(57)【要約】【課題】  発熱素子と電子部品を配線基板の同じ主面に搭載した構成において、発熱素子の熱が絶縁基体を伝わって電子部品を誤動作させることがなく、また発熱素子の動作のＯＮ，ＯＦＦによって配線基板に冷熱負荷が生じたとしても機械的な信頼性が高く、小型化が可能な配線基板を提供すること。【解決手段】  配線基板３は、絶縁基体４の同じ主面に発熱素子１および電子部品２が搭載されているとともに、絶縁基体４の内部に発熱素子１および電子部品２にそれぞれ電気的に接続される配線導体５が形成されており、絶縁基体４の発熱素子１と電子部品２との間に、発熱素子１側に位置する貫通導体８および電子部品２側に位置する貫通絶縁体９がそれぞれ形成されている。【選択図】  図１
2005277163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基体の同じ主面に発熱素子および電子部品が搭載されているとともに、前記絶縁基体の内部に前記発熱素子および前記電子部品にそれぞれ電気的に接続される配線導体が形成されており、前記絶縁基体の前記発熱素子と前記電子部品との間に、前記発熱素子側に位置する貫通導体および前記電子部品側に位置する貫通絶縁体がそれぞれ形成されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記貫通導体および前記貫通絶縁体が、平面視で格子状パターンの格子点に位置するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記貫通絶縁体に代えて貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話や無線ＬＡＮなどの無線通信端末に用いられる配線基板に関し、特に発熱素子と電子部品が搭載され、発熱素子と電子部品との間の熱の分離が必要な配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や無線ＬＡＮなどの無線通信端末の小型化に伴い、無線通信端末に用いられる配線基板に対しても小型化が要求されている。そこで従来は、無線通信端末の各機能に対応した配線基板を個別に作製し、配線基板毎に高信頼性化や小型化が進められてきた。
【０００３】
例えば、電力増幅機能に対応した配線基板には、電力増幅素子（以下、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）素子ともいう）を搭載するが、ＰＡ素子は大電力を消費し発熱するため放熱構造を必要とする。そのため、ＰＡ素子を搭載した配線基板の放熱方法に関しては、配線基板表面にメタライズ層を設ける構成（特許文献１参照）、または配線基板表面にメタライズ層を設けて配線基板全面に貫通導体を設ける構成（特許文献２参照）などの放熱構造が提案されている。
【０００４】
また、近年では、無線通信端末に用いられる配線基板へのさらなる小型化、高信頼性化、高機能化の要求に対して、無線通信端末の各機能に対応した配線基板を個別に作製していたものを一体化して同一の配線基板とする技術も、特許文献３，４に開示されている。このように、無線通信端末に用いられる各機能素子や電子部品を一つの配線基板に一体化して搭載した場合、発熱素子であるＰＡ素子と、熱により特性が変化する表面弾性波素子（以下、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）素子ともいう）などの電子部品が、個別に配線基板に作製したものに比べて、近接して搭載されることになる。
【０００５】
なお、ＳＡＷ素子は、周波数制限機能に対応した配線基板に搭載され、ある特定の周波数の信号だけを通過させ、ノイズを除去し、無線通信端末の通話音質の向上に利用されており、無線通信端末に用いられる配線基板において不可欠な電子部品である。
【０００６】
しかしながら、従来のこのような各機能素子や電子部品を一体化した配線基板においては、発熱素子の放熱構造については前述のような技術を用いて考慮されているが、この発熱素子の熱が同じ配線基板に搭載されている電子部品に伝わって悪影響を与えることは特に考慮されておらず、設計的に発熱素子と電子部品との間の距離を十分離して配置する程度の対策しか施されていなかった。このため、配線基板に一体的に発熱素子や電子部品などを多数搭載する場合、配線基板が必然的に大型化するという問題点があった。
【０００７】
この問題点に対して、特許文献５では、配線基板を小型化するために、発熱素子と電子部品との間に主な伝熱経路となる導体を設置しないエリアを設けた構造や溝を設けた構造が提案されている。
【特許文献１】特開平９−２７５７０号公報
【特許文献２】特開平７−１４７３４９号公報
【特許文献３】特開平９−８５８４号公報
【特許文献４】特開平１１−２６６５４６号公報
