(57)【要約】【課題】半導体素子等の電子部品の高集積化および小型化に伴い、外部電気回路と接続する外部電極において、高周波信号の伝搬におけるノイズ等の不具合が問題となっている。【解決手段】セラミックス焼結体から成る絶縁基体１の内部に複数の配線導体を有するとともに、絶縁基体１の側面に下面から上面に向けて溝状に形成された横断面が直径０．０６〜０．１ｍｍの略半円状の凹部の内壁面に２０〜３０μｍの厚みで側面メタライズ層２と、絶縁基体１の下面の外周部に形成され、側面メタライズ層２に接続された接続パッド３とを有する配線基板４である。側面メタライズ層２に高周波の信号を伝搬させた場合のノイズを効果的に低減することができ、搭載される半導体素子等の電子部品の高集積化ならびに回路基板への高周波の信号の伝搬を良好にし、高機能の配線基板４を提供することができる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス焼結体から成る絶縁基体の内部に複数の配線導体を有するとともに、前記絶縁基体の側面に下面から上面に向けて溝状に形成された横断面が直径０．０６〜０．１ｍｍの略半円状の凹部の内壁面に２０〜３０μｍの厚みで被着された側面メタライズ層と、前記絶縁基体の前記下面の外周部に形成され、前記側面メタライズ層に接続された接続パッドとを有することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記側面メタライズ層は、タングステン粉末またはモリブデン粉末と銅粉末とを用いたメタライズペーストから形成されており、前記銅粉末の中心粒径が３〜４μｍであり、前記銅粉末の含有量が２０〜２５体積％であるとともに前記タングステン粉末または前記モリブデン粉末の含有量が１５〜２０体積％であることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
板状の生セラミック体に、該生セラミック体の主面を複数の区画に区分するように、断面が直径０．０６〜０．１ｍｍの円形状の貫通孔を多数個配列形成する工程と、
前記貫通孔にメタライズペーストを充填する工程と、
前記貫通孔に充填された前記メタライズペーストの中心部を上下方向に除去して、前記貫通孔の内壁面に前記メタライズペーストを２０〜３０μｍの厚さで被着させる工程と、
前記生セラミック体の前記主面に前記貫通孔の配列に沿って分割溝を形成する工程と、
前記生セラミック体を焼成し、前記貫通孔内にメタライズ層が被着されたセラミックス焼結体を得る工程と
を具備することを特徴とする配線基板の製造方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁基体の下面の外周部に接続パッドが形成され、この接続パッドが、絶縁基体の側面に形成された側面メタライズ層を介して絶縁基体の内部に形成された配線導体と導通されているとともに、外部電気回路基板に接続される配線基板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子・容量素子等の電子部品が搭載される配線基板は、一般に、酸化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・ガラスセラミックス焼結体等の電気絶縁材料から成り、上面に電子部品が搭載される絶縁基体と、タングステン・モリブデン・銅・銀等の金属材料から成り絶縁基体の表面および内部に被着された配線導体と、配線導体が接続され、絶縁基体の側面から下面にかけて導体を被着させることにより形成された外部電極とにより形成されている。
【０００３】
このような配線基板の外部電極として一般的なものは、絶縁基体の側面に上下方向に設けた複数の溝状の凹部の内壁面にそれぞれ被着された側面メタライズ層と、この側面メタライズ層とそれぞれ接続されて絶縁基体の下面の外周に形成された接続パッドとにより形成されたものである。
【０００４】
この配線基板は、絶縁基体の上面に電子部品を搭載し、その電極を配線導体に半田やボンディングワイヤ等を介して接続することにより電子装置として完成する。
【０００５】
そして、絶縁基体に形成した外部電極を外部電気回路基板の端子に半田等を介して接続することにより、電子部品が配線導体を介して外部電気回路基板と電気的に接続される。
【０００６】
このような配線基板は、配線導体となるメタライズペーストの印刷等の所定の加工を施したセラミックグリーンシートを積層して板状の生セラミック体とし、この生セラミック体の主面を複数の区画に区分するように、断面が円形状の貫通孔を多数個配列形成する工程と、これらの貫通孔の内壁面にメタライズペーストを、真空吸引を併用したスクリーン印刷等の方法により印刷塗布する工程と、生セラミック体の主面に、多数個の貫通孔の配列に沿って分割溝を形成するとともに焼成し、貫通孔の内壁面にメタライズ層が被着されたセラミックス焼結体を得る工程と、分割溝に沿ってセラミックス焼結体を分割し個々の配線基板を得る工程とにより製作される。この際、セラミックス焼結体に配列形成した円形状の断面の貫通孔は分割溝に沿って分割され、個々の配線基板の側面に断面が半円状の溝状の凹部が形成されることとなり、この凹部の表面に被着されたメタライズ層が、各配線基板の側面メタライズ層となる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２９７０８０号公報
