CN103828038A - 布线基板、电子装置及电子模块 - Google Patents

布线基板、电子装置及电子模块 Download PDF

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Abstract

本发明提供安装可靠性高的布线基板、使用该布线基板的电子装置及电子模块。本发明的布线基板具备：具有包含切口部(3)的侧面的绝缘基板(2)；从切口部(3)的内表面设置到绝缘基板(2)的下表面的外部电极(4)，切口部(3)到达绝缘基板(2)的下端，切口部(3)的内表面的下端部向切口部(3)的内侧方向突出。

Description

布线基板、电子装置及电子模块
技术领域
本发明涉及搭载有例如电子部件的布线基板、使用该布线基板的电子装置及电子模块。 
背景技术
以往，作为用于搭载例如半导体元件、传感器元件、电容元件或压电振子等电子部件的布线基板，通常构成为在长方体状等的绝缘基体的主面(通常为上表面)设有电子部件的搭载部，从绝缘基体的侧面到下表面地设有布线导体。在将包含布线基板的电子装置通过钎料接合于安装基板的情况下，该布线导体成为外部电极部分。 
在先技术術文献 
专利文献 
专利文献1：日本特开平5-183066号公报 
发明内容
发明要解决的课题 
近年来，随着电子装置的小型化，布线基板的外部端子部分的尺寸变小，由钎料进行的布线基板相对于安装基板的接合强度降低，包含布线基板的电子装置的安装可靠性降低。 
用于解决课题的方案 
本发明的一方案的布线基板具备绝缘基板和设于绝缘基板的外部电极。绝缘基板具有包含切口部的侧面。切口部到达绝缘基板的下端。外部电极从切口部的内表面设置到绝缘基板的下表面。切口部的内表面的下端部向切口部的内侧方向突出。 
根据本发明的另一方案，电子装置具备上述结构的布线基板和搭载于布线基板的电子部件。 
根据本发明的另一方案，电子模块具备上述结构的电子装置和通过钎料与电子装置接合的安装基板。钎料设于切口部的内表面的突出的部分的上表面。 
发明效果 
在本发明的一方案的布线基板中，通过切口部的内表面的下端部向切口部的内侧方向突出，从而在利用钎料将包含布线基板的电子装置接合于安装基板的情况下，钎料容易积存在切口部内，因此，本发明的一方案的布线基板能实现提高了安装可靠性的电子装置。 
根据本发明的另一方案，电子装置具备上述结构的布线基板，从而提高了安装可靠性。 
根据本发明的另一方案，电子模块具备上述结构的电子装置，钎料设于切口部的内表面的突出的部分的上表面，从而提高了布线基板的安装可靠性。 
附图说明
图1(a)是表示本发明的第一实施方式的电子装置的俯视图，(b)是图1(a)所示的电子装置的B部的放大立体图，(c)是表示将图1(a)所示的电子装置接合于安装基板而成的电子模块的A-A线处的截面的剖视图。 
图2(a)是表示本发明的第一实施方式的电子装置的变形例的俯视图，(b)是图2(a)所示的电子装置的B部的放大立体图，(c)是表示将图2(a)所示的电子装置接合于安装基板而成的电子模块的A-A线处的截面的剖视图。 
图3(a)是表示本发明的第一实施方式的电子装置的另一变形例的俯视图，(b)是图3(a)所示的电子装置的B部的放大立体图，(c)是表示将图3(a)所示的电子装置接合于安装基板而成的电子模块的A-A线处的截面的剖视图。 
图4(a)是表示本发明的第二实施方式的电子装置的俯视图，(b)是图3(a)所示的电子装置的B部的放大立体图，(c)是表示将图3(a)所示的电子装置接合于安装基板而成的电子模块的A-A线处的截面的剖 视图。 
图5是表示本发明的第二实施方式的布线基板的制造方法中的陶瓷生片(ceramic green sheet)的冲裁方法的剖视图。 
