(57)【要約】【課題】  電子部品の熱を有効に放熱し、かつ基板と枠体との接合を強固なものとし、電子部品の実装および気密封止の信頼性に優れた配線基板を提供すること。【解決手段】  配線基板は、上面に電子部品の搭載部１ａを有する四角形状の基板１と、基板１の上面の外周部に搭載部１ａを取り囲むようにして取着された四角枠状の絶縁体から成る枠体４と、枠体４の搭載部１ａの周囲から基板１の外面および下面の少なくとも一方にかけて形成された配線導体５とを具備し、基板１は、枠体４の直下に位置するとともに貫通孔２ａが枠体４の開口よりも小さい四角枠状の絶縁枠部２と、絶縁枠部２の貫通孔２ａに嵌着された金属部３とから成り、絶縁枠部２は、枠体４の内面の直下の部位に金属部３を取り囲むように複数の貫通導体６が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に電子部品の搭載部を有する四角形状の基板と、該基板の上面の外周部に前記搭載部を取り囲むようにして取着された四角枠状の絶縁体から成る枠体と、前記枠体の前記搭載部の周囲から前記基板の外面および下面の少なくとも一方にかけて形成された配線導体とを具備しており、前記基板は、前記枠体の直下に位置するとともに貫通孔が前記枠体の開口よりも小さい四角枠状の絶縁枠部と、該絶縁枠部の前記貫通孔に嵌着された金属部とから成り、前記絶縁枠部は、前記枠体の内面の直下の部位に前記金属部を取り囲むように複数の貫通導体が形成されていることを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子や容量素子等の電子部品を搭載するための配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば半導体素子や容量素子等の電子部品を搭載するための配線基板は、上面に電子部品の搭載部を有する四角形状の基板と、基板の上面の外周部に搭載部を取り囲むようにして取着された四角枠状の絶縁体から成る枠体と、枠体の搭載部の周囲から基板の外面および下面の少なくとも一方にかけて形成された配線導体とを具備した構造である。
【０００３】
この配線基板の搭載部に電子部品を搭載するとともに、電子部品の電極をボンディングワイヤ等の接続材を介して配線導体と電気的に接続することにより、電子部品の電極が配線導体を介して基板の外面や下面に導出され、必要に応じて電子部品を蓋体や封止用樹脂等で気密封止することにより電子装置として完成する。
【０００４】
この電子装置について、配線導体のうち基板の外面や下面に導出された部位を外部電気回路に接続することにより、電子部品の電極が外部電気回路に電気的に接続され。
【０００５】
このような配線基板においては、搭載される電子部品の高機能化，高集積化等に応じて、電子部品の作動時の発熱量が増大する傾向にあるため、電子部品で発生する熱を外部に効果的に放散する放熱性を向上させることが求められるようになってきている。
【０００６】
放熱性の向上に対しては、基板の搭載部およびその周辺に、基板を厚み方向に貫通するような貫通孔を多数形成するとともに、これらの貫通孔内にタングステンや銅等の金属材料を充填しておくことにより熱伝導性の良好な貫通導体からなる伝熱路（いわゆるサーマルビア）を形成しておくという手法が知られている。
【０００７】
なお、サーマルビアを有する配線基板は、例えば、基板が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム等の原料粉末を有機溶剤，バインダーとともにシート状に成形するとともに適当な打抜き加工を施して板状のセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）と枠状のグリーンシートとを複数作製し、次に、グリーンシートの所定位置に貫通孔を打抜き形成し、次に、これらのグリーンシートにタングステン等の金属ペーストを印刷して貫通孔内に金属ペーストを充填し、最後に、板状のグリーンシートが下層に、枠状のグリーンシートが上層になるようにして複数のグリーンシートを積層し高温で焼成することにより製作される。
【特許文献１】特開１９９９−２８４１０９号公報
【特許文献２】特開１９９６−５１１７１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、近時、電子部品はより一層の高機能化，高集積化が進んで来ていること、また基板の材料として比誘電率の低いガラスセラミック焼結体や有機樹脂が多用されるようになってきており、このようなガラスセラミック焼結体や有機樹脂等の熱伝導性が一般に低いこと等から、上記のようにサーマルビアを形成したとしても、十分な放熱性を得ることが難しくなってきているため、電子部品を搭載したときに電子部品を長期にわたって安定して作動させることが難しいという問題があった。
