JPH04199697A - 多層配線基板およびそれを用いた混成ｉｃ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多層配線基板およびそれを用いた混成ＩＣに
係り、特にリードフレームを一体的に接続した多層配線
基板とこの多層配線基板に電子部品を搭載して成る混成
ＩＣとに関する。

〔従来の技術〕

セラミック多層配線基板とリードフレームとを接続する
従来の代表的な接続方法の一つは、セラミック多層配線
基板の製造が完了した後、はんだ付けや銀ロー付けによ
り接続する方法である。

これに対し、他の方法としては例えば、特開平］、　−
２８６３３６号公報、特開平２−５８３５６号公報等に
開示されているように多層配線基板の製造工程中にリー
ドフレームを取り付ける方法もある。これは複数の導体
回路を有するプリント配線基板に外部との電気的接続を
とるためのリードフレームが接着剤にて配線基板に固定
され、配線基板を積層し、リードフレームを一体化した
多層プリント配線基板であり、前記配線基板の導体回路
と前記リードフレームのインナーリードとの電気的接続
は、前記導体回路の一部と前記リードフレームのインナ
ーリードとがスルーホールを介してなされている。また
、この多層プリント配線基板に挿入されているリードフ
レームは外部との電気的接続のためにのみ使用されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のうち前者は、配線基板の製造が完了した
後、はんだ付けや銀ロー付けによりリードフレームを取
り付けるため、高密度実装になるとり一ドピッチが益々
狭くなり、多層配線基板とリードフレームとの接続に際
し、信頼性の高い接続が困難となってくるという問題が
あった。また、多層配線基板の最上層または最下層に部
品接続用の導体パターン部を設ける必要があることから
、配線基板面に取り付けられるリードフレームは、混成
ＩＣの高密度化に対しても阻害要因となっていた。

また、上記従来技術のうち後者は、多層プリント配線板
にリードフレームのインナーリードを埋設し、配線板の
導体回路とはスルーホールを介して電気的に接続された
ものであり、リードフレームの固定のため接着剤が必要
となる一方、スルーホールとの位置合わせ、およびスル
ーホール内のめっきによる導体化処理が必要となり、製
造工程が煩雑となるという問題があった。また、基板の
材質をアルミナ主体のセラミックスとした場合、基板の
焼成温度が１５００〜１７００℃という高温になるため
、適切な接着剤を選ぶことが困難であるという問題もあ
った。

したがって１本発明の目的は、上記従来の問題点を解消
することにあり、その第１の目的は、製造容易にして信
頼性が高くリードフレームが一体化された高密度の配線
基板を提供することにある。

さらに、第２の目的は、この配線基板に電子部品が実装
された混成ＩＣを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明が採った手段を実施
例に対応する第１図〜第１５図を引用して説明すると、
上記第１の目的は、 （１）、配線導体、抵抗、コンデンサ等の回路２を有す
る基板１と、前記回路２を外部に対して電気的に接続す
るリードフレーム３とを一体化して成る多層配線基板２
０において、基板１の材質は、例えばＳｉｏ２、ＡＱ、
０３を主成分に複数の添加物を加えた８００〜１０００
℃で焼結可能な低温焼成セラミックスであり、焼結前の
グリーンシートの状態で配線導体等を形成した後、グリ
ーンシート１間にサンドウィッチ状にリードフレーム３
を挾み込むように圧接した後、焼結して一体構造として
成る多層配線基板により、達成される。

なお、一体構造を実現するに際しては、グリーンシート
１間にサンドウィッチ状にリードフレーム３を挾み込む
ときに、リードフレーム３のインナーリード３１上に配
線導体回路２の一部が直接当接するように位置合わせし
、グリーンシート１を焼成するだけで多層配線基板２０
が得られ、リードフレーム３を一体化するための例えば
接着剤による仮固定とか、スルーホールの形成といった
特別な工程は必要としない。すなわち、上記多層配線基
板は、基板の材質が低温焼成セラミックスであり、厚膜
印刷配線及び厚膜素子を有するものである。また、外部
接続端子となるリードフレームを有し、このリードフレ
ームは、焼結前の基板であるグリーンシートの段階で、
グリーンシート間にインナーリード部が圧接され、一体
構造とした状態で焼結されたものである。