图6(a)是表示本发明的第三实施方式的电子装置的俯视图，(b)是图5(a)所示的电子装置的B部的放大立体图，(c)是表示将图5(a)所示的电子装置接合于安装基板而成的电子模块的A-A线处的截面的剖视图。 
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的几个例示的实施方式。 
(第一实施方式) 
参照图1～3来说明本发明的第一实施方式的电子装置。本实施方式的电子装置包括布线基板1和搭载于布线基板1的电子部件E。 
布线基板1包括绝缘基板2和设于绝缘基板2的外部电极4。 
绝缘基板2具有包括切口部3的侧面。 
绝缘基板2在上表面具有用于搭载半导体元件等电子部件E的搭载部1a，该绝缘基板2例如通过上下层叠多个由氧化铝质烧结体、多铝红柱石质烧结体、碳化硅质烧结体、氮化铝质烧结体、氮化硅质烧结体、玻璃陶瓷烧结体等电绝缘性陶瓷、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酯树脂及以四氟化乙烯树脂为代表的氟系树脂等树脂(塑料)构成的大致四方形的绝缘层而形成。 
在绝缘基板2例如由氧化铝质烧结体构成的情况下，通过如下方式来制作：在氧化铝的粉末中添加氧化硅·氧化镁·氧化钙等烧结助剂，再添加混合适当的有机粘结剂·溶剂等而做成泥浆物，采用刮刀法或辊压延法将该泥浆物做成生片(胚片)，然后，对该生片实施适当的冲裁加工而加工成大致四方形状，并且将大致四方形状的生片层叠多张进行烧成。 
另外，在绝缘基板2例如由树脂构成的情况下，可以通过使用能成形为规定形状的模具并利用传递模塑法或注射模塑法等进行成形来形成。另外，例如也可以像玻璃环氧树脂那样通过使树脂含浸在由玻璃纤维构成的基材中而成。在该情况下，可以通过使环氧树脂的前驱体含浸在由玻璃纤 维构成的基材中并使该环氧树脂前驱体在规定温度下热固化来形成。 
在该绝缘基板2中，从切口部3的内表面到绝缘基板2的下表面地覆盖形成有外部电极4，而且，从搭载电子部件E的上表面到侧面的外部电极4地覆盖形成有包含过孔(via hole)导体、通孔(through hole)导体等贯通导体的布线导体。在绝缘基板2由陶瓷构成的情况下，外部电极4及布线导体由钨(W)、钼(Mo)、锰(Mn)、银(Ag)、铜(Cu)等金属粉末构成，通过在绝缘基板2用的陶瓷生片上利用网版印刷法等以规定形状印刷外部电极4及布线导体用的导体膏剂，并与陶瓷生片同时地进行烧成而形成在绝缘基板2的规定位置处。内部导体中的沿厚度方向贯通陶瓷生片的贯通导体通过印刷导体膏剂而填充形成于陶瓷生片的贯通孔即可。这样的导体膏剂通过在钨(W)、钼(Mo)、锰(Mn)、银(Ag)、铜(Cu)等金属粉末中添加适当的溶剂及粘结剂并进行混炼，从而调整为适当的粘度而制作成。需要说明的是，为了提高与绝缘基板2的接合强度，也可以包含玻璃、陶瓷。 
另外，在绝缘基板2由树脂构成的情况下，外部电极4及布线导体由铜、金、铝、镍、铬、钼、钛及它们的合金等金属材料构成。例如，通过在由玻璃环氧树脂构成的树脂片上转印加工为布线导体形状的铜箔，将被转印了铜箔的树脂片层叠并利用粘接剂粘接在一起而形成。内部导体中的沿厚度方向贯通树脂片的贯通导体通过利用导体膏剂的印刷、镀敷法覆盖形成于在树脂片形成的贯通孔的内表面或填充贯通孔而形成即可。另外，可以使金属箔、金属柱与由树脂构成的绝缘基板一体化或者通过溅射法、蒸镀法、镀敷法等覆盖于绝缘基板2而形成。 
切口部3到达绝缘基板2的下端，切口部3的内表面的下端部形成为向切口部3的内侧方向突出。需要说明的是，切口部3的内表面的下端部向切口部3的内侧方向突出是指：如图1(a)所示的电子装置的D部的虚线箭头所示，俯视看切口部3的内表面的下端部从切口部3的内表面向切口部3的中心方向突出。 
外部电极4如图1～3以及后述的图4、图6的各图(a)、(b)的点状图案所示，从切口部3的内表面设置到绝缘基板2的下表面。外部电极4通过焊锡等钎料11与形成于安装基板12的电极焊盘电连接。 