【０００９】
また、配線基板の放熱性を高めるために、サーマルビアの数を増やして、基板のうち枠体の直下付近にまで大きな貫通孔を形成すると、このサーマルビアの上端面により枠体と基体との接合面積が減少するので枠体と基板との接合強度が劣化し、電子部品を封止したときの封止の信頼性が劣化してしまうという問題もあった。
【００１０】
本発明は、上記の従来の技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、電子部品の熱を有効に放熱し、かつ基板と枠体との接合を強固なものとし、電子部品の実装および気密封止の信頼性に優れた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、上面に電子部品の搭載部を有する四角形状の基板と、該基板の上面の外周部に前記搭載部を取り囲むようにして取着された四角枠状の絶縁体から成る枠体と、前記枠体の前記搭載部の周囲から前記基板の外面および下面の少なくとも一方にかけて形成された配線導体とを具備しており、前記基板は、前記枠体の直下に位置するとともに貫通孔が前記枠体の開口よりも小さい四角枠状の絶縁枠部と、該絶縁枠部の前記貫通孔に嵌着された金属部とから成り、前記絶縁枠部は、前記枠体の内面の直下の部位に前記金属部を取り囲むように複数の貫通導体が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の配線基板によれば、上面に電子部品の搭載部を有する四角形状の基板と、基板の上面の外周部に前記搭載部を取り囲むようにして取着された四角枠状の絶縁体から成る枠体と、枠体の搭載部の周囲から基板の外面および下面の少なくとも一方にかけて形成された配線導体とを具備しており、基板は、枠体の直下に位置するとともに貫通孔が枠体の開口よりも小さい四角枠状の絶縁枠部と、絶縁枠部の貫通孔に嵌着された金属部とから成ることから、絶縁枠部の貫通孔に嵌着された面積の大きな金属部の上面に電子部品が搭載されることになり、搭載された電子部品の下面のほぼ全面から直接金属部に熱を伝えることができるので、電子部品の放熱性に優れた配線基板を提供することができる。
【００１３】
また、絶縁枠部は、枠体の内面の直下の部位に金属部を取り囲むように複数の貫通導体が形成されていることから、この貫通導体を介して、電子部品から伝わって来た熱を基板の下面側から外部に放熱することができるとともに、枠体と基板との間の接合面に占める貫通導体の端面の面積を小さく抑えることができ、基板と枠体との接合を強固なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の配線基板について図面に基づき以下に説明する。図１は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は絶縁枠部２と金属部３とからなる基板、４は枠体、５は配線導体、６は貫通導体である。これら基板１，枠体４，配線導体５および貫通導体６により、本発明の配線基板９が基本的に構成される。
【００１５】
基板１は、上面にＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子や表面弾性波素子等の電子部品（図示せず）を搭載するための搭載部１ａを有している。この搭載部１ａを取り囲むようにして、基板１の上面の外周部に枠体４が取着されている。また、枠体４の搭載部１ａの周囲から基板１の側面および下面の少なくとも一方にかけて配線導体５が形成されている。
【００１６】
そして、基板１の搭載部１ａに電子部品を搭載するとともに、電子部品の電極を配線導体５にボンディングワイヤ等を介して電気的に接続し、その後、枠体４の上面に搭載部１ａを覆うようにして蓋体（図示せず）を接合することにより、基板１と枠体４と蓋体とからなる容器の内部に電子部品が気密封止され、電子装置として完成する。
【００１７】
そして、配線導体５のうち、基板１の側面や下面に露出している部位を外部電気回路に半田等を介して電気的に接続することにより、電子部品が外部電気回路と電気的に接続される。
【００１８】
本発明の配線基板９において、基板１は、枠体４の直下に位置するとともに貫通孔２ａが枠体４の開口よりも小さい四角枠状の絶縁枠部２と、絶縁枠部２の貫通孔２ａに嵌着された金属部３とから成り、絶縁枠部２は、枠体４の内面の直下の部位に金属部３を取り囲むように複数の貫通導体６が形成されている。これにより、絶縁枠部２の貫通孔２ａに嵌着された、面積の大きな金属部３の上面が搭載部１ａとして機能することになり、搭載された電子部品の下面のほぼ全面から直接金属部３に熱を伝えることができるので、電子部品の放熱性に優れた配線基板１を作製することができる。
