(57)【要約】【課題】基板表面の平坦性に優れ、実装基板表面に実装される各種部品との接続信頼性、放熱性などに優れた多層配線基板とともに、小型化、高信頼性の高周波モジュール、ならびにそれらを具備した携帯端末機器を提供する。【解決手段】複数の誘電体層ａ１〜ａｎを積層してなる誘電体基板２と、誘電体基板２の表面および内部に形成された導体層３と、導体層３間を接続する垂直導体４とを具備してなる多層配線基板において、誘電体基板２の少なくとも表面の垂直導体４の端部に形成された表面導体層３ａを具備し、表面導体層３ａの表面が誘電体基板２表面と同一平面に形成する。特に、誘電体基板２の最表面が、誘電体層と、誘電体層と実質的に同一厚みからなり誘電体層を貫通して埋め込まれた表面導体層とを具備する複合層によって形成されていることが望ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層を積層してなる誘電体基板と、該誘電体基板の表面および内部に形成された導体層と、該導体層間を接続する垂直導体とを具備してなる多層配線基板において、前記誘電体基板の少なくとも表面の前記垂直導体の端部に形成された表面導体層を具備し、該表面導体層の表面が前記誘電体基板表面と同一平面に形成されていることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
前記表面導体層が、実装部品とワイヤによって接続される接続電極である請求項１記載の多層配線基板。
【請求項３】
前記表面導体層が、実装部品と半田を介して接続される接続電極である請求項１記載の多層配線基板。
【請求項４】
前記実装部品が、半導体素子からなる請求項１記載の多層配線基板。
【請求項５】
前記実装部品が、弾性表面波素子からなる請求項１記載の多層配線基板。
【請求項６】
前記弾性表面波素子における実装部が環状導体を具備し、前記接続電極が環状に形成されており、前記環状導体と、環状接続導体とが半田によって接続されていることを特徴とする請求項５記載の多層配線基板。
【請求項７】
前記表面導体層が、前記誘電体基板表面から裏面まで貫通して形成した放熱用のビア導体の端部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
【請求項８】
前記誘電体基板の最表面が、誘電体層と、該誘電体層と実質的に同一厚みからなり該誘電体層を貫通して埋め込まれた表面導体層とを具備する複合層によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか記載の多層配線基板。
【請求項９】
前記誘電体層および表面導体層の厚みがいずれも５０μm以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか記載の多層配線基板。
【請求項１０】
前記誘電体層および表面導体層の厚みがいずれも１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか記載の多層配線基板。
【請求項１１】
前記誘電体基板表面のうねりが基板総厚みの５％以下であることを特徴とする請求項４乃至請求項１０のいずれか記載の多層配線基板。
【請求項１２】
前記複合層が、
（ａ）光透過可能なキャリアフィルム表面に、少なくとも金属粉末と、有機バインダとを含む導体ペーストによって、光非透過性の所定の導体パターン層を形成する工程と、
（ｂ）前記導体パターン層を形成したキャリアフィルム上に、少なくとも光硬化可能なモノマー、光重合開始剤、および誘電体材料を含有する光硬化スラリーを、前記導体パターン層の厚さ以上の厚さに塗布して光硬化誘電体層を形成する工程と、
（ｃ）前記キャリアフィルムの裏面より、光を照射して前記導体パターン層形成以外の領域の光硬化誘電体層を光硬化し、現像液を付与して、前記光硬化誘電体層の前記導体パターン層表面を含む非光硬化部を溶化、除去して、複合層を形成する工程と、
（ｄ）この複合層を焼成する工程と、
を経て形成されたものである請求項８記載の多層配線基板。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか記載の多層配線基板における実装部品および誘電体基板内部に形成した回路によって、通信用回路を形成してなることを特徴とする高周波モジュール。
【請求項１４】
請求項１３の記載の高周波モジュールを搭載したことを特徴とする携帯端末機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は携帯型情報端末機、無線ＬＡＮ、ＷＬＬ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｏｃａｌ  Ｌｏｏｐ）等の電子機器・電子装置等に用いられる、高周波電力増幅装置、高周波フィルタ装置および高周波分波器装置を一体構成した小型・高性能かつ低価格な高周波モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器は小型軽量化、携帯化が進んでおり、それに用いられる回路ブロックも、小型化、複合モジュール化が押し進められており、セラミック多層配線基板などの積層部品の高密度化と小型化が進められている。