【特許文献５】特開平１５−２０４０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献５で提案されている発熱素子と電子部品との間に主な伝熱経路となる導体を設置しないエリアを設けた構造では、配線基板を形成する絶縁基体を伝わって発熱素子から電子部品へ伝熱することは防ぐことはできないため、発熱素子の熱が完全に電子部品に到達しないようにすることはできない。特に、発熱素子の発熱量が増加した場合、熱の影響によって、例えばＳＡＷ素子等はそれを構成する圧電体の特性が変化し、電子部品が誤動作を起こすといった問題点があった。
【０００９】
また、特許文献５に開示された上記構成とは別の構成である、発熱素子と電子部品との間に溝を設けた構成では、発熱素子の動作のＯＮ，ＯＦＦによって配線基板に冷熱負荷が生じると、配線基板の溝の角部に応力が集中し、配線基板の機械的な信頼性が低下するという問題点もあった。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するために完成されたものであり、その目的は、発熱素子と電子部品を同一の配線基板に搭載した構成において、発熱素子の熱が絶縁基体を伝わって電子部品を誤動作させることがなく、また、発熱素子の動作のＯＮ，ＯＦＦによって配線基板に冷熱負荷が生じたとしても機械的な信頼性が高く、小型化が可能な無線通信端末用の配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の配線基板は、絶縁基体の同じ主面に発熱素子および電子部品が搭載されているとともに、前記絶縁基体の内部に前記発熱素子および前記電子部品にそれぞれ電気的に接続される配線導体が形成されており、前記絶縁基体の前記発熱素子と前記電子部品との間に、前記発熱素子側に位置する貫通導体および前記電子部品側に位置する貫通絶縁体がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の配線基板は好ましくは、前記貫通導体および前記貫通絶縁体が、平面視で格子状パターンの格子点に位置するように形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の配線基板は好ましくは、前記貫通絶縁体に代えて貫通孔が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の配線基板によれば、絶縁基体の発熱素子と電子部品との間に、発熱素子側に位置する貫通導体および電子部品側に位置する貫通絶縁体がそれぞれ形成されていることから、発熱素子から絶縁基体内部を伝わる熱を貫通導体が効率良く吸収し配線基板外部へ放熱することができる。さらに、熱伝導率が低い貫通絶縁体を形成したことから、貫通導体で放熱しきれずに残留した熱を効率良く断熱することができ、電子部品を誤動作させるような熱が電子部品に伝わることを効果的に防止することができる。
【００１５】
また、貫通導体や貫通絶縁体は、絶縁基体の主面に垂直方向に絶縁基体を貫通するように形成されているため、発熱素子の動作のＯＮ，ＯＦＦにより配線基板に冷熱負荷が生じたとしても、貫通導体や貫通絶縁体と絶縁基体との間に応力が集中する部分がなく、発生した応力は絶縁基体の主面に垂直な方向に分散されることから、配線基板の機械的な信頼性を高くすることができる。
【００１６】
また、本発明の配線基板は好ましくは、貫通導体および貫通絶縁体が、平面視で格子状パターンの格子点に位置するように形成されていることから、配線基板に熱衝撃等が加わることによって貫通導体および貫通絶縁体に過剰な熱応力が集中した場合でも、貫通導体または貫通絶縁体同士の間隔を、それらが配置された領域において最大限広くするとともに応力を均一に分散することができるため、貫通導体および貫通絶縁体に集中した応力によってクラックが発生したり、または発生したクラック同士が連結し大きな破壊が生じるなどの事態が生じるのを防止することができる。その結果、発熱素子の動作のＯＮ，ＯＦＦにより配線基板に冷熱負荷が生じたとしても、配線基板の機械的な信頼性をより一層高くすることができる。
【００１７】
また、本発明の配線基板は好ましくは、貫通絶縁体に代えて貫通孔を形成することにより、断熱効果に優れる空気が貫通孔内に存在することから、貫通導体で放熱しきれずに残留した熱を効率良く断熱することができ、電子部品を誤動作させるような熱が電子部品に伝わることをより一層効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の配線基板の実施の形態を以下に説明する。図１は、本発明の配線基板について実施の形態の１例を示す断面図であり、図２は、図１の配線基板の平面図である。図１において、配線基板３は、絶縁基体４の同じ主面に発熱素子１および電子部品２が搭載されているとともに、絶縁基体４の内部に発熱素子１および電子部品２にそれぞれ低融点ロウ材７を介して電気的に接続される配線導体５ｂ〜５ｅ、ビア導体６が形成されており、絶縁基体４の発熱素子１と電子部品２との間に、発熱素子１側に位置する貫通導体８および電子部品２側に位置する貫通絶縁体９がそれぞれ形成されている。
【００１９】
