特開 2023-137391 配線基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023137391

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】配線基板

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/02 20060101AFI20230922BHJP

   H01L 23/00 20060101ALI20230922BHJP

【ＦＩ】

H05K1/02 R

H01L23/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022043585

(22)【出願日】2022-03-18

(71)【出願人】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100160691

【弁理士】

【氏名又は名称】田邊 淳也

(74)【代理人】

【識別番号】100157277

【弁理士】

【氏名又は名称】板倉 幸恵

(74)【代理人】

【識別番号】100182718

【弁理士】

【氏名又は名称】木崎 誠司

(72)【発明者】

【氏名】林 貴広

【テーマコード（参考）】

5E338

【Ｆターム（参考）】

5E338AA05

5E338AA18

5E338BB71

5E338BB75

5E338DD01

5E338DD40

5E338EE32

5E338EE60

(57)【要約】

【課題】配線基板の方向を容易に判別できると共に、半導体素子組付け後、及び半導体素子組付け後の電子部品をベース基板等に搭載後における不具合の発生を抑制することが可能な配線基板を提供する。
【解決手段】配線基板は、ベース基板と、ベース基板の第１面上に配置された金具と、を備え、金具は、第１面の中心を通ると共に第１面に直交する平面を基準として面対称の形状を有しており、１つの外側面には、少なくとも一部が窪んだ凹部が形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

配線基板であって、
ベース基板と、
前記ベース基板の第１面上に配置された金具と、
を備え、
前記金具は、
前記第１面の中心を通ると共に前記第１面に直交する平面を基準として面対称の形状を有しており、
１つの外側面には、少なくとも一部が窪んだ凹部が形成されていることを特徴とする、配線基板。

【請求項2】

請求項１に記載の配線基板であって、
前記第１面は矩形状の面であり、
前記ベース基板と前記金具とは、前記平面であってさらに前記第１面を形成する一辺と平行な平面を基準として面対称の形状を有しており、
前記凹部は、前記金具の外側面のうち、前記平面を挟んで対向する一対の外側面のいずれか一方に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、配線基板に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体素子が搭載される配線基板が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ベース基板に形成されたキャビティ状の凹部に、電子部品としての振動素子が配置され、蓋体により振動素子が配置された密閉空間が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－２３１００１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

配線基板は、半導体素子を搭載するための加工の際に方向を判別する必要がありながら、デザイン的な理由などにより、例えば左右対称形状などの方向を判別できない形状を有する場合がある。このような場合、半導体素子の搭載時の加工に手間と時間を要すると共に、配線基板に対して半導体素子が誤った方向で組付けられる虞があった。この点、特許文献１に記載の技術では、配線基板の方向を判別することについて何ら考慮されていない。また、配線基板の方向を判別するために、配線基板の金具に対して、インクを用いてマーク（目印）を付ける場合がある。しかし、高温環境下に晒されるという電子部品（半導体素子組付け後の配線基板）の性質を考慮すると、高温によってガス化するインクの使用は、電子部品の不具合発生を引き起こす虞があり、好ましくない。

【0005】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、配線基板の方向を容易に判別できると共に、半導体素子組付け後、及び半導体素子組付け後の電子部品をベース基板等に搭載後における不具合の発生を抑制することが可能な配線基板を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現できる。

【0007】

（１）本発明の一形態によれば、配線基板が提供される。この配線基板は、ベース基板と、前記ベース基板の第１面上に配置された金具と、を備え、前記金具は、前記第１面の中心を通ると共に前記第１面に直交する平面を基準として面対称の形状を有しており、１つの外側面には、少なくとも一部が窪んだ凹部が形成されている。

【0008】

この構成によれば、金具の外側面には一部が窪んだ凹部が形成されているため、金具が面対称の形状を有していても、凹部をマーク（目印）として配線基板の方向を容易に判別できる。本構成では、マークとして機能する凹部が、金具の外側面に塗布されたインクではなく、金具の外側面の形状変化として形成される。そのため、インクを用いてマークを形成する場合と比べて、電子部品（半導体素子組付け後の配線基板）が高温環境下に曝された場合であっても、凹部は変化することなく正常にマークを読み取ることができる。また、凹部はインクのようにガス化することがないため、ガスによるベース基板の配線の腐食によって、電気的な不良や封止性の低下が起こることを抑制できる。すなわち、本構成の配線基板では、電子部品（半導体素子組付け後の配線基板）の不具合の発生を抑制できる。さらに、凹部は、金具がベース基板に配置される前に形成されればよいため、配線基板完成後のインク塗布の工程が不要となり、インク塗布の際にキズや汚れが生じるリスクを解消できる。