【０００３】
一方、従来のセラミック多層基板は、通常、グリーンシート法と呼ばれる製造方法により製造される。このグリーンシート法は、絶縁層となるセラミック粉末を含有するスラリーを用いてドクターブレード法などによってグリーンシートを作製し、次に、このグリーンシートにビアホール導体となる位置にＮＣパンチや金型などで貫通穴を形成し、導体ペーストを用いて、内部や表面の配線のパターンを印刷するとともに、前記貫通穴に導体ペーストを充填してビアホール導体を形成した後、同様にして作製した複数のグリーンシートを積層し、この積層体を一括同時焼成する製造方法である。
【０００４】
このグリーンシート法を用いた多層配線基板は、近年の高密度化と小型化の要求と、さらに高機能化の要求から薄層化が進んでいる。また基板上に、電力増幅器や弾性表面波フィルタなどを実装した高周波モジュールに応用され、その際には実装面積の小型化などが要求される。
【０００５】
図７に従来の多層配線基板の概略断面図を示した。（ａ）は多層配線基板３１の断面図、（ｂ）はビア導体３３の断面図である。同図（ａ）に示した多層配線基板３１において、３２は多層配線基板３１内に形成された高周波回路、３３は高周波回路から基板３１上面にかけて導出されるビア導体、３４は基板３１上に実装された実装部品、３５は基板３１上に実装された電力増幅素子でワイヤーボンディング３６によって接続電極３７に接続されている。また、電力増幅素子３５の下部には、増幅素子３５から発生するジュール熱を基板底面に形成されたグランド導体３８に放熱する目的のサーマルビア（放熱ビア）３９を配置している。
【特許文献１】特開２００２−２８６３５３号
【特許文献２】特開２００２−３６８４２６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この従来のグリーンシート法では、グリーンシートの貫通穴に導体ペーストを埋め込んでビア導体３３を形成し、さらにこのビア導体３３の上に導体ペーストを印刷して導体層４０を形成するために、図７（ｂ）に示すように、導体層４０とビア導体３３とが連続して形成された部分では、他の部分に比較して焼成後の厚みが厚くなる傾向にあり、図６（ｂ）に示すように、基板表面に凸凹やうねりが発生することがある。
【０００７】
そのために、図６（ｃ）に示すように、ビア導体３３の直上では凸となりやすいことから、ボンディングされるワイヤ３６は、接続電極３７におけるビア導体３３形成箇所からはずれた部分で接続している。そのために、接続電極３７の全体の大きさは最大径が４００μｍを超えるほどに大きくする必要があり、基板の面積の小型化、回路の高密度化を阻害する１つの要因となっていた。
【０００８】
さらに、電力増幅素子３５が実装される導体層４１の下の放熱用ビア３９も同様に凸凹を生じる原因となり、電力増幅素子３５の導体層４１への密着性が低下し、放熱性の悪化を招いていた。さらに、弾性表面波素子などの実装部品３４をグランドとなる導体層４２に半田実装する場合、このグランド導体層４２表面が凸に変形していると、実装部品３４とグランド導体層４２との接合性が悪くなり、電気特性の悪化や信頼性の低下を招くことになる。
【０００９】
本発明は、上記のような従来の方法における問題を解消し、且つ基板表面の平坦性にすぐれ、実装基板表面に実装される各種部品との接続信頼性、放熱性などに優れた多層配線基板とともに、小型化、高信頼性の高周波モジュール、ならびにそれらを具備した携帯端末機器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の多層配線基板は、複数の誘電体層を積層してなる誘電体基板と、該誘電体基板の表面および内部に形成された導体層と、該導体層間を接続する垂直導体とを具備してなる多層配線基板において、前記誘電体基板の少なくとも表面の前記垂直導体の端部に形成された表面導体層を具備し、該表面導体層の表面が前記誘電体基板表面と同一平面に形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
なお上記表面導体層としては、半導体素子、弾性表面波素子などの実装部品とワイヤによって接続される接続電極や、実装部品と半田を介して接続される接続電極などが挙げられる。
【００１２】
