(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記基板本体の表面を形成するセラミック層には、前記別のビア導体である複数の導通用ビア導体が貫通して形成され、該導通用ビア導体ごとにおける前記セラミック層間側の端部には、配線層が接続されている、
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の多層セラミック配線基板。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、背景技術で説明した問題点を解決し、複数の低温焼成セラミック層を積層した基板本体における少なくとも一方の表面に露出する導体パターンの一部で且つ上記基板本体内の配線層などとは絶縁されている非導通ビア導体の一端面、あるいは該一端面に接続されたパッドの表面に色調異常のない本来の色調を呈するAuメッキ層が被覆された多層セラミック配線基板を提供する、ことを課題とする。
【0006】
本発明は、前記課題を解決するため、低温焼成セラミックからなる基板本体の表面に露出し且つ導体パターンの一部を構成する非導通ビア導体の一端面の面積、あるいは該非導通ビア導体の一端面または他端面に接続されたパッドの表面の面積を所定値以上とする、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の多層セラミック配線基板(請求項1)は、低温焼成セラミックからなる複数のセラミック層を積層してなり、表面および裏面を有する基板本体と、該基板本体の表面を形成するセラミック層を厚み方向に沿って貫通し、基板本体に形成された別のビア導体とは電気的に接続されていない非導通ビア導体と、該非導通ビア導体の両端の何れか一方に接続され、上記表面に露出するか、あるいは上記セラミック層同士の間に位置するパッドと、を備えた多層セラミック配線基板であって、上記非導通ビア導体およびパッドの導電率は、55.0×10
6S/m以上であり、上記非導通ビア導体の上記表面に露出する端面の面積、あるいは上記パッドの上記表面に露出する表面または上記セラミック層同士の間に位置する表面の面積が、7.0×10
3μm
2以上であると共に、上記非導通ビア導体における上記表面に露出する側の端面、あるいは該端面に接続し、上記表面に露出する上記パッドの表面には、少なくともAuメッキ層が被覆されている、ことを特徴とする。
【0007】
これによれば、前記のような構造の多層セラミック配線基板において、前記非導通ビア導体およびパッドの導電率は、55.0×10
6S/m以上であり、該非導通ビア導体の前記表面に露出する端面の面積、あるいはパッドの上記表面に露出する表面または前記セラミック層同士間に位置する表面の面積が、7.0×10
3μm
2以上と比較的広くされている。その結果、上記非導通ビア導体の端面、あるいは、上記表面に露出するパッドの表面は、無電解メッキ時の電極電位が増加していたことで、無電解Auメッキにより上記端面や表面ごとに被覆されたAuメッキ層に色調異常が生じることなく、本来の色調を呈しているものと推測される。
従って、CCDカメラなどを用いる画像処理によって、基板本体の所定位置に配置され且つ導体パターンの一部である前記非導通ビア導体の端面、あるいはパッドの表面を確実に読み取れるので、例えば、前記基板本体の表面上における所定の導体パターンの上に、所要の電子部品を正確で且つ安定した姿勢により実装可能な多層セラミック配線基板を提供とすることが可能となる。
【0008】
尚、前記低温焼成セラミックは、例えば、ガラス−セラミックである。
前記非導通ビア導体およびパッドは、電流が流されず、且つ基板本体内の配線層や別のビア導体(導通用ビア導体)などとの電気的導通がないものである。
また、前記基板本体の表面および裏面は、相対的な呼称であり、例えば、一方を表面とした際に、他方を裏面と称しても良い。
前記パッドの前記表面とは、前記非導通ビア導体とは接続され且つセラミック層同士間に位置する表面、あるいは基板本体の表面側に露出する表面である。
更に、前記パッドは、平面視において、円形、楕円形、長円形、あるいは任意の形状を呈する。
また、前記Auメッキ層の厚みは、約0.10〜0.12μmの範囲にある。