上記低温焼成セラミックスとしては、組成として例えば
、ＣａＯ−３ｉｎ、−Ａｌ□Ｏ，、ＣａＯ−５ｉ　０２
−Ｂ、Ｏ，、Ｍ　ｇ　Ｏ−Ｓ　ｉ　０２−Ａ　１２０゜
−Ｂ２０１、ＣａＯ−Ｍ　ｇ　Ｏ−Ｓ　ｉ○２−Ａｌ２
Ｏ。

−Ｂ２０．等の群から選択される８００〜１０００℃で
焼成可能なものが使用される。

（２）、上記多層配線基板２０としては、サンドウィッ
チ状に挾み込むリードフレーム３を複数枚とした構造の
多層配線基板としてもよい。また。

（３）、上記リードフレーム３のインナーリード部と配
線導体回路２との接続部は、面接触とすることが望まし
い。

（４）、リードフレーム３の構造として、インナーリー
ド（配線導体回路２と接続する側）の板厚を、先端に向
って薄くした構造とすることが望ましい。

（５）、リードフレーム３のインナーリード部先端の一
部又は全部を垂直に折り曲げて、グリーンシートの位置
合せに使用することもできる。

（６）、インナーリード先端を基板２０の外部に突出さ
せ、電気的なチエツクピン又は外部接続用端子として使
用することもできる。

（７）、リードフレーム３のアウターリード（外部配線
部と接続する（Ｉｌｌ）を基板端部より内側で垂直に折
り曲げて外部接続用の端子として使用することもできる
。

（８）、アウターリードの一部を放熱フィンとして使用
することもできる。

（９）、リードフレーム３の一部を板状金属片に加工し
、放熱フィンとして使用することもできる。

（１０）、この板状金属片の一部又は全部を筒状に加工
し、簡の内部に冷媒を流して放熱効果を高める構造とす
ることもできる。

（１１）、リードフレーム３をグリーンシートで挾んだ
積層板を焼結する前に、電子部品搭載部としてこのグリ
ーンシート積層板に凹部を成形した後、焼結すると、こ
の凹部を部品搭載用位置として使用でき、部品の位置決
めが容易となり実装上好ましい、また、この凹部に部品
の端子接続用の電極を形成しておけば１面実装が可能と
なる。

（１２）、リードフレーム３をグリーンシートで挾んだ
積層板を焼結する前に、この積層板を例えば。

Ｌ字状等の所望の形状に曲げ加工を施した後、焼結する
と、所望の形状に曲げられた多層配線基板２０を得るこ
とができる。

上記第２の目的は、上記（１）〜（１２）いずれか記載
の多層配線基板２０に、ＬＳＩ、コンデンサ、抵抗等の
電子部品を搭載して成る混成ＩＣにより、達成される。

〔作用〕

以上のように構成した上記（１）記載の多層配線基板に
よれば、グリーンシート段階でリードフレーム、３が取
り付けられ、圧接した後、焼結して一体構造となるため
、リードフレーム３のリードピッチが狭くなっても、は
んだ付けや銀ロー付けによるリードフレーム取り付けの
ように、リード間でのショートが発生せず、高密度に信
頼性の高い接続が容易に得られる。また、基板１の材質
を。

８００〜１０００℃で焼結可能な低温焼成セラミックス
とした理由は、従来のＡｇ２Ｏ，主体のセラミックスで
は、焼結温度が１５００〜１７００℃と高く、リードフ
レーム３と一体化して焼結するとリードフレーム３の損
傷が大きく実用上使えないためである。