また、実装部品が弾性表面波素子の場合、弾性表面波素子における実装部が環状導体を具備し、一方、多層配線基板側の前記接続電極が環状に形成されており、前記環状導体と、環状接続導体とが半田によって接続されていることを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記表面導体層が、前記誘電体基板表面から裏面まで貫通して形成した放熱用のビア導体の端部に形成された場合においても好適である。
【００１４】
特に、前記誘電体基板の最表面が、誘電体層と、該誘電体層と実質的に同一厚みからなり該誘電体層を貫通して埋め込まれた表面導体層とを具備する複合層によって形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
なお、複合層における前記誘電体層および表面導体層の厚みは、いずれも５０μm以下、１０μｍ以上であることが望ましい。
【００１６】
さらに、前記誘電体基板表面のうねりが基板総厚みの５％以下であることが望ましい。
【００１７】
なお、前記複合層は、（ａ）光透過可能なキャリアフィルム表面に、少なくとも金属粉末と、有機バインダとを含む導体ペーストによって、光非透過性の所定の導体パターン層を形成する工程と、（ｂ）前記導体パターン層を形成したキャリアフィルム上に、少なくとも光硬化可能なモノマー、光重合開始剤、および誘電体材料を含有する光硬化スラリーを、前記導体パターン層の厚さ以上の厚さに塗布して光硬化誘電体層を形成する工程と、
（ｃ）前記キャリアフィルムの裏面より、光を照射して前記導体パターン層形成以外の領域の光硬化誘電体層を光硬化し、現像液を付与して、前記光硬化誘電体層の前記導体パターン層表面を含む非光硬化部を溶化、除去して、複合層を形成する工程と、
（ｄ）この複合層を焼成する工程と、を経て形成することができる。
【００１８】
また、上記の多層配線基板において、実装部品および誘電体基板内部に形成した高周波回路によって、通信用回路を形成することによって、小型で高信頼性の高周波モジュールを提供することができ、この高周波モジュールを搭載することによって、小型で高性能の携帯端末機器を提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、誘電体基板表面の導体層、の表面が基板最表面の誘電体層と同一平面内に形成されていることによって、垂直導体の端部に形成された接続電極、放熱ビアと接続される導体層の凹凸が解消される結果、接続電極に対するワイヤーボンディングや半田を介した実装部品との電気的な接続信頼性、放熱信頼性を高めることができるとともに、接続電極の小面積化を図り、多層配線基板、さらには通信用の高周波モジュールの信頼性および小型化を図ることができ、携帯電話などの携帯通信端末における通信の信頼性、形態端末機の小型化を促進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の多層配線基板を詳細に説明する。
【００２１】
図１に、本発明における多層配線基板の一例の概略断面図を示した。この多層配線基板１は、複数の誘電体層ａ１〜ａｎを積層してなる誘電体基板２の表面、内部、底面には、様々な導体層３が形成され、導体層３同士を垂直方向に接続する垂直導体４が形成されている。また、誘電体基板２底面には、外部回路と接続するための端子電極５が設けられている。また、この多層配線基板１の表面には、電力増幅素子６、インダクタ、抵抗、コンデンサ、弾性表面波素子などのチップ素子７などの実装部品が実装され、半田８やワイヤ９などによって誘電体基板２表面に形成された表面導体層３ａと電気的に接続されている。
【００２２】
本発明によれば、かかる多層配線基板１においては、図２に示すような、誘電体層ａｎと実質的に同一厚みからなる導体層３が誘電体層ａｎを貫通して埋め込まれた複合層Ｘを積層してなる構造体から構成されている。そして、誘電体基板２の表面は、誘電体層ａ１に対して、誘電体層ａ１と実質的に同一厚みからなる導体層３ａが誘電体層ａ１を貫通して埋め込まれた複合層Ｘ１によって形成されており、これによって、表面導体層３ａの露出表面は基板表面の誘電体層ａ１と同一平面に形成されている。
【００２３】
本発明によれば、導体層３ａとして、電力増幅素子６の実装部付近には電力増幅素子６とワイヤ９によって接続される接続電極１０が形成されている。この接続電極１０は、図３に示すように、誘電体基板２の内部に形成された垂直導体４の直径よりも大きい径で垂直導体４の端部に形成されている。
【００２４】
本発明によれば、ワイヤ９と接続されるこの接続電極１０の表面は、平坦性に優れていることから、垂直導体４が形成された箇所の直上であってもワイヤーボンディングすることができ、これによって接続電極１０の小面積化を図ることができる。より具体的には、垂直導体４の最大径に対して、接続電極１０の最大径を１〜４倍、特に、１．０〜２．０倍であることが望ましい。また、接続電極１０の最大径は４００μｍ以下、特に３００μｍ以下にまで小さくすることができる。