【特許文献２】
特開２００１−７７５０７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近時、半導体素子等の電子部品の高集積化および小型化に伴い、外部電気回路と接続する外部電極においては、高周波の信号の伝搬におけるノイズ等の不具合を低減する要求が高まっている傾向がある。
【０００９】
しかしながら、従来の側面メタライズ層は、上記のように、まず、生セラミックス体に貫通孔を形成し、そのあとにメタライズペーストを下方から吸引して貫通孔内にメタライズペーストを吸引するとともにメタライズペーストの粘性により貫通孔の内壁面に被着させることで形成されていたため、その厚みは１５μｍ程度が上限であり、その厚みを厚くすることは困難であった。
【００１０】
本発明は上記問題点を解決すべく案出されたものであり、その目的は、半導体素子等の電子部品が搭載される配線基板について、その凹部の内壁のメタライズ層を厚く形成することで、搭載される半導体素子等の電子部品から外部回路基板への高周波の信号の伝搬を良好に行なわせることができる、高機能かつ小型の配線基板を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、セラミックス焼結体から成る絶縁基体の内部に複数の配線導体を有するとともに、前記絶縁基体の側面に下面から上面に向けて溝状に形成された横断面が直径０．０６〜０．１ｍｍの略半円状の凹部の内壁面に２０〜３０μｍの厚みで被着された側面メタライズ層と、前記絶縁基体の前記下面の外周部に形成され、前記側面メタライズ層に接続された接続パッドとを有する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、前記側面メタライズ層は、タングステン粉末またはモリブデン粉末と銅粉末とを用いたメタライズペーストから形成されており、前記銅粉末の中心粒径が３〜４μｍであり、前記銅粉末の含有量が２０〜２５体積％であるとともに前記タングステン粉末または前記モリブデン粉末の含有量が１５〜２０体積％であることを特徴とするものである。
【００１３】
また本発明の配線基板の製造方法は、板状の生セラミック体に、この生セラミック体の主面を複数の区画に区分するように、断面が直径０．０６〜０．１ｍｍの円形状の貫通孔を多数個配列形成する工程と、前記貫通孔にメタライズペーストを充填する工程と、前記貫通孔に充填された前記メタライズペーストの中心部を上下方向に除去して、前記貫通孔の内壁面に前記メタライズペーストを２０〜３０μｍの厚さで被着させる工程と、前記生セラミック体の前記主面に前記貫通孔の配列に沿って分割溝を形成する工程と、前記生セラミック体を焼成し、前記貫通孔内にメタライズ層が被着されたセラミックス焼結体を得る工程とを具備することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の配線基板によれば、セラミックス焼結体から成る絶縁基体の内部に複数の配線導体を有するとともに、絶縁基体の側面に下面から上面に向けて溝状に形成された横断面が直径０．０６〜０．１ｍｍの略半円状の凹部の内壁面に２０〜３０μｍの厚みで側面メタライズ層を被着し、絶縁基体の下面の外周部にその側面メタライズ層に接続された接続パッドを形成したことから、側面メタライズ層の厚みが十分に厚く、また接続パッドの厚みも十分に厚くできるため、これら側面メタライズ層および接続パッドに高周波の信号を伝搬させた場合のノイズを効果的に低減することができ、この配線基板に搭載される半導体素子等の電子部品から外部回路基板への高周波の信号の伝搬を良好に行なわせることができるので、高機能の配線基板を提供することができる。
【００１５】
また、側面メタライズ層を、タングステン粉末またはモリブデン粉末と銅粉末とを用いたメタライズペーストから形成されており、銅粉末の中心粒径が３〜４μｍであり、銅粉末の含有量が２０〜２５体積％であるとともにタングステン粉末またはモリブデン粉末の含有量が１５〜２０体積％であるものとしたときには、平均粒径が３〜４μｍであることから凝集しにくいものである２０〜２５体積％含有される銅粉末により、１５〜２０体積％含有されているタングステン粉末またはモリブデン粉末の間隙を埋めてつなぐような低抵抗の導電路が形成されるため、側面メタライズ層および接続パッドに高周波信号を伝搬させた場合のノイズを効果的に低減することができる。その結果、この配線基板に搭載される半導体素子等の電子部品から外部電気回路基板への高周波信号の伝搬を良好に行なわせることができるので、高機能の配線基板を提供することができる。
