セラミツクス・樹脂複合配線基板

【目的】基板の必要部分の平面方向の低熱膨張率を確保し寸法安定性を向上できるとともに、搭載された電子部品から発生する熱を効率良く拡散放熱させ、また、プリント配線板と同様なワークサイズおよびプロセスで製造可能にすることによって低コスト化ができ、しかも信頼性の高いセラミックス・樹脂複合配線基板を提供する。
【構成】少なくともセラミックス基材と熱硬化性樹脂とを複合して成る絶縁層と、前記絶縁層の少なくとも一方の外表面に形成された金属導体層とから成るセラミックス・樹脂複合配線基板において、前記セラミックス基材が前記配線基板の外形端面より内側の内層に配置されたことを特徴とするセラミックス・樹脂複合配線基板。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路や抵抗、コンデンサ等の電子部品を搭載するプリント配線板に関し、特にはその内層にセラミックス層を有する複合配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、セラミックス基板は、高耐熱性・放熱性を有し、平面方向の線膨張率に関して基板とその上に搭載される電子部品とを整合させたり、また、搭載された電子部品より発生した熱を効率良く放散させるために用いられる。そして、その製造方法は通常、シート形成されたセラミックス層の表面に金属を蒸着もしくはスパッタリングで形成したり（薄膜法）、導電ペーストを印刷（厚膜法）したりして行われた。しかし、これらのセラミックス基板は特殊なプロセスを必要とし、また取り扱い中破損し易いため高価なものとなっていた。これを解決するために、例えば、出願人は先に図５に示す多孔質セラミックス・樹脂複合配線基板を世の中に出している。即ち、多孔質セラミックス基材に熱硬化性樹脂を含侵し、さらにセラミックス基材両表面にガラス繊維補強層を一体化することによって、穴明け等の切削加工を含むプリント配線板製造プロセスを流動可能にしたセラミックス・樹脂複合配線基板である。
【０００３】しかし、図５の多孔質セラミックス・樹脂複合配線基板は、外形加工として通常プリント配線板で行われる金型による打ち抜き加工をするとセラミックス基材が破損するため、ルーター加工やダイシング加工等の切削加工法によって外形加工をする必要があった。しかし切削加工方法でも、外形加工時の応力によって基板コーナー部端面に露出したセラミックス層に進行性のクラツクが発生したり、また電子部品半田付け等の熱衝撃によって基板コーナー部よりセラミックス基材と樹脂層との層間に剥離が生じ、電子部品搭載用配線板としての信頼性が著しく低下するといった問題を有していた。
【０００４】さらに、従来のセラミックス・樹脂複合配線基板の製造方法においては、セラミックス基板焼成時に収縮割れが生じるためにプリント配線板のように大きなものは作れず、結局プリント配線板のように自由にワークサイズを決めたり、思うように大版化できず低コスト化できないといった問題も有していたのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、その解決しようとする課題は、セラミックス基板の外形加工性の改善であり、また外形加工時にセラミックス層端面に発生する進行性のクラックおよび電子部品半田付け等の熱衝撃によって基板端面からの樹脂・セラミックス基材層間に生ずる層間剥離の防止であり、さらに配線板製造工程におけるセラミックス・樹脂複合配線基板集合シートサイズの大版化である。
【０００６】そして、本発明の目的とするところは、基板の必要部分の平面方向の低熱膨張率を確保し寸法安定性を向上できるとともに、搭載された電子部品から発生する熱を効率良く拡散放熱させ、また、プリント配線板と同様なワークサイズおよびプロセスで製造可能にすることによって低コスト化ができ、しかも信頼性の高いセラミックス・樹脂複合配線基板を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するために本発明が採った手段は、実施例に使用する符号を付して説明すると、「セラミックス基材（１１）と熱硬化性樹脂（１２）とを複合して成る絶縁層（１０）と、絶縁層の少なくとも一方の外表面に形成された金属導体層（２０）とから成るセラミックス・樹脂複合配線基板において、セラミックス基材（１１）が配線板（１００）の外形端面（１３）より内側の内層に配置されたことを特徴とするセラミックス・樹脂複合配線基板（１００）。」である。