电子部件E搭载于布线基板1的上表面。电子部件E的搭载方法为引线接合或倒装连接，在图1～3以及后述的图4、图6中，示出了基于引线接合的连接结构。 
在本实施方式的布线基板1中，具备具有包含切口部3的侧面的绝缘基板2、及从切口部3的内表面设置到绝缘基板2的下表面的外部电极4，切口部3到达绝缘基板2的下端，切口部3的内表面的下端部向切口部3的内侧方向突出。 
这样，通过切口部3的内表面的下端部向切口部3的内侧方向突出，从而在利用钎料11将包含布线基板1的电子装置接合于安装基板12的情况下，钎料11容易积存在切口部3内，因此，能利用钎料11形成大的弯月面，另外，钎料11设于切口部3的内表面的突出的部分的上表面，而使构成布线基板1的外部电极4和形成于安装基板12的电极焊盘的接合强度大，因而本实施方式的一方案的布线基板1能实现提高了安装可靠性的电子装置。 
另外，如图1、2以及后述的图4、图6所示，在切口部3的内表面的突出的部分的下表面与绝缘基板2的下表面位于同一平面上的情况下，在利用钎料11将包含布线基板1的电子装置接合于安装基板12时，在切口部3的内表面的突出的部分与安装基板12之间形成的钎料11为足够量，其结果是，钎料11大量地积存在切口部3的内表面的突出的部分的上表面，能形成大的弯月面，因此优选。 
需要说明的是，关于该切口部3的内表面的下端部向切口部3的内侧方向突出的结构，可以如图1所示那样，在切口部3的内表面突出的部分与绝缘基板2的位于侧面的部分之间具有空间，也可以如图2所示那样，切口部3的内表面的下端部到达绝缘基板2的侧面的未形成切口部3的部位，并且形成有与切口部3成为大致同心圆的贯通孔。需要说明的是，在切口部3的内表面的下端到达绝缘基板2的侧面的未形成切口部3的部位、且形成有与切口部3成为大致同心圆的贯通孔的情况下，由于切口部3的内表面的下端到达绝缘基板2的侧面的未形成切口部3的部位，因此，突出的部分大，钎料11更容易积存在切口部3内，能利用钎料11形成更大的弯月面，因此，构成布线基板1的外部电极4与形成于安装基板12的 电极焊盘的接合强度更大，因而优选。 
另外，如图3所示，也可以在切口部3的内表面突出的部分与切口部3的内表面的下端之间具有空间。需要说明的是，在切口部3的内表面突出的部分与切口部3的内表面的下端之间具有空间的情况下，钎料11容易积存在突出的部分的下侧，因此，构成布线基板1的外部电极4与形成于安装基板12的电极焊盘的接合强度更大，因而优选。 
接下来，说明本实施方式的布线基板1的制造方法。 
绝缘基板2由例如氧化铝(Al2O3)质烧结体构成，在其上表面具有搭载电子部件E的搭载部1a。在该绝缘基板2由主成分为氧化铝(Al2O3)的氧化铝质烧结体构成的情况下，在Al2O3的粉末中添加二氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)等粉末作为烧结助剂，再添加适当的粘结剂、溶剂及可塑剂，接着对它们的混合物进行混炼而做成浆料状。然后，利用以往周知的刮刀法等成形方法获得多腔用的陶瓷生片。 
使用该陶瓷生片并通过以下的(1)～(5)的工序来制作布线基板1。 
(1)构成切口部3的部位及构成突出部5的部位的使用冲裁模具的冲裁工序。 
(2)用于分别形成外部电极4及布线导体的导体膏剂的印刷涂敷工序，该外部电极4从形成于绝缘基板2侧面的切口部3的内表面形成到绝缘基板2的下表面，该布线导体从搭载电子部件E的上表面形成到侧面的外部电极4，包含过孔导体、通孔导体等贯通导体。 
(3)将构成各绝缘层的陶瓷生片层叠来制作陶瓷生片层叠体的工序。 
(4)将该陶瓷生片层叠体切断分离为构成各绝缘基板2的层叠体，对它们进行烧成而获得具有各外部电极4的烧结体的工序。 
(5)在外部电极4的表面覆盖用于保护外部电极4以防氧化且使钎焊容易进行的金属镀敷层的工序。 