【００１６】
また本発明の配線基板の製造方法によれば、生セラミック体の主面を複数の区画に区分するように、断面が直径０．０６〜０．１ｍｍの円形状の貫通孔を多数個配列形成するとともにメタライズペーストを充填し、貫通孔に充填されたメタライズペーストの中心部を上下方向に除去することにより側面メタライズ層となるメタライズペーストの生セラミック体への被着が行なわれることから、メタライズペーストの除去される径を調節することにより貫通孔の内壁面にメタライズペーストを２０〜３０μｍの十分に厚い厚さで被着させることができるようになり、その結果、この側面メタライズ層に高周波の信号を伝搬させた場合の側面メタライズ層におけるノイズを効果的に低減できる配線基板を得ることができ、搭載される半導体素子等の電子部品から外部回路基板への高周波の信号の伝搬を良好に行なわせることができる、高機能かつ小型の配線基板を提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の配線基板およびその製造方法を添付図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１および図２は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す側面図および下面側から見た要部拡大斜視図である。
【００１９】
図１および図２において、１は絶縁基体、２は側面メタライズ層、３は接続パッドであり、これら絶縁基体１・側面メタライズ層２および接続パッド３により配線基板４が構成されている。
【００２０】
絶縁基体１は半導体素子や容量素子等の電子部品を搭載支持するための支持体として機能し、図１および図２に示した例では上面に電子部品の搭載部を有している。
【００２１】
絶縁基体１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体やムライト質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体・炭化珪素質焼結体等のセラミック絶縁材料やガラスセラミックス焼結体、または絶縁性樹脂、あるいは絶縁性樹脂とセラミックス等の無機絶縁体粉末との混合物等から成る。
【００２２】
この絶縁基体１の内部には配線導体（図示せず）が形成されており、配線導体の一端は電子部品が搭載される上面に露出している。この露出端は、電子部品（図示せず）の電極を接続するための端子として機能する。また配線導体の他端は側面メタライズ層２と接続するようにして絶縁基体１の側面に導出されている。
【００２３】
また絶縁基体１の側面には上下方向に設けた複数の溝状の凹部が形成され、この凹部の内壁面にそれぞれ側面メタライズ層２が被着形成されているとともに、この側面メタライズ層２とそれぞれ接続するようにして絶縁基体１の下面の外周部に接続パッド３が形成されており、この側面メタライズ層２および接続パッド３を外部の回路基板に半田を介して接合することにより配線基板４が回路基板に接続される。
【００２４】
この側面メタライズ層２および接続パッド３は、絶縁基体１がセラミックスから成る場合には通常メタライズ配線が、また樹脂や樹脂と無機絶縁材料粉末とから成る場合は金属ペーストの焼結体が用いられ、例えば、金・銅・モリブデン・タングステン・マンガン・白金・パラジウム・ロジウムやこれらの合金等が材料として用いられる。
【００２５】
そして、絶縁基体１の上面に電子部品を搭載し、電子部品の電極をボンディングワイヤや半田等を介して配線導体の露出部位に接続し、側面メタライズ層２および接続パッド３を外部の回路基板に半田を介して接続することにより、電子部品が外部の電気回路と接続される。
【００２６】
この場合、側面メタライズ層２は、絶縁基体１の側面に溝状に形成された横断面が直径０．０６〜０．１ｍｍの略半円状の溝状の凹部の内壁面に２０〜３０μｍの厚みで被着されたものとすることが重要である。
【００２７】
このように側面メタライズ層２の厚みを２０〜３０μｍと厚く形成することにより、半導体素子等の電子部品の高集積化ならびに回路基板への高周波の信号の伝搬を良好にし、高機能かつ小型の配線基板を提供することができる。側面メタライズ層２の厚みが２０μｍ未満では高周波の信号の伝搬時にノイズ等の不具合を生じ、また３０μｍを超えると側面メタライズ層２を形成するメタライズペーストの貫通孔内壁面に対する被着強度が低下し、焼成後に絶縁基体１から側面メタライズ層２が剥離しやすくなるという不具合を生じてしまう。したがって、側面メタライズ層２の厚みは２０μｍ〜３０μｍの範囲とする必要がある。
【００２８】
また、側面メタライズ層２は、タングステン粉末またはモリブデン粉末と銅粉末とを用いたメタライズ導体から成り、銅粉末の中心粒径が３〜４μｍであり、銅粉末の含有量が２０〜２５体積％であるものにすることが好ましい。
【００２９】