【0009】

（２）上記形態の配線基板において、前記第１面は矩形状の面であり、前記ベース基板と前記金具とは、前記平面であってさらに前記第１面を形成する一辺と平行な平面を基準として面対称の形状を有しており、前記凹部は、前記金具の外側面のうち、前記平面を挟んで対向する一対の外側面のいずれか一方に形成されていてもよい。
この構成によれば、ベース基板と金具とが矩形の面対称の形状を有している。すなわち、ベース基板と金具とが共に面対称な形状を有して方向を判別しづらくても、凹部がマークとして機能することで、配線基板全体の方向を判別できる。

【0010】

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、配線基板、半導体装置、電子部品、およびこれらを備えるシステム等の形態で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態の配線基板の概略斜視図である。

【図2】本発明の実施形態の配線基板の概略上面図である。

【図3】凹部の説明図である。

【図4】本実施形態の配線基板の製造方法のフローチャートである。

【図5】比較例の配線基板の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の実施形態の配線基板１００の概略斜視図である。本実施形態の配線基板１００は、ベース基板１０上に半導体素子が搭載されることにより電子部品として機能する。本実施形態では、ベース基板１０上に配置されたリング金具（金具）２０の外側面に凹部２１が形成されて、凹部２１がマークとして機能することにより、配線基板１００の方向を判別できる。

【0013】

図１に示されるように、本実施形態の配線基板１００は、矩形の平板状のベース基板１０と、ベース基板１０上に配置されたリング金具２０と、を備えている。ベース基板１０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などで形成されたセラミック基板１と、セラミック基板１に積層された金属製のヒートシンク２とを備えている。なお、図１には、それぞれが直交するＸ軸と、Ｙ軸と、Ｚ軸とで構成されるように定義された直交座標系ＣＳが示されている。Ｘ軸とＹ軸とのそれぞれは、矩形状のベース基板１０の各辺に平行になるように定義されている。直交座標系ＣＳは、図２以降で示される直交座標系ＣＳと対応している。

【0014】

本実施形態のリング金具２０は、銅（Ｃｕ）により形成され、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）により表面がメッキされている。リング金具２０は、ベース基板１０において、積層されたセラミック基板１とヒートシンク２との内のセラミック基板１側に配置されている。リング金具２０は、直方体から、断面形状が長方形で中心部分がＺ軸方向に貫通する形状を有している。換言すると、リング金具２０は、ＺＸ平面に平行な２組の平板と、ＹＸ平面に平行な２組の平板とが組み合わされて、中央部にキャビティ状の空間ＳＰを形成している。リング金具２０のＺ軸負方向側は、ベース基板１０のセラミック基板１のＺ軸正方向側の面にろう付けされている。

【0015】

リング金具２０は、Ｘ軸正方向側に位置して、ＹＺ平面に平行な外側面２０ｓを有している。外側面２０ｓには、Ｘ軸負方向側に窪んだ凹部２１が形成されている。凹部２１は、外側面２０ｓのＹＺ平面において、円形状を有する。凹部２１は、切削加工（デント加工）により外側面２０ｓに形成されている。図１に破線により示される平面ＰＬは、凹部２１が形成されていない状態のリング金具２０の重心を通るＹＺ平面に平行な平面である。凹部２１が形成されていないリング金具２０は、平面ＰＬを基準として面対称の形状を有している。また、凹部２１はリング金具２０の形成時にプレス加工を用いて形成することも可能である。

【0016】

図２は、配線基板１００の概略上面図である。図２には、リング金具２０により形成される空間ＳＰ内におけるベース基板１０のＺ軸正方向側の面である第１面ＳＦ１の概略が示されている。第１面ＳＦ１上に半導体素子が配置されることにより、配線基板１００は、電子部品として機能する。

【0017】

図２に示されるように、セラミック基板１には、平板状の形状に対して、厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通する５つの矩形状の貫通孔ＨＬが形成されている。ヒートシンク２は、平板状の形状に対して、５つの貫通孔ＨＬに対応する位置に、Ｚ軸正方向側に矩形状に突出している。なお、ベース基板１０として、突出したヒートシンク２のＺ軸正方向側の位置と、セラミック基板１のＺ軸正方向側の位置とが同じになるように、ヒートシンク２の突出量が形成されている。