该布线基板1能利用多腔一并制作，因此，与在由陶瓷构成的基板上设置金属制的框体这种类型的半导体封装件相比，能以低成本制作，具有高通用性。 
在此，陶瓷生片的构成突出部5的贯通孔的形成方法可以是使用切去了局部的冲裁模具对陶瓷生片进行冲裁以在冲裁后形成突出部5。 
接下来，向陶瓷生片的构成切口部3的贯通孔的内表面涂敷导体膏剂不限于网版印刷法等印刷法，也可以利用笔涂法等在陶瓷生片层叠体切断后出现的切口部3的内表面进行涂敷，但笔涂法缺乏实用性，因此，利用网版印刷法填充导体膏剂之后以适当的压力吸引导体膏剂来形成的方法为好。 
另外，通过对从陶瓷生片层叠体切出的各层叠体进行烧成，从而烧成且覆盖形成各外部电极4。即，切口部3的内表面的外部电极4以5～25μm的厚度形成，另外，与电子部件E电连接的输入输出端子的布线导体以5～25μm的厚度形成。 
另外，为了保护各外部电极4，防止氧化且容易牢固地进行向各外部电极4上的钎焊，在外部电极4的表面覆盖厚度0.5～10μm的Ni镀层或者依次覆盖该Ni镀层及厚度0.5～2μm的金(Au)镀层为好。 
在本实施方式的布线基板1中，通过切口部3的内表面的下端部向切口部3的内侧方向突出，由此在利用钎料11将包含布线基板1的电子装置接合于安装基板12的情况下，钎料11容易积存在切口部3内，并且钎料11设于切口部3的内表面的突出的部分的上表面，因此，布线基板1能实现提高了安装可靠性的电子装置。 
在本实施方式的电子装置中，通过具备上述结构的布线基板1来提高安装可靠性。 
在本实施方式的电子模块中，具备上述结构的电子装置，钎料11设于切口部3的内表面的突出的部分的上表面，由此提高了布线基板1的安装可靠性。 
(第二实施方式) 
参照图4、5来说明本发明的第二实施方式的电子装置。在本实施方式的电子装置中，与第一实施方式的不同点在于切口部3的内表面的下端部的结构。在第一实施方式中，例如图1(c)所示，在纵剖视下为切口部3的内表面的下端部从切口部3的内表面垂直地突出的结构，但在本实施方式中，为切口部的内表面以切口部的内径随着朝向切口部的下端而逐渐变小的方式突出的结构。 
在本实施方式的电子装置中，将切口部3的内表面突出而形成的突出 部5处的切口部3的内表面与绝缘基板2的下表面所成的角度设为θ时，45度≤θ≤70度为好。当θ为45度以上时，不会使突出部5的厚度薄，而且不易因对布线基板1进行处理时的外力而在突出部5产生裂纹、豁口等。当θ为70度以下时，在利用钎料11将包含布线基板1的电子装置接合于安装基板12的情况下，钎料11能积存在切口部3内，能使布线基板1与安装基板12的接合强度足够。通过使θ在上述范围内，由此在利用钎料11将包含布线基板1的电子装置接合于安装基板12的情况下，钎料11容易积存在切口部3内，并且能形成钎料11的足够的弯月面，能获得大的接合强度。 
另外，切口部3的内表面以切口部3的内径随着朝向切口部3的下端而逐渐变小的方式突出的构成突出部5的贯通孔以形成于陶瓷生片2a的贯通孔的内壁从陶瓷生片2a的一主面朝向另一主面以45～70度的角度θ扩宽的方式形成。这样，通过贯通孔的内壁以从陶瓷生片2a的一主面朝向另一主面以45～70度的角度θ扩宽的方式形成，由此能使贯通孔的内壁形成为相对于绝缘基板2的下表面以45～70度的角度θ向外侧扩宽。 
为了这样地将贯通孔的内壁以从陶瓷生片2a的一主面朝向另一主面以45～70度的角度θ扩宽的方式形成，如图5的用于说明贯通孔的冲裁方法的剖视图所示，将冲裁模具的冲头6与冲模7之间的间隙C设定得大为好。例如，在陶瓷生片2a的厚度为0.5mm左右的情况下，使模具的间隙C为0.2～0.5mm左右为好。这样，能使角度θ为45～70度。需要说明的是，当角度θ小于45度时，存在难以以那样的角度θ稳定且高效率地形成贯通孔的内壁这样的趋势。 