上記（２）に係る多層配線基板は、リードフレーム３を
複数枚とした構造とすることにより、基板の外形寸法を
大きくすることなしに、外部への接続端子を多数配置す
ることができるからである。

上記（３）に係る多層配線基板は、リードフレーム３と
配線導体回路２との接続部を面接触とした構造とするこ
とにより、リードフレーム３（インナーリード部）と基
板１との熱膨張係数の差から発生する力に対抗する接着
力を得ることでき、信頼性の高い接続面とすることがで
きる。

上記（４）に係る多層配線基板は、リードフレーム３の
インナーリード（配線導体と接続する側）の板厚を、先
端に向って薄くした構造とすることにより、多数枚のグ
リーンシート１を圧接する工程において、グリーンシー
ト１がリードフレーム３により、段切れする危険を少く
する働きがあり、焼成時の信頼性を高めることができる
。

上記（５）に係る多層配線基板は、リードフレーム３の
インナーリード先端の一部又は全部を垂直に折り曲げ、
グリーンシート１の位置合わせに使用することにより、
グリーンシートの位置合わせを確実にかつ容易に行える
働きがある。

（６）に係る多層配線基板は、インナーリード先端を基
板１の外部に突出させ、電気的なチエツクピン又は外部
接続用端子として使用することにより、混成ＩＣとして
実装したときの電気的なチエツクを容易にする働きがあ
る。

（７）に係る多層配線基板は、アウターリード（外部配
線部と接続する側）を基板端部より内側で垂直に折り曲
げて外部接続用の端子として使用することにより、この
多層配線基板を実装したときの実装スペースを小さくす
ることができる働きがある。

（８）に係る多層配線基板は、アウターリードの一部を
放熱フィンとして使用することにより、混成ＩＣとして
実装したときの放熱効果を高める働きがある。低温焼成
セラミック基板は、アルミナ基板に比較し、熱伝導が悪
いが、リードフレーム３と一体構成となることにより、
熱伝導が改善される。

（９）に係る多層配線基板は、リードフレーム３の一部
を板状金属片に加工し、放熱フィンとして使用すること
により、混成ＩＣとして実装したときの放熱効果を上記
に比較し、更に高める働きがある。

（１０）に係る多層配線基板は、上記板状金属片の一部
又は全部を筒状に加工し、混成ＩＣとして実装後、筒の
内部に冷媒を流すことにより、放熱効果を上記に比較し
、更に高める働きがある。

（１１）に係る多層配線基板は、電子部品搭載部をグリ
ーンシート焼結前に凹型に成形した後、焼結することに
より、搭載部品を凹部に実装することができ、このこと
により、搭載部品を保護することができる働きがある。

（１２）に係る多層配線基板は、グリーンシート焼結前
に所望の形状に曲げ加工を施した後、焼結することによ
り、所望の形状の多層配線基板となる。

これにより、スペース効率の良い混成ＩＣを実装するこ
とができる働きがある。

（１３）に係る混成ＩＣは、上記多層配線基板の各項で
記載した作用を成す混成ｒｃである。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を図面を用いて説明、する。

実施例１゜ 第１図は、本発明による多層配線基板２０のリードフォ
ーミング前の外観図であり、第２図にその構成を示し、
第３図は第１図Ａ−Ａ’断面図である。

グリーンシート１は、５ｉｎ２やＡＱ２０．などを主成
分とする例えば、ＣａＯ−８ｉｎ２−Ａ１□○１、Ｃａ
Ｏ−８１Ｏ２−Ｂ、０３．ＭｇＯ−３ｉＯ，−Ａ１□０
．−Ｂ２０３、Ｃａ　Ｏ−Ｍ　ｇ　Ｏ−３ｉＯ２−ＡＩ
、０３　　Ｂ２Ｏ３等の低温焼結セラミックス（８００
〜１０００℃で焼結可能）であり、グリーンシート１に
は、ビアフィル導体２′および配線導体回路２が形成さ
れている。このグリーンシート１を第２図に示すように
上下に配し、中央にリードフレーム３を挾み込み、圧接
した後。