更に、前記課題における色調異常ないし色彩異常とは、画像処理時において、前記Auメッキ層の色調ないし色彩が本来の金色(Au色)あるいは該金色に近似したもの除く色調ないし色彩(例えば、赤褐色または茶褐色)であって、且つ例えば目視によっても容易に識別が可能であることを指している。
加えて、前記多層セラミック配線基板は、複数の該配線基板を縦横に隣接して併有する多数個取り用の形態であっても良い。
【0009】
また、本発明には、前記非導通ビア導体およびパッドは、AgまたはCuからなる、多層セラミック配線基板(請求項2)も含まれる。
これによれば、上記非導通ビア導体およびパッドの導電率が、55.0×10
6S/m以上にあることにより、前記非導通ビア導体の端面の面積、あるいは前記パッドの基板本体の表面側に露出する表面または前記セラミック層同士の間に位置する表面の面積と相まって、無電解Auメッキによって上記端面や表面ごとに色調異常のないAuメッキ層が確実に被覆されている。
尚、前記非導通ビア導体およびパッドは、AgまたはAg基合金、あるいはCuまたはCu基合金からなる。
【0010】
更に、本発明には、前記Auメッキ層は、Niメッキ層を介して前記端面または前記パッドの表面に被覆されている、多層セラミック配線基板(請求項3)も含まれる。
これによれば、前記非導通ビア導体の端面、あるいは前記パッドにおける基板本体の表面側に露出する表面に、比較的厚いNiメッキ層を下地層として、極薄く且つ色調異常のないAuメッキ層が被覆された多層セラミック配線基板とすることができる。
尚、前記Auメッキ層ないしNiメッキ層は、例えば、無電解メッキにより前記端面または表面に被覆されている。
また、前記Niメッキ層の厚みは、約2〜5μmの範囲にある。
【0011】
加えて、本発明には、前記基板本体の表面を形成するセラミック層には、前記別のビア導体である複数の導通用ビア導体が貫通して形成され、該導通用ビア導体ごとにおける前記セラミック層間側の端部には、配線層が接続されている、多層セラミック配線基板(請求項4)も含まれる。
これによれば、前記基板本体の表面に露出する非導通ビア導体の端面、あるいは前記パッドの表面と共に、同じ基板本体の表面に他端面が配線層に接続された複数の導通用ビア導体の一端面が露出する。これらの表面には、何れも色調異常のないAuメッキ層が被覆されているため、画像処理によって、基板本体の所定位置に配置された上記非導通ビア導体の端面、あるいは前記パッドの表面を含む導体パターン全体を確実に読み取れる。
従って、例えば、前記基板本体の表面上において、上記非導通ビア導体および導通用ビア導体からなるか、複数のパッドからなる導体パターン上の位置に、所要の電子部品を正確に且つ安定した姿勢で実装することが可能となる。
【0012】
尚、前記配線層は、複数の前記導通用ビア導体と共通して接続する形態のほか、上記導通用ビア導体ごとに個別に接続する形態であっても良い。
また、前記セラミック層は、2層以上であり、これらのセラミック層間ごとに複数の配線層が個別に配置されると共に、上記セラミック層ごとを貫通し且つ上下の配線層を接続する導通用ビア導体が、上記セラミック層ごとの所定の位置に形成されていても良い。
更に、前記基板本体の裏面に露出する導通用ビア導体の端面には、本多層セラミック配線基板を搭載すべきマザーボード側の外部電極との接続用のパッドが形成されていても良い。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図1は、本発明による一形態の多層セラミック配線基板1を示す平面図、
図2は、
図1中のX−X線の矢視に沿った部分垂直断面図、
図3は、
図2中の非導通ビア導体5付近を示す部分拡大断面図である。
上記多層セラミック配線基板1は、
図1,
図2に示すように、3層(複数)のセラミック層C1〜C3を積層してなり、表面3および裏面4を有する基板本体2と、該基板本体2の表面3における中央部付近に上端面(一端面)が露出し且つ上記表面3を形成するセラミック層C1を厚み方向に沿って貫通する1個の非導通ビア導体5と、該非導通ビア導体5の下端面(他端面)に接続され且つセラミック層C1,C2間に位置する1個のパッド7と、上記非導通ビア導体5の付近に上記同様にして形成された6個の導通用ビア導体10と、を備えている。
尚、上記1個の非導通ビア導体5と6個の導通用ビア導体10とは、平面視において、導体パターンP1を形成している。
【0015】