絶縁基体４は、複数の絶縁体層４ａ〜４ｅからなり、１層あたり４０〜３００μｍ程度の厚みを有し、その材質はセラミック成分とガラス成分から成る。具体的には、セラミック成分としては、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯ−ＴｉＯ２、ＣａＯ−ＴｉＯ２、ＭｇＯ−ＴｉＯ２などから選ばれる。また、ガラス成分としては、ホウケイ酸亜鉛、ホウケイ酸ビスマスなどのアルカリ酸化物などのガラスのうちの少なくとも１種が選ばれて用いられる。
【００２０】
各絶縁体層４ａ〜４ｅの層間および上下主面には、複数の導体層５ａ〜５ｆからなる配線導体５が形成されている。また、絶縁体層４ａ〜４ｅには、各層の厚み方向に貫くビア導体６が形成されている。配線導体５、ビア導体６は、Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄ合金，Ａｇ−Ｐｔ合金等のＡｇ合金、またはＣｕやＡｇ合金を主成分とする導体から成る。また、必要に応じて、導体にβ石英、絶縁体層４ａ〜４ｅを構成するガラスと同じガラスを加えることもできる。
【００２１】
また、配線導体５の厚みは８〜１５μｍ程度である。ビア導体６の直径は、ビア導体６となる貫通孔に導電ペーストを充填した後、絶縁体層４ａ〜４ｅとなるセラミックグリーンシートの貫通孔内に充填された導電ペーストの一部が外部の敷き紙等の側に漏れ出て落ちないようにするために、８０〜３５０μｍとしている。
【００２２】
また、導体層５ａは、発熱素子１および電子部品２が低融点ロウ材７を介して接合される電極パッドにもなり、絶縁基体４の上側主面に形成されている。
【００２３】
貫通導体８は、発熱素子１と電子部品２との間に、発熱素子１側に絶縁基体４の主面を垂直方向に貫通して形成されている。貫通導体８は、上記のビア導体６と同様の材料から成る。この貫通導体８は、絶縁基体４の一部にしか形成されないため、貫通導体８を形成しても焼成時にデラミネーション、クラックなどの内部欠陥が絶縁基体４に発生することはない。また、熱伝導率の高い貫通導体８が、絶縁基体４の主面に対して垂直方向に形成されていることから、発熱素子１から絶縁基体４内部を伝わる熱を貫通導体８が効率良く吸収し配線基板３の外部へ放熱することができる。
【００２４】
貫通絶縁体９は、発熱素子１と電子部品２との間に、電子部品２側に絶縁基体４の主面を垂直方向に貫通するように形成されている。熱伝導率の低いガラスや樹脂から成る貫通絶縁体９が、絶縁基体４の主面に対して垂直方向に形成されていることから、貫通導体８で放熱しきれずに残留した熱を効率良く断熱することができ、電子部品２を誤動作させるような熱が電子部品２に伝わることを効果的に防止することができる。
【００２５】
また、貫通導体８や貫通絶縁体９は、絶縁基体４の主面に貫通するように形成されているため、発熱素子１の動作のＯＮ，ＯＦＦにより、配線基板３に冷熱負荷が生じたとしても、貫通導体８や貫通絶縁体９と絶縁基体４との間に応力が集中する部分がなく、発生した応力は絶縁基体４の主面に垂直な方向に分散されることから、配線基板３の機械的な信頼性を高くすることができる。
【００２６】
なお、図１および図２に示す本発明の配線基板では、貫通導体８および貫通絶縁体９は、例えば１列６個が３列の計１８個がそれぞれ形成されており、発熱素子１と電子部品２とを結ぶ線に直交する方向に列をなすように形成されているが、貫通導体８および貫通絶縁体９の配置および数はこれに限定されるものではなく、発熱素子１の発熱量、配線基板３の大きさ、絶縁基体４の強度などを考慮して、所望の配置および数を設定することができる。
【００２７】
図３は、本発明の配線基板について実施の形態の他の例を示す平面図である。この例では、貫通導体８および貫通絶縁体９が、平面視で格子状パターンの格子点に位置するように形成されている。この場合、発熱素子１と電子部品２との間に多数の貫通導体８および貫通絶縁体９を、均一にかつ絶縁基体４の強度を保持して配置できる。
【００２８】
また、格子状パターンは図３のように平面視で正方格子状パターンとし、その格子点に貫通導体８および貫通絶縁体９が位置するように形成すると、配線基板３に熱衝撃などが加わった際に貫通導体８および貫通絶縁体９に過剰な熱応力が集中した場合でも、貫通導体８および貫通絶縁体９同士の間隔を貫通導体８および貫通絶縁体９が配置された領域において最大限広くすることができるため、貫通導体８および貫通絶縁体９に集中した応力によってクラックが発生したり、また発生したクラック同士が連結し大きな破壊が生じるなどの事態が発生することを防止することができる。その結果、発熱素子１の動作のＯＮ，ＯＦＦにより配線基板３に冷熱負荷が生じたとしても、配線基板３の機械的な信頼性を一層高くすることができる。
【００２９】