８００〜１０００℃にて焼結して一体構造とした。

本実施例によれば、グリーンシート１のガラス成分の作
用により全体を一体化するため、従来のように接続のた
めの接着材等を特別に用いる必要がなく、また、リード
フレーム３と配線導体回路２との接続も同時に行なえ、
従来例のようにスルーホール等を介する必要がない等の
効果がある。

また、上記グリーンシート１には、配線導体２のみでも
、抵抗、コンデンサを含んでもよい。

さらに１本発明による多層配線基板２０の構造は、グリ
ーンシート１が最低２枚、リードフレーム３が最低１枚
で成り立ち、グリーンシート１及びリードフレーム３は
必要に応じて何枚積層しても良い。

実施例２６ 第４図はグリーンシート１を６枚、リードフレーム３を
２枚用いた場合の他の実施例の断面図を示したものであ
る。配線基板とリードフレームとの一体化の手順は、上
記実施例１と同様である。

実施例３゜ 第５図は本発明のグリーンシート１及び導体２とリード
フレーム３の接続状態を示す断面図である。これによる
と、リードフレーム３と導体２とは互いに面で接触して
おり接続信頼性の向上を図ることができる。

第６図は、リードフレーム３のインナーリード部の板厚
を先端に向って薄くした場合のグリーンシート１との接
続状態を表す断面図である。これにより、リードフレー
ム３のインナーリード先端での接続が滑らかになり、導
体２の段切れやグリーンシート中の隙間４を発生させな
い効果がある。

また、リードフレーム３のインナーリードの先端形状と
しては第７図に示すように多種多様な形状をとることが
できる。先端に向って薄くなっていればいずれの形状で
も良い。

さらに第８図に示すようにリード側端においても同様な
形状とすることにより一層の効果が得られる。同図（ａ
）は側面図を、同図（ｂ）は正面図を、それぞれ示す。

実施例４゜ 第１０図に示すようにリードフレーム３のインナーリー
ドの一部の先端を垂直に折り曲げ、位置合せリード部６
とし、グリーンシート１には位置合せ穴５を設けておく
。この位置合せリード部６をグリーンシート１の位置合
せ穴５に通すことで、リードフレーム３とグリーンシー
ト１とを容易に精度良く位置合せすることが出来る。ま
た、グリーンシート１上の配線導体２等をグリーンシー
ト１の位置合せ穴５を基準に実装することで、より一層
の効果が得られる。第９図にこれにより一体化した多層
配線基板２０のリードフォーミング前の外観を示す、こ
こで位置合せリード部６をグリーンシート１より突出す
る様にすることで、この位置合せリード部６をそのまま
電気的なチエツクピンとすることもできる。

実施例５゜ 第１１図は位置合せリード部６を外部接続用に使用する
実施例で、プリント基板７のスルーホール７ａへ多層配
線基板２０の位置合せリード部６を挿入、はんだ付して
表面実装することもできる。

これによると、リードフレーム３のアウターリードは基
板外形の内側でプリント基板７と接続できることから、
実装スペースの効率を向上させることができる。

実施例６゜ 第１２図はリードフレーム３を外部接続以外に放熱用フ
ィン８として使用した場合の一実施例である。ここでは
、通常使用しない部分を放熱フィン８とした例である。

同図では１枚のリードフレーム３で外部接続に使用する
アウターリードと放熱フィン８とを形成しているが、第
１３図のようにリードフレーム３を完全に放熱フィン８
とアウタリードに別々に設けてもよい。

また、第１４図のように放熱フィン８を筒状に加工し、
筒の内部に冷媒９を流す構造として放熱効果をより一層
高めることも出来る。

実施例７゜ 導体回路パターンの形成されたグリーンシート１、リー
ドフレーム３を積層して圧接する時（焼結前）、特定場
所のみに凹型に成型・焼結することもできる。この凹部
に搭載部品１０を実装すれば、部品の搭載位置の設定が
容易となるばかりでなく、基板２０から搭載部品１０が
突出することもなく機械的保護が期待できる。また、外
装コートも容易となる。この例を示したのが、第１５図
の断面図である。