【０００８】すなわち、絶縁層（１０）内部に位置するセラミックス基材（１１）の大きさをセラミックス・樹脂複合配線基板（１００）の製品外形サイズよりも小さい個片板とし周辺の樹脂基板（１２Ｂ）の内側に内在させたのである。
【作用】
【０００９】以上のような構成のセラミックス・樹脂複合配線基板においては、基板内層に熱膨張が小さく熱伝導、熱放散性のよいセラミックス基材（１１）が存在する構造となっているのである。
【００１０】また、セラミックス・樹脂複合配線基板（１００）の基板外形加工線部分にはセラミックス基材（１１）が存在せず、樹脂基材（１２）のみとなっている。従って外形加工時には樹脂部分のみを加工すればよく、また基板端面にはセラミックス基材（１１）が存在しないので加工応力がセラミックス基材（１１）に直接的に影響せず、さらに用いられるセラミックス基材（１１）サイズは基板外形よりも小さな最小限の個片板であればよいのである。
【００１１】
【実施例】次に、本発明を図面に示した各実施例に従って詳細に説明する。
【００１２】（実施例１）図１及び図２に、本発明の実施例１に係わるセラミックス・樹脂複合配線基板（１００）を示すが、その製造方法は例えば以下に示すような方法を採ることができる。まず、必要に応じて導体回路（２０）を形成したガラス・エポキシ等の樹脂基板からなる内層絶縁層（１２Ｂ）に開口（２３）を設け、この開口（２３）内に開口（２３）と同形状の個片セラミックス基材（１１）を配し、表裏に外層絶縁層（１２Ａ）および導体層を積層・熱圧着することにより一体化しセラミックス・樹脂複合配線基板集合シート（１０００）とする。この後に、必要に応じて表裏を電気的に接続するスルーホール（１４）を形成し、外表面に導体回路（２０）を形成し、外形加工線（１３）より切断し個片のセラミックス・樹脂複合配線基板（１００）とするのである。
【００１３】ここで言う開口（２３）は、外形加工線（１３）より内側にあり外形加工線（１３）と接したり交わったりしないものである。また、個片セラミックス基材（１１）は、コージェライト（２ＳｉＯ₂＋２Ａｌ₂Ｏ₃＋５ＭｇＯ）またはアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）組成のセラミックス原料をバインダーと共に混連しドクターブレードによるシート成形法かプレス成形法で板状に形成し、最終的に必要なサイズ・形状に出来上がるように個片加工した後に焼成して多孔質セラミックス板状体とし、その後この多孔質セラミックス板状体の両面にガラスクロスを載置し真空下でガラスクロス層および多孔質セラミックス板状体の空隙にエポキシ等の熱硬化性樹脂を含侵することによって得られたものである。即ち、本実施例のセラミックス基材（１１）は、先に図５によって説明したセラミックス樹脂・複合配線基板と同様のものであり、穴明け等の後加工による切削加工が可能なものである。
【００１４】なお、このセラミックス基材（１１）は、さらにその両面に導体回路２１を形成することができ、また、ガラスクロス層が無くてもよいのである。一方、多孔質セラミックス基材（１１）の代わりにセラミックス緻密体を用いてもよいが、この場合、後加工による切削加工が非常に困難であるので、セラミックス原料を板状に成形した時点において予めスルーホールよりも大きな穴を明けて後に焼成する必要がある。
【００１５】従って、この実施例１では図２に示すようにセラミックス・樹脂複合配線基板（１００）の内層の約全面に切削加工が可能で低熱膨張率でかつ高熱伝導率の個片セラミックス基材（１１）が存在しているので、基板全体の線膨張率を抑制でき寸法安定性を向上させることができるとともに、搭載される電子部品（３０）から発生した熱を効率良く拡散させる効果がある。