前記セラミック層C1〜C3は、低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミック(例えば、アルミナ)からなり、これらの厚みは、約80μmである。
また、前記基板本体2は、互いに平行な一対の表面3および裏面4と、これらの四辺間に位置する側面とを有し、且つ全体が板形状を呈する。
更に、前記非導通ビア導体5、パッド7、および導通用ビア導体10は、AgまたはAg基合金、あるいはCuまたはCu基合金からなり、これらの導電率は、55.0×10
6S/m以上である。上記非導通ビア導体5および導通用ビア導体10の直径は、約100μmである。
加えて、平面視における前記非導通ビア導体5の断面、パッド7、および導通用ビア導体10の形状は、円形状である。但し、前記パッド7の形状は、長円形状、楕円形状、あるいは矩形状などの非円形であっても良い。
【0016】
尚、前記非導通ビア導体5およびパッド7には、電流が流されず、上記基板本体2の表面3に露出する該非導通ビア導体5の上端面を導体パターンP1の一部として用いるものである。そのため、非導通ビア導体5は、前記基板本体2の表面3の実装領域内における所要の位置に露出するように、少なくとも1個が配設されていれば良い。また、上記パッド7は、同じセラミック層C1,C2間に形成される次述する配線層13との厚み差による悪影響を解消ないし抑制することを目的として配置されている。
図3に示すように、前記基板本体2の表面3に露出する当該非導通ビア導体5の上端面の平面視による面積A1は、7.0×10
3μm
2以上であり、かかる上端面の全面には、厚みが約2〜5μmのNiメッキ層8を介して、厚みが約0.10〜0.12μmのAuメッキ層9が順次被覆されている。
また、
図3に示すように、非導通ビア導体5の下端面に接続されたパッド7のセラミック層C1,C2間に位置する表面の面積A2も、7.0×10
3μm
2以上とされている。
【0017】
図1,
図2に示すように、前記基板本体2の表面3の中央部側には、縦横に合計6個の導通用ビア導体10の上端面が露出し、これらは、上記表面3を形成するセラミック層C1を厚み方向に沿って貫通している。また、基板本体2の厚み方向における中層のセラミックC2および裏面4を形成する最下層のセラミック層C3の適所には、複数ずつの導通用ビア導体11,12が貫通している。上記ビア導体10,11,12は、セラミック層C1,C2間に配置された所定パターンの配線層13、およびセラミック層C2,C3間に配置された所定パターンの配線層14を介して電気的に導通するように接続されている。尚、上記導通用ビア導体11,12の直径も、約100μmである。
【0018】
また、前記基板本体2の表面3に露出する6個の導通用ビア導体10の上端面ごとにも、前記同様の厚みのNiメッキ層8およびAuメッキ層9が全面に被覆されている。尚、これら6個の導通用ビア導体10および前記非導通ビア導体5の上方には、追って、例えば、半導体素子やSAW素子などの電子部品(図示せず)が画像処理を利用して、ロウ付けにより実装することが予定されている。
更に、上記導通用ビア導体12ごとの基板本体2の裏面4に露出する下端面には、追って、ロウ材などを介して、プリント基板などのマザーボード(図示せず)の上面に配置された複数の外部電極と、導通可能に個別に接続される。
【0019】
以上のような多層セラミック配線基板1によれば、前記非導通ビア導体5およびパッド7の導電率は、55.0×10
6S/m以上であり、該非導通ビア導体5の前記表面3に露出する上端面の面積A1、および非導通ビア導体5の下端面に接続されたパッド7のセラミック層C1,C2間に位置する表面の面積A2がそれぞれ7.0×10
3μm
2以上と比較的広くされている。その結果、非導通ビア導体5ごとの上端面における無電解メッキ時の電極電位が増加していたことにより、無電解Auメッキによって上記端面ごとに被覆されたAuメッキ層9は、色調異常が生じることなく、本来の色調(金色系)となっていたものと推測される。
従って、CCDカメラを用いる画像処理によって、基板本体2の所定位置に配置され且つ導体パターンP1である1個の非導通ビア導体5および6個の導通用ビア導体10の上端面ごとを確実に読み取れるので、例えば、前記基板本体2の表面3に露出する上記非導通ビア導体5および導通用ビア導体10の上方に、所要の電子部品を正確に且つ安定した姿勢で実装可能することが可能となる。
