上に実装する場合の投影面積を小さくし、従来のような、電子部品を搭載する面が１面しかない平板状の配線基板等に比べて多数の電子部品４を絶縁基体１の搭載し、配線基板５の容積利用率を向上させるため、少なくとも２つ以上の側面とすることが必要である。また、電極パッド２は、少なくとも２つ以上の側面にあれば、４つ全ての側面に設けても、さらに上面にも設けてもよく、それによってさらに高密度に電子部品４を搭載して外部回路基板に電気的に接続することが可能となる。
【００３４】
また、この立方体状の絶縁基体１の電子部品４が搭載される面以外の他の表面に、例えば端子パッドを設けて、この端子パッドに多くの電子部品を１つの基板上に立体的に搭載したモジュール部品を接続することもでき、これによれば、配線基板５における容積活用率を非常に高くして、このような配線基板５を用いてなる電子回路の小型化・高密度化を極めて容易なものとすることができる。
【００３５】
次に、絶縁基体１を酸化アルミニウム質焼結体によって形成し、電極パッド２や配線導体・接続パッド３をタングステンを用いて形成して成る配線基板５を製造するための方法について具体的に説明する。
【００３６】
まず、アルミナ粉末に対して、焼結助剤として酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ・有機溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合してはい土を調製し、押し出し成形法や射出成形法にて立方体状の絶縁基体１を形成する。
【００３７】
また、上記原料粉末に適当な有機バインダ・有機溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合して泥漿状となすとともに、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のシート成形法を採用してシート状となすことにより、１層または複数層の接続層用シートを得る。しかる後、これらの接続層用シートに、適宜、打ち抜き加工によって貫通孔を形成し、その貫通孔内にタングステン等の導体粉末を含有する導電性ペーストを充填するとともに、この接続層用シートの表面に、導電性ペーストをスクリーン印刷等によって内部の配線導体あるいは電極パッドや接続パッドのパターンに印刷形成する。
【００３８】
その後、それら接続層用シートを積層して積層構造体を形成し、この積層構造体を緻密化可能な温度、具体的には１５００〜１７００℃で焼成することによって、配線基板５を作製することができる。
【００３９】
また、配線基板５の表面に設けられた電極パッド２および接続パッド３の表面には、Ｎｉ・Ａｕ・Ｃｕ等のめっき層（図示せず）が施され、半田等の導電性接着剤を介して、電極パッド２に電子部品４を半田実装する。電子部品４の実装にあたっては、電子部品４を仮止めした後に、治具によって全ての電子部品４を固定した状態でリフロー炉に投入して加熱することによって、電極パッド２に電子部品４を一括に接合する。なお、モジュール部品の接続パッド３と配線基板５との接続に対しては、電子部品４を搭載実装した後に、電子部品４の実装用に用いた半田よりも溶融温度の高い半田を用いて接合することが望ましい。
【００４０】
なお、本発明は以上の実施の形態の一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は可能である。例えば、絶縁基体１は、完全な立方体状でなく、側面視で多少の台形状や高さ方向または幅方向等にやや長い形状等としてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、立方体状の絶縁基体の少なくとも２面以上の側面にそれぞれ電子部品の電極を接続するための電極パッドを設けたことから、配線基板の平面積を大きくすることなく、電子部品を接続する面積を大きくすることができ、半導体素子等の能動素子やチップコンデンサやチップ抵抗素子等のチップ状等の電子部品を小さな平面積に外部回路基板上への投影面積が小さい状態で高密度に実装することができる。
【００４２】
また、電子部品が搭載される面以外の他の平面に、例えば、端子パッドを設けるとともに、この端子パッドに、多くの電子部品を１つの基板上に立体的に搭載したモジュール部品を接続することもできるので、配線基板における容積活用率を非常に高くして、このような配線基板を用いてなる電子回路の小型化・高密度化を極めて容易なものとすることができる。
【００４３】
さらに、本発明の配線基板において、接続パッドを、絶縁基体の下面に多数が配列されたものとするとともに、そのうちの下面の角部に位置するものを、他の位置の接続パッドより大きなものとした場合には、この配線基板に搭載される多数の電子部品の電極を効率良く外部に導出して接続させることができるとともに、この接続パッドのうち角部に位置する接続パッドの大きさを大きくすることで、接続パッドを外部回路基板と接続するための半田等の端子の体積を大きくすることができ、この体積が大きな端子の相対的に小さな変形により熱応力等の応力を効果的に吸収できるため、立方体で体積が大きな絶縁基体と外部回路基板との間に発生する大きな熱応力等の応力を緩和することができ、絶縁基体の下面に形成した接続パッドを外部回路基板の端子パッドに対して長期にわたってより一層確実に電気的接続させることができるので、極めて高い電気的な接続信頼性を有する配線基板とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す、絶縁基体の下面側から見た斜視図である。
【符号の説明】
１：絶縁基体
２：電極パッド
３：接続パッド
３ａ：絶縁基体の下面の角部に位置する接続パッド
３ｂ：絶縁基体の下面の他の位置の接続パッド
４：電子部品
５：配線基板
【図１】
2004247699.tif 000003
【図２】
2004247699.tif 000004