【００１９】
また、絶縁枠部２は、枠体４の内面の直下の部位に金属部３を取り囲むように複数の貫通導体６が形成されていることから、貫通導体６を介して、電子部品から伝わって来た熱を基板１の下面側から外部に放熱することができるとともに、枠体４と基板１との間の接合面に占める貫通導体６の端面の面積を小さく抑えることができ、基板１と枠体４との接合面積を十分に確保し、接合を強固なものとすることができる。
【００２０】
なお、基板１の絶縁枠部２および枠体４は、酸化アルミニウム質焼結体，ガラスセラミック焼結体，窒化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料により形成される。
【００２１】
また、金属部３および貫通導体６は、タングステンやモリブデン，銅，銀，パラジウム，金等の金属材料により形成される。
【００２２】
このような配線基板９は、例えば、絶縁枠部２および枠体４が酸化アルミニウム質焼結体からなり、金属部３および貫通導体６がタングステン等からなる場合であれば、以下のようにして形成される。
【００２３】
まず、酸化アルミニウムやガラス等の原料粉末を有機溶剤，樹脂バインダとともにシート状に成形して複数のグリーンシートを形成するとともに開口寸法が異なるようにして枠状に打ち抜き、次に絶縁枠部２となる、開口寸法の小さいグリーンシートに複数の貫通孔を形成し、次にタングステン等の金属粉末を有機溶剤，樹脂バインダと混練して得た金属ペーストを、各グリーンシートの表面に所定の配線導体のパターンに印刷するとともに、絶縁枠部２となるグリーンシートの開口および貫通孔内にスクリーン印刷法等により印刷充填し、次に開口寸法の小さい枠状のグリーンシートの上に開口寸法の大きな枠状のグリーンシートを積層し、高温で焼成することにより形成することができる。
【００２４】
また、金属部３は、上記のようにメタライズ導体により形成するものに限らず、絶縁枠部２の開口に嵌まるような形状の金属部材を嵌め込んで形成してもよい。この場合、金属材料を貫通孔の内側面にろう付け用のメタライズ層を形成しておき、このメタライズ層に金属部３となる金属材料の側面をろう材を介して接合することにより、金属部３と絶縁枠部２との嵌着の強度をより向上させるようにしておくことが好ましい。
【００２５】
絶縁枠部２となるグリーンシートに形成する貫通孔は、枠体４の開口を取り囲む位置で、上側に積層される開口寸法の大きな枠体４となるグリーンシートの直下となる位置に複数個形成しておく。
【００２６】
なお、金属部３が嵌着される絶縁枠部２の開口は、枠体４の内側から３００μｍ以上離れるような寸法が好ましい。
【００２７】
貫通導体６は、平面視で円形状、楕円形状であることが好ましい。貫通導体６について、平面視で円形状、楕円形状で形成すると、生産性がよく、角部が無いので応力集中に起因して周囲の絶縁枠部２にクラック等の破壊を生じることがない。
【００２８】
また、貫通導体６の寸法は、円形または楕円形とする場合、直径（長軸，短軸）１００〜４００μｍ程度が好ましい。
【００２９】
また、貫通導体６は、隣接間隔を１００〜１０００μｍの範囲にしておくことが好ましい。１００μｍ未満では基板１の絶縁枠部２と枠体４との接合強度が劣化する傾向があり、電子部品の気密封止の信頼性が低下するおそれがある。１０００μｍを超えると、放熱効果が不十分になるおそれがある。
【００３０】
さらに貫通導体６は、図１（ａ）に示すように、その上端面が一部露出している。これにより、絶縁枠部２と枠体４との接合強度が劣化するのを抑えることができるとともに、貫通導体６の一部露出した上端面から熱を空気中へ放熱させたり輻射により熱放射させることもできる。
【００３１】
なお、本発明は上記の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あれば種々の変更は可能である。例えば、金属部３および貫通導体６の露出表面にニッケル，金等のめっき層を形成し、金属部３や貫通導体６の酸化腐食をより効果的に防止するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す平面図，断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・基板
１ａ・・・搭載部
２・・・絶縁枠部
２ａ・・・貫通孔
３・・・金属部
４・・・枠体
５・・・配線導体
６・・・貫通導体
９・・・配線基板
【図１】
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