尚、前記導通用ビア導体10,12の基板本体2の表面3または裏面4に露出各端面にも、前記非導通ビア導体5の上端面に施す無電解メッキと同時に、前記同様のNiメッキ層8およびAuメッキ層9が順次被覆されている。
【実施例1】
【0020】
ここで、前記多層セラミック配線基板1に係る実施例を比較例と共に説明する。
予め、焼成後の厚みが80μmずつで且つガラス−アルミナ(セラミック)成分を含む上下2層ずつのグリーンシートを複数組用意した。
次に、焼成前のセラミック層C1用のグリーンシートに穿孔したビアホールの内径を、複数組ごとにより異ならせ、これらのビアホール内ごとに、Ag粉末を含む導電性ペーストを充填して、未焼成の非導通ビア導体5を形成した。
一方、複数組ごとにおける焼成前のセラミック層C2用のグリーンシートの上面おける上記と同じ位置に対し、上記同様の導電性へーストをスクリーン印刷して、平面視の直径が焼成後は約100μmで且つ厚みが焼成後は約15μmとなるような形状および寸法のパッド7を配設した。
次いで、上記非導通ビア導体5が形成されたグリーンシートと、上面に未焼成のパッド7が形成された上記グリーンシートとを、同じ条件で積層および熱圧着した後、これらを焼成して、セラミック層c1,c2を備えた表1に示す実施例1〜3および比較例1〜3の多層セラミック基板(試験体)を、各例ごとに100個ずつ形成した。尚、各例では、非導通ビア導体5の下端面とパッド7の中心部とが接続されていた。
【0021】
更に、前記各例の多層セラミック基板に対して、同じ条件下で所定のメッキ液中に順次浸漬することにより、無電解Niメッキおよび無電解Auメッキを順次施して、セラミック層C1の表面3に露出する非導通ビア導体5の上端面ごとに厚みが約3μmのNiメッキ層8および厚みが約0.10μmのAuメッキ層9を順次被覆した。
そして、前記各例の多層セラミック基板ごと表面3に露出する非導通ビア導体5の上端面に被覆されたAuメッキ層9を、上方から目視により観察して、各例の100個ずつにおいて、本来の色調である金色系ではなく、例えば、赤褐色のような異常な色調を呈する上端面の総数を、実施例1〜3および比較例1〜3別に計算した。それらの結果を表1に示した。
【0022】
【表1】
【0023】
前記表1によれば、実施例1〜3の多層セラミック基板のように、セラミック層C1の表面3に露出する非導通ビア導体5の上端面の面積A1が7.0×10
3μm
2以上であったものでは、各例の100個全てのAuメッキ層9が本来の色調である金色系の色調を呈していた。
一方、比較例1〜3の多層セラミック基板のように、セラミック層C1の表面3に露出する非導通ビア導体5の上端面の面積A1が7.0×10
3μm
2未満であったものでは、該面積A1が小さくなるに連れて、Auメッキ層9が本来の色調以外の赤褐色などのような色調異常を生じる割合が高くなる傾向を生じていた。
以上のような結果から、前記形態の多層セラミック配線基板1において、基板本体2の表面に露出する非導通ビア導体5の上端面の面積A1を、7.0×10
3μm
2以上と規定した本発明の効果が裏付けられた。
【実施例2】
【0024】
前記実施例1と同様にして、焼成後の厚みが80μmずつであり、且つガラス−セラミックからなる複数組のセラミック層C1,C2を積層してなる複数組の多層セラミック基板を用意した。各組の多層セラミック基板において、上層側のセラミック層C1が形成する表面3の同じ位置ごとには、直径が100μmである前記同様の非導通ビア導体5を形成した。また、該ビア導体5の下端面の中心部付近で且つセラミック層C1,C2間の位置に配置したパッド7は、それらのセラミック層C1,C2間側に露出する表面の面積A2を、表2に示すように変化させた実施例4〜6および比較例4〜7の多層セラミック基板を、前記実施例1と同様の方法によって、100個ずつ制作した。
尚、上記面積A2は、セラミック層C1,C2間側に露出する表面と、その周辺に沿った側面との合計値である。
【0025】
更に、前記各例の多層セラミック基板に対して、同じ条件下で所定のメッキ液中に順次浸漬することにより、無電解Niメッキおよび無電解Auメッキを順次施して、セラミック層C1の表面3に露出する非導通ビア導体5の上端面ごとに厚みが約4μmのNiメッキ層8および厚みが約0.10μmのAuメッキ層9を順次被覆した。