【００１６】また、外形加工の際にセラミックス基材（１１）に比べて極めて加工性の良好なガラス・エポキシ基板部（１２Ａ，１２Ｂ）のみを加工するため、通常のガラス・エポキシ樹脂基板と同様の外形加工方法・条件を採用することができ加工コストを上げること無く複雑形状に対応できる。さらに、基板端面（１３）にセラミックス基材（１１）が露出しておらず、外形加工による応力が直接セラミックス基材（１１）に及ばない構造であるために基板端面（１３）において層間剥離及びクラック等の基板品質を著しく低下させるような欠陥が発生しないのである。
【００１７】さらに、この実施例１では特に、セラミックス・樹脂複合配線基板集合シート（１０００）の内層のほぼ全面に寸法安定性および熱伝導率が高いセラミックス基材（１１）を設けているので、プリント配線板製造工程における熱処理などに対する寸法安定性に優れている。即ち、セラミックス・樹脂複合配線基板集合シート（１０００）中の任意のセラミックス・樹脂複合配線基板（１００）同士の位置関係あるいは任意のセラミックス・樹脂複合配線基板（１００）中のスルーホール（１４）と導体回路（２０）あるいは導体回路（２０）と基板外形線（１３）などの相互位置精度に優れているといった特徴も備えている。
【００１８】（実施例２）図３には、本発明の実施例２に係わるセラミックス・樹脂複合配線基板の部分断面図が示してある。本実施例のセラミックス・樹脂複合配線基板は、少なくとも線膨張率を抑制すべき部分あるいは耐熱性・放熱性を必要とする部分の内層にのみセラミックス基材（１１）を配置し、その他の部分は内層導体回路（２１）を形成した樹脂基板（１２Ｂ）としたこと以外は、実施例１と同様の方法で製造できる。
【００１９】また、この実施例２では特に、少なくとも線膨張率を抑制すべき部分あるいは放熱性を必要とする部分の内層にのみセラミックス基材（１１）を配置し、その他の部分は内層導体回路（２１）を形成した樹脂基板（１２Ｂ）としたことにより、基板の多くの面積が樹脂基板となるために、外形加工だけではなく穴明加工等の切削加工時においても高速加工が可能となり、加工コストを低減できるといった特徴を備えており、また、緻密質セラミックス基材を用いた場合においても穴明け加工あるいは内層導体回路（２１）形成等に殆ど影響を及ぼさないといった特徴も備えている。
【００２０】なお、ここで言うセラミックス基材（１１）は、１つのセラミックス・樹脂複合配線基板（１００）当たりに複数個備えることもできる。
【００２１】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明に係わるセラミックス・樹脂複合配線基板にあっては、基板の全体あるいは部分的に平面方向の低熱膨張率を確保し寸法安定性を向上させるとともに搭載された電子部品から発生した熱を効率良く拡散する効果がある。そして、セラミックス・樹脂複合配線基板集合シートサイズに関してもプリント配線板と同様の大版化が容易であり、さらに信頼性低下の直接原因となる基板端面からのセラミックス層のクラックおよび樹脂・セラミックス基材層間に生ずる剥離を防止し、外形加工性が良く、複雑な形状であっても容易に対応できるセラミックス・樹脂複合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】本発明に係わるセラミックス・樹脂複合配線基板の実施例１を示す斜視図である。
【図２】本発明に係わるセラミックス・樹脂複合配線基板の実施例１を示す図１のＡ−Ａに添って切断した断面図である。
【図３】本発明に係わるセラミックス・樹脂複合配線基板の実施例２を示す断面図である。
【図４】従来のセラミックス・樹脂複合配線基板を示す斜視図である。
【図５】従来のセラミックス・樹脂複合配線基板を示す図４のＢ−Ｂに添って切断した断面図である。
【符号の説明】
１０絶縁層
１１セラミックス基材
１２樹脂層
１３外形端面
１４スルーホール
２０表層導体回路
２１内層導体回路
２２開口
３０電子部品
１００セラミックス・樹脂複合配線基板
１０００セラミックス・樹脂複合配線基板集合シート

【特許請求の範囲】
【請求項１】少なくともセラミックス基材と熱硬化性樹脂とを複合して成る絶縁層と、前記絶縁層の少なくとも一方の外表面に形成された金属導体層とから成るセラミックス・樹脂複合配線基板において、前記セラミックス基材が前記配線基板の外形端面より内側の内層に配置されたことを特徴とするセラミックス・樹脂複合配線基板。

【図１】