【0018】

本実施形態では、リング金具２０の中心と、ベース基板１０の中心とは、中心Ｏである。なお、中心Ｏは、リング金具２０の重心およびベース基板１０の重心を通る平行なＺ軸上の第１面ＳＦ１の点である。図２に示されるように、第１面ＳＦ１は、長方形の形状である。ベース基板１０と、凹部２１が形成されていないリング金具２０とは、中心Ｏを通ると共に第１面ＳＦ１に直交してＹ軸に平行な中心軸ＯＬ１を含む平面ＰＬを基準として、面対称の形状を有している。そのため、凹部２１は、面対称の基準となる中心軸ＯＬ１を挟んで対向する一対の外側面のうち、Ｘ軸正方向側に位置する外側面２０ｓに形成されていると換言できる。図２に示されるように、外側面２０ｓに凹部２１は、中心軸ＯＬ２よりもＹ軸正方向側に形成されている。なお、ベース基板１０と、凹部２１が形成されていないリング金具２０とは、中心Ｏを通ると共に第１面ＳＦ１に直交してＸ軸に平行な中心軸ＯＬ２を含む平面を基準として、面対称の形状を有している。

【0019】

図３は、凹部２１の説明図である。図３には、図１におけるＡ－Ａ断面が拡大された概略断面図が示されている。図３に示されるように、凹部２１は、外側面２０ｓに対して、Ｘ軸に平行な中心軸ＯＬ３に沿って窪んだ形状を有する。凹部２１におけるＸ軸負方向側の底面２１ｂはデント加工により形成されている。本実施形態では、底面２１ｂの面粗度は、外側面２０ｓの面粗度よりも小さくなるように加工されている。

【0020】

図４は、本実施形態の配線基板１００の製造方法のフローチャートである。図４に示される配線基板１００の製造フローでは、初めに、リング金具２０が所定の形状に形成される（ステップＳ１）。形成されたリング金具２０の所定の場所に、デント加工によって凹部２１が形成される。リング金具２０が、予めセラミック基板１とヒートシンク２とが接合されたベース基板１０にろう付けされる（ステップＳ３）。リング金具２０にＮｉメッキが施される（ステップＳ４）。リング金具２０に施されたＮｉメッキの表面に対して、さらに金（Ａｕ）によるメッキが施され（ステップＳ５）、配線基板１００の製造フローが終了する。このとき、ステップＳ４及びステップＳ５において、リング金具２０と同時にベース基板１０の端子やヒートシンクにも各金属メッキが施されていてもよい。製造された配線基板１００には、半導体素子等が搭載される工程が行われ、搭載後の電子部品が最終製品として使用される。

【0021】

図５は、比較例の配線基板１００ｚの説明図である。比較例の配線基板１００ｚでは、上記実施形態の配線基板１００における凹部２１の代わりに、外側面２０ｓに凹部２１が形成された位置にインクが塗布された円形のインクマークＭＫが形成されている。図５には、図３に示される配線基板１００と同一箇所の比較例の配線基板１００ｚが示されている。比較例の配線基板１００ｚの製造フローは、図４に示される配線基板１００の製造フローに対して、凹部２１が形成される処理（ステップＳ２）を備えていない。その代わりに、比較例の製造フローは、Ａｕメッキ（ステップＳ５）の後に、インクマークＭＫ形成のためのインクが塗布される処理を備えている。

【0022】

以上説明したように、本実施形態の配線基板１００では、ベース基板１０の第１面ＳＦ１にリング金具２０がろう付けされる。リング金具２０は、図２に示されるように、中心Ｏを通ると共に第１面ＳＦ１に直交してＹ軸に平行な中心軸ＯＬ１を含む平面ＰＬを基準として、面対称の形状を有している。リング金具２０の外側面２０ｓには、窪んだ凹部２１が形成されている。そのため、本実施形態では、リング金具２０の外側面２０ｓには一部が窪んだ凹部２１が形成されているため、リング金具２０が面対称の形状を有していても、凹部２１をマークとして配線基板１００の方向を容易に判別できる。本実施形態では、マークとして機能する凹部２１が、リング金具２０の外側面２０ｓに塗布された比較例のようなインクではなく、リング金具２０の外側面２０ｓの形状変化として形成される。そのため、比較例のようにインクを用いてマークを形成する場合と比べて、電子部品（半導体素子組付け後の配線基板１００）が高温環境下に曝された場合であっても、凹部２１は変化することなく正常にマークを読み取ることができる。また、凹部２１はインクのようにガス化することがないため、ガスによるベース基板１０の配線の腐食によって、電気的な不良や封止性の低下が起こることを抑制できる。すなわち、本実施形態の配線基板１００では、電子部品の不具合の発生を抑制できる。さらに、凹部２１は、リング金具２０がベース基板１０に配置される前に形成されればよいため、配線基板１００の完成後のインク塗布の工程が不要となり、インク塗布の際にキズや汚れが生じるリスクを解消できる。