図４は、本発明の配線基板について実施の形態のさらに他の例を示す平面図である。図４に示すように、平面視において正方格子状パターンの格子の列方向が熱の進行方向に対して斜めになるように配置した場合、発熱素子１側の最初の貫通導体８の列における貫通導体８の間を通じて絶縁基体４内部を伝わる熱の進行を妨げるように、次の貫通導体８の列、貫通絶縁体９の列が配置される。そのため、発熱素子１から絶縁基体４内部を伝わり電子部品２へ到達しようとする熱を、複数の貫通導体８がより効率良く吸収し配線基板３の外部へ放熱することができる。また、貫通導体８で放熱しきれずに残留した熱を複数の貫通絶縁体９がより遮ることで効率良く断熱することができる。その結果、電子部品２を誤動作させるような熱が電子部品２に伝わることをさらに効果的に防止することができる。
【００３０】
図５は、本発明の配線基板について実施の形態のさらに他の例を示す平面図である。図５の構成は、図２や図４の構成において、貫通絶縁体９に代えて貫通孔１０を形成したものである。この場合、断熱効果に優れる空気が貫通孔１０内に存在することから、貫通導体８で放熱しきれずに残留した熱を効率良く断熱することができ、電子部品２を誤動作させるような熱が電子部品２に伝わることをより一層効果的に防止することができる。
【００３１】
次に、本発明の配線基板３の製造方法について説明する。
【００３２】
まず、絶縁体層４ａ〜４ｅとなるセラミックグリーンシートに、ビア導体６、貫通導体８、貫通絶縁体９となる貫通孔をパンチングによって形成する。
【００３３】
次に、これらの貫通孔が形成された各セラミックグリーンシートの下に、和紙、ＰＥＴフィルムなどからなる敷き紙を敷いておき、貫通孔にＡｇ合金等の導電ペーストを充填する。一般には、ビア導体６、貫通導体８となる導電ペーストの粘度が高いほど、充填の維持は良好であるが、スクリーン印刷により導電ペーストを貫通孔に充填する際に充填しにくくなる。従って、導電ペーストの充填性を良好にするためには、粘度が例えば５０００ポイズ以上と高い導電ペーストを用い、スクリーン印刷による充填を２〜３回行うことが好ましい。
【００３４】
また、絶縁体層４ａ〜４ｅとなるセラミックグリーンシート上に上記導電ペーストを印刷し乾燥することにより、導体層５ａ〜５ｆを形成する。
【００３５】
次に、このセラミックグリーンシートを敷き紙上から外し、絶縁体層４ａ〜４ｅとなるセラミックグリーンシートを積層順に応じて積層を行い積層体を形成し、その後その積層体を焼成する。
【００３６】
そして、配線基板３に発熱素子１および電子部品２を低融点のロウ材７を介して電気的に接続し搭載することにより、図１に示す配線基板３を得ることができる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施の形態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内で種々の変更、改良を加えることは何ら差し支えない。例えば、絶縁体層４ａ〜４ｅの材料として、アルミナセラミックスなどのセラミック材料、ガラスエポキシ樹脂等の樹脂材料などを用いても良い。
【００３８】
また、貫通導体８の形状は、円柱形状、四角柱形状、楕円柱形状などの種々の形状としてもよい。
【００３９】
さらに、絶縁体層４ａ〜４ｅとなるセラミックグリーンシートのそれぞれの貫通孔に導電ペーストを充填してビア導体６、貫通導体８を形成せずに、セラミックグリーンシートを積層順に積層して積層体を形成した後、貫通孔に導電ペーストを充填し、ビア導体６、貫通導体８を形成してもよい。また、貫通孔の形成方法として、プレスピンで貫通孔をあける方法の他、レーザで貫通孔をあけても良い。これらにより、直径が１００μｍ以下の貫通孔を精度良く形成することができる。
【００４０】
上記の製造方法で得られた配線基板３は、発熱素子１と電子部品２を配線基板３の同じ主面に搭載した構成において、発熱素子１の熱が絶縁基体４を伝わって電子部品１を誤動作させることがなく、また、発熱素子１の動作のＯＮ，ＯＦＦによって配線基板３に冷熱負荷を生じさせても機械的な信頼性が高いものとなった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の配線基板について実施の形態の例を示す断面図である。
【図２】図１の配線基板の平面図である。
【図３】本発明の配線基板について実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図４】本発明の配線基板について実施の形態のさらに他の例を示す平面図である。
【図５】本発明の配線基板について実施の形態のさらに他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１：発熱素子
２：電子部品
３：配線基板
４：絶縁基体
５：配線導体
６：ビア導体
７：低融点ロウ材
８：貫通導体
９：貫通絶縁体
１０：貫通孔
【図１】
2005277163.tif 000003
【図２】
2005277163.tif 000004
【図３】
2005277163.tif 000005
【図４】
2005277163.tif 000006
【図５】
2005277163.tif 000007