在本实施方式的布线基板1中，切口部3的内表面以切口部3的内径随着朝向切口部3的下端而逐渐减小的方式突出，从而在利用钎料11将包含布线基板1的电子装置接合于安装基板12的情况下，钎料11容易积存在切口部3内，并且容易形成钎料11的足够的弯月面，钎料附着在倾斜面，且钎料11设于切口部3的内表面的突出的部分的上表面，从而能获得大的接合强度。 
在本实施方式的电子装置中，通过具备上述结构的布线基板1，从而提高了安装可靠性。 
在本实施方式的电子模块中，具备上述结构的电子装置，钎料11设于切口部3的内表面的突出的部分的上表面，从而提高了布线基板1的安装可靠性。 
(第三实施方式) 
参照图6来说明本发明的第三实施方式的电子装置。在本实施方式的电子装置中，与第一、第二实施方式的不同点在于切口部3的内表面的下端部的结构。在本实施方式中为切口部的内表面以切口部的内径随着朝向切口部的下端而阶梯性地变小的方式突出的结构。 
切口部3的内表面以切口部3的内径随着朝向切口部3的下端而阶梯性地变小的方式突出的构成突出部5的贯通孔如图5所示那样，以切口部3的内径随着朝向切口部3的下端而阶梯性地变小的方式形成为台阶状。 
另外，就切口部3的内表面以切口部3的内径随着朝向切口部3的下端而阶梯性地变小的方式突出的构成突出部5的贯通孔而言，准备在各陶瓷生片形成的贯通孔的内径不同的陶瓷生片，以构成切口部3的部位的内径随着朝向构成切口部3的部位的下端而阶梯性地变小的方式呈台阶状层叠。这样，通过准备贯通孔的内径形成为不同的陶瓷生片，并以构成切口部3的部位的内径随着朝向构成切口部3的部位的下端而阶梯性地变小的方式层叠，由此能形成为切口部3的内径随着朝向切口部3的下端而阶梯性地变小。 
在本实施方式的布线基板1中，切口部3的内表面以切口部3的内径随着朝向切口部3的下端而阶梯性地变小的方式突出，从而在利用钎料11将包含布线基板1的电子装置接合于安装基板12的情况下，能够利用切口部3的内表面的台阶状的凹凸来牢固地接合，而且钎料11容易积存在切口部3内，并且能形成钎料11的足够的弯月面，而且钎料11设于切口部3的内表面的突出的部分的上表面，能获得大的接合强度。 
在本实施方式的电子装置中，通过具备上述结构的布线基板1，从而提高了安装可靠性。 
在本实施方式的电子模块中，通过具备上述结构的电子装置，钎料11设于切口部3的内表面的突出的部分的上表面，从而提高了布线基板1的安装可靠性。 
符号说明 
1·····布线基板 
1a····搭载部 
2·····绝缘基板 
3·····切口部 
4·····外部电极 
5·····突出部 
11·····钎料 
12·····安装基板 。

Claims (7)

1.一种布线基板，其特征在于，具备：
具有包含切口部的侧面的绝缘基板；
从所述切口部的内表面设置到所述绝缘基板的下表面的外部电极，
所述切口部到达所述绝缘基板的下端，
所述切口部的所述内表面的下端部向所述切口部的内侧方向突出。
2.根据权利要求1所述的布线基板，其特征在于，
所述切口部的所述内表面的突出的部分的下表面与所述绝缘基板的所述下表面处于同一平面上。
3.根据权利要求1所述的布线基板，其特征在于，
在所述切口部的所述内表面的突出的部分与所述切口部的所述内表面的下端之间具有空间。
4.根据权利要求1所述的布线基板，其特征在于，
所述切口部的所述内表面的突出的部分的内径随着朝向所述切口部的下端而逐渐变小。
5.根据权利要求1所述的布线基板，其特征在于，
所述切口部的所述内表面的突出的部分的内径随着朝向所述切口部的下端而阶梯性地变小。
6.一种电子装置，其特征在于，具备：
权利要求1所述的布线基板；
搭载于该布线基板的电子部件。
7.一种电子模块，其特征在于，具备：
权利要求6所述的电子装置；
通过钎料与该电子装置接合的安装基板，
所述钎料设于所述切口部的所述内表面的突出的部分的上表面。
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