【0023】

また、本実施形態の配線基板１００では、図２に示されるように、第１面ＳＦ１は、長方形の形状である。凹部２１は、面対称の基準となる中心軸ＯＬ１を含む平面ＰＬを挟んで対向するＸ軸正方向側に位置する外側面２０ｓに形成されている。本実施形態では、ベース基板１０とリング金具２０とが共に面対称な形状を有して方向を判別しづらくても、凹部２１がマークとして機能することで、配線基板１００全体の方向を判別できる。

【0024】

また、本実施形態の凹部２１がデント加工により形成されているため、底面２１ｂの面粗度は、外側面２０ｓの面粗度よりも小さい。そのため、本実施形態の配線基板１００では、外側面２０ｓに光が入射したときに、底面２１ｂの反射率と、外側面２０ｓの反射率とが異なるため、見え方の違いによって凹部２１の位置を判別しやすい。例えば、画像処理によって凹部２１を判別する場合に、２値化によって、外側面２０ｓにおける凹部２１と、その他の部分とが明確に判別される。また、外側面２０ｓをＹ軸回りにθ（例えば３０°）回転させて見た場合に、反射率の相違によって凹部２１を判別しやすい。

【0025】

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

【0026】

上記実施形態の配線基板１００は一例であって、配線基板１００が備える構成等については、リング金具２０の外側面２０ｓに凹部２１が形成される範囲で変形可能である。例えば、ベース基板１０は、セラミック基板１のみで構成されていてもよいし、セラミック基板１とヒートシンク２とに加えて、他の構成が含まれていてもよい。上記実施形態のベース基板１０は、１つのセラミック基板１と、１つのヒートシンク２とが積層された基板であったが、複数のセラミック基板１が積層されていてもよい。セラミック基板１の材質は、ＡｌＮ以外であってもよく、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物系セラミック、窒化珪素、窒化チタン等の窒化物系セラミックなどを用いることができる。ヒートシンク２およびリング金具２０の材質は、Ｃｕ以外であってもよく、Ａｕ、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、およびこれらの合金などであってもよい。

【0027】

上記実施形態において凹部２１が形成される位置については、一例であり、Ｘ軸正方向側の外側面２０ｓを含むその他の外側面の範囲内であれば形成可能である。例えば、凹部２１は、リング金具２０におけるＹ軸負方向側のＺＸ平面に平行な外側面に形成されてもよい。凹部２１は、図２に示される中心軸ＯＬ１を含むＹＸ平面に平行な平面ＰＬ、または中心軸ＯＬ２を通るＺＸ平面に交差する位置に形成されてもよい。凹部２１は、外側面における高さ方向（Ｚ軸方向）において、上側５％と、ベース基板１０側である下側５％とを除く中央側９０％の範囲内に形成されることが好ましい。凹部２１の形状については、円形以外でもよく、方向判別のためのマークとして機能する範囲で変形できる。外側面２０ｓに対して窪んでいる深さも変形可能である。さらに、底面２１ｂの面粗度は、外側面２０ｓの面粗度よりも大きくてもよい。

【0028】

上記実施形態の配線基板１００の製造フローにおいて、図４ではステップＳ１からステップＳ２と段階的であるが、プレス加工を用いてステップＳ１とステップＳ２とを同時に形成してもよい。他にも、ステップＳ２にて凹部２１を形成後、リング金具２０単体にＮｉメッキを行い、その後にステップＳ３を実施し、追加でさらにリング金具２０に再度Ｎｉメッキを実施してもよい。

【0029】

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

【符号の説明】

【0030】

１…セラミック基板
２…ヒートシンク
１０…ベース基板
２０…リング金具（金具）
２０ｓ…外側面
２１…凹部
２１ｂ…底面
１００…配線基板
１００ｚ…比較例の配線基板
ＣＳ…直交座標系
ＨＬ…貫通孔
ＭＫ…インクマーク
Ｏ…中心
ＯＬ１，ＯＬ２，ＯＬ３…中心軸
ＰＬ…平面
ＳＦ１…第１面
ＳＰ…空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】