実施例８゜ 多層配線基板２０を任意な基板形状とさせる他の実施例
を第１６図に示す。同図は積層されたグリーンシート１
とリードフレーム３とのブロックを圧接成形と同時に垂
直に折り曲げ焼結したものである。この例ではＬ字状に
成形された多層配線基板２０を示したが、この基板２０
を電子装置の筐体等の隅にＭｌしたい時には、その形状
に合わせて成形することができ、実装効率を大幅に向上
させることができる。

実施例９゜ 以上述べた実施例による多層配線基板２０に、周知の実
装方法により、第１５図に示したようにＬＳＩ、抵抗、
コンデンサ等の各種電気部品１０を搭載することにより
高密度で利用範囲の広い混成ＩＣを実現した。

なお、この混成ＩＣの外装コートについては詳しく述べ
ていないが、一般的な例えばエポキシ樹脂、フェノール
樹脂等のディッピングやトランスファモールド等いずれ
であってもよい。また、外装コート無しでも使用可能で
ある。

〔発明の効果〕

上述したようのに本発明によれば、吹のような効果があ
る。

上記手段の（１）によれば、基板とリードフレームが一
体構造となるため高密度に信頼度の高い多層配線基板と
できる。一体止には圧接後焼結で実現でき接着剤等を特
に使用しなくても良く、また、導体とリードフレームの
接続もスルーホール等を使用せず同時接続できる。

上記手段の（２）によれば、基板およびリードフレーム
を複数枚としたことにより、基板外形寸法を大きくする
ことなしに、外部接続端子を多数配置でき、複雑な配線
が可能になる。

上記手段の（３）によれば、基板上の配線導体回路とリ
ードフレームのインナーリードとを面接触としたことに
より、信頼度の高い接続とすることができる。

上記手段の（４）によれば、リードフレームのインナー
リード部の先端の板厚を薄くしたことにより、配線導体
回路の段切れの発生を防止でき、また、基板内の隙間も
無くせる効果がある。

上記手段の（５）によれば、インナーリード部の少なく
とも一部を垂直に折り曲げ、グリーンシートの位置合わ
せに使用することにより、位置合せを確実にかつ容易に
行うことができる。

上記手段の（６）によれば、前項の垂直に折り曲げたイ
ンナーリード部を基板外部に突出させたことにより、電
気的なチェックピンまたは外部接続用端子として使用で
きる。

上記手段の（７）によれば、アウターリードを基板端部
より内側で垂直に折り曲げて使用することにより、この
多層配線基板を実装したときの実装スペースを小さくす
ることができる。