【００２５】
また、図４の拡大断面図に示すように、導体層３ａとして、電力増幅素子６の直下には、増幅素子６から発生した熱を基板の底面まで放熱するための放熱用垂直導体１１が形成されており、この放熱用垂直導体１１は、基板表面に形成された放熱用導体層１２と接続され、また基板底面に形成された平面導体層１３と接続されており、電力増幅素子６から発生した熱を放熱用導体層１２、放熱用垂直導体１１、底面の平面導体層１３を経由して基板の底面側に放出している。
【００２６】
かかる放熱構造において、放熱用導体層１２の表面は、平坦性に優れることから、増幅素子６の放熱用導体層１２との半田などによる実装時においても実装不良などが発生することがなく、良好な実装が可能となり、電力増幅素子６からの放熱性を高めることができる。
【００２７】
また、図５の（ａ）拡大断面図および（ｂ）平面図に示すように、導体層３ａとして、弾性表面波素子７の直下に形成された導体層１４は、弾性表面波素子７の下面に形成された電極１５と半田８によって電気的に接続されている。この弾性表面波素子７の電極は、グランド電極１５ａが環状に形成され、そのグランド電極１５ａの内側に入力用電極１５ｂ、出力用電極１５ｃが形成されている。これに対応し、導体層１４は、環状のグランド接続電極１４ａと、入力用接続電極１４ｂと、出力用接続電極１４ｃによって形成され、それぞれが半田８によって接続されており、グランド電極１５ａとグランド接続電極１４ａの半田８による接続によって入出力電極同士の接続部を封止した構造となる。これらの多層配線基板１側の電極１５ａ，１５ｂ，１５ｃ表面は、すべて誘電体層ａ１の表面と同一平面に形成されているために、平坦性に優れることから、弾性表面波素子７のこれらの電極への実装信頼性および封止信頼性を高めることができる。
【００２８】
本発明において、多層配線基板を構成する複合層ｘは、例えば、以下の方法で作製することができる。図６に、前述の複合層ｘの製造工程を示す。図６によれば、（ａ）光透過可能なキャリアフィルム２０表面に、導体ペーストによって光非透過性の所定のパターンの導体パターン層２１を形成し、（ｂ）その上に、光硬化スラリーを導体パターン層２１の厚さ以上の厚さに塗布して光硬化セラミック層２２を形成した後、（ｃ）キャリアフィルム２０の裏面より、光を照射して、導体パターン層２１形成以外の領域の光硬化セラミック層２２を光硬化させ、（ｄ）現像して、（ｅ）光硬化セラミック層２２と導体パターン層２１からなる複合層ｘを作製する。そして、この複合層xを積層して、平面の導体層とビア導体による３次元的な回路を形成する。その後、これを焼成することによって、図１で示したような多層配線基板を形成することができる。
【００２９】
また、必要に応じて、表面処理として、さらに、基板表面に厚膜抵抗膜や厚膜保護膜の印刷・焼きつけ、メッキ処理、さらにＩＣチップを含む実装部品の接合を行うことによって多層配線基板を作製することができる。
【００３０】
また、表面に形成される導体層の一部は、焼成された積層体の表面に、厚膜ペーストを印刷し、所定雰囲気で焼きつけを行って形成しても良い。
【００３１】
さらに、セラミック多層配線基板の表面に形成される導体層３ａの表面には、半田との濡れ性を改善するために、ニッケル、金などのメッキ層が１〜３μｍの厚みで形成してもよい。
【００３２】
かかる工法において、用いられる光硬化スラリーは、望ましくは、セラミック粉末に、光硬化可能なモノマーと、光重合開始剤と、有機バインダと、可塑剤とを、有機溶剤に混合し、ボールミルで混練して調製する。
【００３３】
光硬化可能なモノマーとしては、低温で短時間の焼成工程に対応するために、熱分解性に優れたものであることが望ましい。また、光硬化可能なモノマーは、スリップ材の塗布・乾燥後の露光によって光重合される必要があり、遊離ラジカルの形成、連鎖生長付加重合が可能で、２級もしくは３級炭素を有したモノマーが好ましく、例えば少なくとも１つの重合可能なエチレン系基を有するブチルアクリレート等のアルキルアクリレートおよびそれらに対応するアルキルメタクリレート等が挙げられる。また、テトラエチレングリコールジアクリレート等のポリエチレングリコールジアクリレートおよびそれらに対応するメタクリレートも有効である。また、光開始系材料としては、ベンゾフェノン類，アシロインエステル類化合物などが挙げられる。
【００３４】
また、有機バインダも、光硬化可能なモノマーと同様に熱分解性が良好であることが望まれ、同時にスリップの粘性を決めるものであるため、固形分との濡れ性も考慮することが必要である。本発明によれば、アクリル酸もしくはメタクリル酸系重合体のようなカルボキシル基、アルコール性水酸基を備えたエチレン性不飽和化合物が好ましい。
【００３５】