そして、前記各例の多層セラミック基板ごとの表面3に露出する非導通ビア導体5の上端面に被覆されたAuメッキ層9を、上方から目視により観察して、各例の100個ずつにおいて、本来の色調である金色系ではなく、例えば、赤褐色のような異常な色調を呈する上端面の総数を、実施例4〜6および比較例4〜7別に計算した。それらの結果を表2に示した。
【0026】
【表2】
【0027】
前記表2によれば、実施例4〜6の多層セラミック基板のように、前記パッド7ごとのセラミック層C1,C2間側に露出する表面の面積A2が7.0×10
3μm
2以上であったものでは、各例の100個全てのAuメッキ層9が本来の色調である金色系の色調を呈していた。
一方、比較例4〜7の多層セラミック基板のように、前記パッド7ごとのセラミック層C1,C2間側に露出する表面の面積A2が7.0×10
3μm
2未満であったものでは、該面積A2が小さくなるに連れて、Auメッキ層9が本来の色調以外の赤褐色などのような色調異常を生じる割合が高くなる傾向を生じていた。
以上のような結果は、非導通ビア導体5とパッド7との全体積が、基板本体2の表面3に露出する非導通ビア導体5の上端面における電極電位を増大させたことに起因したものと推測される。
前記表2の結果によれば、前記形態の多層セラミック配線基板1において、受けパッド7のセラミック層C1,C2間側に露出する表面の面積A2を、7.0μm
2以上と規定した本発明の効果が裏付けられた。
【0028】
図4は、前記同様の基板本体2において、その表面3を形成するセラミック層C1を貫通する非導通ビア導体5の上端面に接続され、且つ上記表面3上にパッド6を形成した形態の多層セラミック配線基板1を示す垂直断面図である。
図4に示すように、上記パッド6の上記表面3側に露出する面積A2も、前記実施例1,2と同様に7.0×10
3μm
2以上とすることにより、該パッド6に接続される非導通ビア導体5の直径および厚みを一定値としても、前記実施例1,2と同様にして、上記パッド6の表面に色調異常のないAuメッキ層9を被覆することが可能である。
【0029】
尚、前記導通用ビア導体10,12の基板本体2の表面3または裏面4に露出各端面にも、前記パッド6の表面に施す無電解メッキと同時に、前記同様のNiメッキ層8およびAuメッキ層9が順次被覆されている。
また、
図4中における中央の破線で示すように、前記非導通ビア導体5の下端面側に、セラミック層C1,C2間に位置する前記パッド7を更に接続しても良く、かかる形態とし非導通ビア導体5およびパッド6,7全体の総体積を増大させることで、基板本体2の表面3側に露出する上記パッド6の表面における電極電位を増加させ、該表面に色調異常のないAuメッキ層9を一層確実に被覆することができる。
更に、
図4中の破線で示すように、前記基板本体2の表面3に露出する前記導通用ビア導体10の上端面、および上記基板本体2の裏面4に露出する前記導通用ビア導体12の下端面には、これらに接続する実装用のパッド15および接続用のパッド16の少なくとも一方を、更に設けた形態としても良い。かかるパッド15,16の表面にも、前記パッド6と同時に前記各電解メッキが施される。
尚、基板本体2の表面3に露出する1個の前記パッド6および複数個のパッド15は、導体パターンP2を形成している。
【0030】
本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記基板本体は、2層あるいは4層以上のセラミック層を積層したものであっても良い。
また、前記非導通ビア導体の断面は、楕円形、長円形、正方形状あるいは長方形状の矩形状であっても良い。
更に、前記非導通ビア導体5は、前記基板本体2の表面3において、複数の導通用ビア導体10に囲まれた位置に配設された導体パターンの一部としても良い。
また、前記非導通ビア導体5は、前記基板本体2の裏面4側に下端面が露出するように、基板本体2を構成する最下層のセラミック層C3を貫通して形成しても良い。この場合、基板本体2の表面3および裏面4の双方に端面がそれぞれ露出するように複数の非導通ビア導体5を個別に配置した形態としても良い。
加えて、前記基板本体の表面3は、前記非導通ビア導体5および導通用ビア導体10の端面が底面に露出する直方体形状のキャビティあるいは凹部が開口している形態としても良く、例えば、上記キャビティあるいは凹部の底面に上記各ビア導体の各端面が所定の導体パターンを形成するようにしても良い。