上記手段の（８）によれば、アウターリードの一部を放
熱フィンとして使用したことにより、放熱効果を高める
効果がある。

上記手段の（９）によれば、リードフレームの一部を板
状金属片に加工し、放熱フィンとして使用することによ
り、前項の効果をより高めることができる。

上記手段の（１０）によれば、前項の金属片を筒状にし
、その内部に冷媒を流すことにより、前項の効果をより
一層高めることができる。

上記手段の（１１）によれば、基板を凹状に成形したこ
とにより、搭載部品を凹部に実装でき１部品搭載時の位
置合わせ及び機械的な保護が容易となる。

上記手段の（１２）によれば、所望の形状の多層配線基
板が実現でき、電子装置の筐体に応じスペース効果の良
い多層配線基板とすることができる。

上記手段の（１３）によれば、上記各項で述べた多層配
線基板に電子部品を搭載することにより、それぞれの多
層配線基板の特徴を活かした混成ＩＣを実現することが
でき、信頼性が高く、しかも用途に応じた形状の混成Ｉ
Ｃとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例となる多層配線基板の斜視図
、第２図はその組立構成を示す斜視図、第３図は第１図
のＡ−Ａ’線断面図、第４図は他の実施例となる多層配
線基板の断面図、第５図は同じく本発明多層配線基板の
部分拡大断面図、第６図は同じく本発明多層配線基板の
他の実施例となる部分拡大断面図、第７図、第８図はイ
ンナーリード部先端の部分拡大図、第９図は他の実施例
となる多層配線基板の斜視図、第１０図は第９図の組立
構成を示す斜視図、第１１図はプリント板のスルーホー
ルに本発明の多層配線基板のリードをはんだ付けした他
の実施例となる部分拡大断面図、第１２図、第１３図は
放熱手段を備えた他の実施例となる多層配線基板の斜視
図、第１４図は同じく放熱手段を備えた他の実施例とな
る多層配線基板の部分斜視図、第１５図は本発明の多層
配線基板に電子部品を搭載実装した混成ＩＣの断面図、
第１６図は本発明の他の実施例となる多層配線基板の斜
視図である。 く符号の説明〉 １・・・グリーンシート、　　　２・・・導体、３・・
リードフレーム、　　　５・・位置合せ穴、６・・・位
置合せリード部、　　８・・・放熱フィン。 ９・・・冷媒、　　　　　　　１０・・・搭載電子部品
、２０・・・多層配線基板。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．配線導体回路の形成されたセラミックス基板と、前
   記回路を外部に対して電気的に接続するリードフレーム
   とを一体化した構造の多層配線基板において、前記基板
   は複数層の低温焼成セラミックス体からなり、前記複数
   層の低温焼成セラミックス体の間にサンドウィッチ状に
   リードフレームが挾み込まれ、そのインナーリード部が
   前記配線導体回路に電気的に接続されて一体構造を構成
   して成る多層配線基板。
2. ２．上記サンドウィッチ状に挾み込まれたリードフレー
   ムを複数枚上記低温焼成セラミックス体を介して互いに
   独立に積層して成る請求項１記載の多層配線基板。
3. ３．上記リードフレームのインナーリード部と上記低温
   焼成セラミックス体上に形成された配線導体回路との接
   続部を両者の面接触として成る請求項１記載の多層配線
   基板。
4. ４．上記リードフレームのインナーリード部の板厚を、
   先端に向って薄くして成る請求項１記載の多層配線基板
   。
5. ５．上記インナーリード部の先端の少なくとも一部を折
   曲させ、これを上記低温焼成セラミックス体となる前の
   グリーンシートの位置合せ用基準点として成る請求項１
   記載の多層配線基板。
6. ６．上記折曲させたインナーリード部先端を上記基板の
   外部に突出させ、これを電気的なチェックピンもしくは
   外部接続用端子として成る請求項５記載の多層配線基板
   。
7. ７．上記リードフレームの外部配線部と接続するアウタ
   ーリード部を上記基板端部より内側で折曲させて外部接
   続用の端子として成る請求項１記載の多層配線基板。
8. ８．上記アウターリードの一部を放熱フィンとして成る
   請求項１記載の多層配線基板。
9. ９．上記リードフレームの一部を板状金属片に加工して
   、放熱フィンとして成る請求項２記載の多層配線基板。
10. １０．上記板状金属片の少なくとも一部を筒状に加工し
    、前記筒の内部に冷媒を流す手段を設け、放熱効果を高
    めるようにして成る請求項９記載の多層配線基板。
11. １１．上記低温焼成セラミックス基板の電子部品搭載部
    に凹部を成形して成る請求項１もしくは２記載の多層配
    線基板。
12. １２．上記低温焼成セラミックス基板を形成する焼結前
    のグリーンシートの状態で、所望の形状に折り曲げ加工
    を施して焼結して成る請求項１もしくは２記載の多層配
    線基板。
13. １３．上記請求項１乃至１２何れか記載の多層配線基板
    に電子部品を搭載して成る混成ＩＣ。