銅粉末を用いてこれを側面メタライズ層２に含有させることにより、側面メタライズ層２を低電気抵抗とすることができ、側面メタライズ層２による高周波信号の伝搬をより一層確実に良好なものとすることができる。
【００３０】
この場合、銅粉末の中心粒径が３μｍ未満の場合は、側面メタライズ層２を形成するためのメタライズペーストにおいて銅粉末が凝集しやすくなる傾向がある。他方、４μｍを超える場合は、銅粉末間の間隙が大きくなってメタライズペーストの比抵抗値が高くなり、高周波信号を伝搬させる配線基板としての特性が低下する傾向がある。したがって、銅粉末の平均粒径は３〜４μｍの範囲とすることが好ましい。
【００３１】
このような中心粒径が３〜４μｍの銅粉末を用いた側面メタライズ層２を形成するためのメタライズペーストの組成は、例えば、銅粉末の含有量が２０〜２５体積％、タングステン粉末の含有率が１５〜２０体積％、フィラー・溶剤・バインダの含有率が５５〜６５体積％である。
【００３２】
この場合、銅粉末の含有率が２０体積％未満では、配線層のシート抵抗を８ｍΩ／□以下とすることが困難となるおそれがあり、他方、２５体積％を超えると焼成時に銅成分が絶縁基体中に拡散して隣接するメタライズ層（配線層）間の電気絶縁性を劣化させてしまうおそれがある。したがって、銅粉末の含有量は２０〜２５体積％の範囲とすることが好ましい。
【００３３】
このことにより、側面メタライズ層２および接続パッド３に高周波信号を伝搬させた場合のノイズをさらに効果的に低減することができ、この配線基板４に搭載される半導体素子等の電子部品から外部電気回路基板への高周波信号の伝搬を良好に行なわせることができるので、高機能の配線基板４を提供することができる。
【００３４】
また側面メタライズ層２が被着される溝状の凹部は、断面を略半円状とすることにより、高周波の信号の伝搬を良好にすることができ、また、後述するように、その形成を容易とすることができる。したがって、溝状の凹部は、断面を略半円状とする必要がある。
【００３５】
この溝状の凹部の直径が０．０６ｍｍ未満の場合には、製造加工の精度上、断面を正確に半円状として形成することができず、一部にゆがみを生じて高周波信号を伝搬させたときにノイズ等の不具合を生じ、また０．１ｍｍを超えると、溝状の凹部を形成する貫通孔が大きくなることにより、配線基板の小型化が困難となってしまうという不具合を生じる。したがって、溝状の凹部の直径は０．０６〜０．１ｍｍの範囲とする必要がある。
【００３６】
また、側面メタライズ層２同士の間隔が０．５ｍｍ以上となるようにしておくと、絶縁基体１の外縁部で機械的強度の低下を生じることがなく、同時に、絶縁基体１の外形寸法を大きくすることなく（側面メタライズ層２を形成する溝状の凹部の間隔を大きくすると配線基板４の小型化が困難となる。）側面メタライズ層２を多数個、高密度で形成することが可能となるとともに、配線基板４の回路基板に対する良好な接続信頼性を確保することができる。
【００３７】
また、絶縁基体１の下面の外周部にこの側面メタライズ層２と接続された接続パッド３は、その形状が通常は四角形状であるが、その外周の各角部を円弧状に丸めておくと、角部において絶縁基体１との間で剥がれ等が生じることを効果的に防止することができ、配線基板４としての信頼性をより一層優れたものとすることができる。したがって、接続パッド３は、その形状を四角形状とする場合には、その外周の各角部を円弧状に丸めておくことが好ましい。
【００３８】
次に、本発明の配線基板の製造方法について説明する。
【００３９】
まず、セラミック原料粉末を板状に成形して生セラミック体を作製する。
【００４０】
生セラミック体は、例えば、絶縁基体１が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合は、酸化アルミニウム・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や可塑剤・溶剤等を添加混合して泥漿物を作り、その泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法によってグリーンシート（生シート）と成し、しかる後、適当な打ち抜き加工を施して所定の板状とすることによって作製される。
【００４１】
次に、板状の生セラミック体に、この生セラミック体の主面を複数の区画に区分するように、断面が直径０．０６〜０．１ｍｍの円形状の貫通孔を多数個配列形成する。このような貫通孔は、例えば、金属製の打ち抜きピンを用いて生セラミック体に打ち抜き加工を施すことにより形成される。この場合、打ち抜きピンの形状を円柱状としておくと、打ち抜き加工が容易であり、また生セラミック体を打ち抜いたときの応力が貫通孔の内壁面の一ヵ所に集中して生セラミック体にクラックが発生する等の不具合を効果的に防止することができる。
【００４２】