有機溶剤としては、エチルカルビトールアセテート、ブチルセルソルブ、３メトキシブチルアセテートの群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。
【００３６】
各成分の含有量は、セラミック粉末１００質量部あたり、光硬化モノマー及び光重合開始剤を５〜２０質量部、有機バインダを１０〜４０質量部、可塑剤を１〜５質量部、有機溶剤を５０〜１００質量部の割合が適当である。
【００３７】
また、導体パターン層１１を形成するための導体ペーストは、平均粒径が１〜３μｍ程度の前記導体材料の粉末に、必要に応じてセラミック材料を添加した無機成分に対して、エチルセルロース、アクリル樹脂などの有機バインダを加え、さらにジブチルフタレート、αテルピネオール、ブチルカルビトール、２・２・４−トリメチル−３・３−ペンタジオールモノイソブチレートなどの適当な溶剤を混合し、３本ローラ等により均質に混練して調製される。
【００３８】
かかる複合層ｘの積層体によって多層配線基板を形成することによって、従来のようなグリーンシートに貫通穴を形成し、その貫通穴内に導体ペーストを充填する工程が不要となり、単なる複合層ｘの積層のみによって、複雑な３次元構造の高周波回路も容易に形成することができる。また、誘電体層および導体層の厚みをともに５０μｍ以下、特に４０μｍ以下とすることによって、微細な３次元回路を形成することができるとともに、多層配線基板自体の厚みや大きさを小さくし、多層配線基板の小型化を図ることができる。
【００３９】
ただし、複合層ｘの厚みは１０μｍ以上であることが、誘電体層と導体層との結合による一体化を図る上で望ましい。
【００４０】
さらに、本発明によれば、この複合層ｘを多層配線基板の全層に適用することが最も望ましいが、通常のグリーンシート法によって形成されたグリーンシートと複合層ｘとを組み合わせて使用してもよい。その場合においても、少なくとも基板の最表面の誘電体層および導体層は、複合層ｘによって形成することが望ましい。
【００４１】
なお、上記の通り、実装部品と基板表面の導体層との種々の接続形態において、接続信頼性を図る上で、多層配線基板の最大うねりが多層配線基板の総厚みの１％以下であることが望ましく、これによって、さらなる実装部品の接続信頼性、実装信頼性を高めることができる。
【００４２】
上記の高周波モジュールは、上述したような多層配線基板構造によって、３次元的な微細な高周波回路を小型に形成することができる結果、高周波モジュールの高性能化とともに小型化を図ることができる。
【００４３】
また、かかる高周波モジュールを通信用、言い換えれば送信、受信用として用いる場合には、高周波モジュール表面の各種の実装部品はエポキシ樹脂などの封止樹脂によって封止された後、携帯端末機器内に設けられたマザーボードの表面に、この高周波モジュールの接続端子を半田などによってマザーボード表面に２次実装され、信号の受信、送信を行なうための回路を形成する。この高周波モジュールを小型化、高性能化によって携帯通信機器の小型化、高性能化をも図ることができる。
【００４４】
なお、上記の例は、あくまで本発明の例示であって、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での種々の変更や改良は何ら差し支えないものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の多層配線基板の一例をとして高周波モジュールの一例を説明するための概略断面図である。
【図２】図１の高周波モジュールを構成する複合層の構造を説明するための概略断面図である。
【図３】図１の高周波モジュールにおける表面導体層の１つとして、電力増幅素子と接続される接続電極１０付近の（ａ）拡大断面図と、（ｂ）接続電極１０の平面図である。
【図４】図１の高周波モジュールにおける電力増幅素子の実装部の拡大断面図である。
【図５】図１の高周波モジュールにおける弾性表面波素子の実装部の（ａ）拡大断面図と、（ｂ）実装部における多層配線基板側の平面図である。
【図６】複合層ｘの製造工程を説明するための図である。
【図７】従来の高周波モジュールの構造を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・多層配線基板
ａ１〜ａｎ・・・誘電体層
３・・・・導体層
３ａ・・・表面導体層
４・・・垂直導体
５・・・端子電極
６・・・電力増幅素子
７・・・弾性表面波素子
８・・・半田
９・・・ワイヤ
１０・・接続電極
１１・・放熱用垂直導体
１２・・放熱用導体層
ｘ・・・複合層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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