次に、これらの貫通孔にメタライズペーストを充填するとともに、板状の生セラミック体の下面外周となる部位に、貫通孔と接続するようにして接続パッド３となるメタライズペーストを印刷する。また、板状の生セラミック体のうち必要な部位には配線導体となるメタライズペーストを印刷する。
【００４３】
メタライズペーストは、接続パッド３や配線導体を形成する金属材料、例えば、金・銅・モリブデン・タングステン・マンガン・白金・パラジウム・ロジウムやこれらの合金等の粉末に有機溶剤・バインダ等を添加・混練することにより作製される。
【００４４】
次に、貫通孔に充填されたメタライズペーストの中心部を上下方向に貫通するように除去して、貫通孔の内壁面にメタライズペーストを２０〜３０μｍの厚さで被着させ、側面メタライズ層２となるパターンを形成する。
【００４５】
貫通孔に充填されたメタライズペーストの中心部を上下方向に除去する方法としては、金属ピンを上下に貫通させる方法等の方法を用いることができる。
【００４６】
次に、生セラミック体の主面に、貫通孔の配列に沿って分割溝を形成する。
【００４７】
分割溝は、例えば、カッター刃を貫通孔の配列に沿って押圧し、一定の深さに切り込みを入れることにより形成される。
【００４８】
そして、生セラミック体を焼成することにより、貫通孔内に側面メタライズ層２が被着されたセラミックス焼結体が形成される。このセラミックス焼結体を分割溝に沿って分割することにより個々の配線基板４を得ることができる。
【００４９】
なお、本発明は以上の実施の形態の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種々の変更・改良を施すことは何ら差し支えない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、セラミックス焼結体から成る絶縁基体の内部に複数の配線導体を有するとともに、絶縁基体の側面に下面から上面に向けて溝状に形成された横断面が直径０．０６〜０．１ｍｍの略半円状の凹部の内壁面に２０〜３０μｍの厚みで側面メタライズ層を被着し、絶縁基体の下面の外周部にその側面メタライズ層に接続された接続パッドを形成したことから、側面メタライズ層の厚みが十分に厚く、また接続パッドの厚みも十分に厚くできるため、これら側面メタライズ層および接続パッドに高周波の信号を伝搬させた場合のノイズを効果的に低減することができ、この配線基板に搭載される半導体素子等の電子部品から外部回路基板への高周波の信号の伝搬を良好に行なわせることができるので、高機能の配線基板を提供することができる。
【００５１】
また、側面メタライズ層を、タングステン粉末またはモリブデン粉末と銅粉末とを用いたメタライズペーストから形成されており、銅粉末の中心粒径が３〜４μｍであり、銅粉末の含有量が２０〜２５体積％であるとともにタングステン粉末またはモリブデン粉末の含有量が１５〜２０体積％であるものとしたときには、平均粒径が３〜４μｍであることから凝集しにくいものである２０〜２５体積％含有される銅粉末により、１５〜２０体積％含有されているタングステン粉末またはモリブデン粉末の間隙を埋めてつなぐような低抵抗の導電路が形成されるため、側面メタライズ層および接続パッドに高周波信号を伝搬させた場合のノイズを効果的に低減することができる。その結果、この配線基板に搭載される半導体素子等の電子部品から外部電気回路基板への高周波信号の伝搬を良好に行なわせることができるので、高機能の配線基板を提供することができる。
【００５２】
また、本発明の配線基板の製造方法によれば、生セラミック体の主面を複数の区画に区分するように、断面が直径０．０６〜０．１ｍｍの円形状の貫通孔を多数個配列形成するとともにメタライズペーストを充填し、貫通孔に充填されたメタライズペーストの中心部を上下方向に除去することにより側面メタライズ層となるメタライズペーストの生セラミック体への被着が行なわれることから、メタライズペーストの除去される径を調節することにより貫通孔の内壁面にメタライズペーストを２０〜３０μｍの十分に厚い厚さで被着させることができるようになり、その結果、この側面メタライズ層に高周波の信号を伝搬させた場合の側面メタライズ層におけるノイズを効果的に低減できる配線基板を得ることができ、搭載される半導体素子等の電子部品から外部回路基板への高周波の信号の伝搬を良好に行なわせることができる、高機能かつ小型の配線基板を提供することができる。
【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側面図である。
【図２】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す下面側から見た要部拡大斜視図である。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基体
２・・・・・側面メタライズ層
３・・・・・接続パッド
４・・・・・配線基板
【図１】
2004146393.tif 000003
【図２】
2004146393.tif 000004