JP2002368423A - セラミック基板 - Google Patents
セラミック基板Info
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Abstract
なカバー導体を印刷しなくても、該ビア導体の内部への
めっき液の浸入を防止できるようにする。 【解決手段】 低温焼成セラミック基板の表層のビア導
体13aの表面部をブラスト等の機械加工で緻密化して
緻密層16を形成することで、該ビア導体13aの表面
部の気密性を確保する。このビア導体13aの緻密層1
6の表面にNi/Auめっき19を施してパッド18を
形成する。また、基板表層のビア導体13aのうちの少
なくとも1つは、その下層のビア導体に一直線状に接続
する。この場合、基板表層のビア導体13aとその下層
のビア導体とを従来のように横方向にずらして配置しな
くても、基板表層のビア導体13aの気密性を緻密層1
6で確保できるので、基板表層のビア導体13aから基
板内部に湿気が侵入することを防止できる。
Description
るビア導体を有するセラミック基板に関するものであ
る。
電気的に接続するために、各セラミック層にビアホール
を形成し、各ビアホールに導体ペーストを充填してビア
導体を形成している。このビア導体は、セラミックと同
時焼成されるため、ビア導体とセラミックとの焼成収縮
挙動の違いが大きくなると、ビアホール周辺に過大な応
力が発生してクラック等が発生する原因となる。それ故
に、この焼成収縮挙動の違いによるビアホール周辺のク
ラック等を防止するため、ビア導体がポーラス(多孔
質)な構造となるように形成して、ビアホール周辺に発
生する応力を緩和するようにしている。
多層基板の表面には、フリップチップ等を実装するパッ
ド等を形成し、その表面をめっき処理するようにしてい
る。このため、基板表面にポーラスなビア導体の表面が
露出していると、めっき処理時にビア導体の内部にめっ
き液が浸入して残留してしまい、これが導体腐食の原因
となって接続信頼性を確保できない。
に緻密なカバー導体を印刷して、該ビア導体の内部への
めっき液の浸入を防ぐようにしている。しかし、このカ
バー導体は、ビア導体径に対して、印刷・加工精度上の
ずれを見込んで大きめの径に形成する必要があるため、
その分、カバー導体(パッド)のピッチを広くしなけれ
ばならず、最近のパッドピッチの狭ピッチ化、基板の小
型化、高密度実装化の要求に十分に対応することができ
ない。しかも、カバー導体(パッド)を印刷する印刷工
程が必要になると共に、緻密な導体ペーストが必要とな
り、材料コストも高くなる欠点がある。
ラミック多層基板に関しては、特に気密性が要求される
ため、図4に示すように、基板表層のビア導体1と、そ
の下層のビア導体2とを横方向にずらして両者が重なら
ないように配置し、両者を内層配線パターン3によって
接続することで、基板表層のビア導体1に侵入した湿気
等が下層のビア導体2に侵入しないようにしている。こ
のような構成では、上下のビア導体1,2の位置を横方
向にずらしたり、両者を接続する内層配線パターン3を
形成する配線スペースが必要となり、その分、基板サイ
ズを大きくする必要があり、基板の小型化、高密度実装
化の要求に十分に対応することができない。
ものであり、第1の目的は、基板表層に位置するビア導
体の表面に緻密なカバー導体を印刷しなくても、該ビア
導体の内部へのめっき液の浸入を防止できるようにする
ことであり、また、第2の目的は、ビア導体を狭いスペ
ースに効率的に配置することができるようにすることで
ある。
に、本発明のセラミック基板は、基板表層に位置するビ
ア導体の表面部を機械加工で緻密化した構成としたもの
である。このようにすれば、ビア導体の表面部のオープ
ンポア(空孔)を機械加工で塞いで気密性を確保するこ
とができるので、該ビア導体の表面に緻密なカバー導体
を印刷せずに、ビア導体の表面部をめっき処理してパッ
ドを形成しても、ビア導体の内部へのめっき液の浸入を
防ぐことができる。
の種類によっては、ビア導体の表面部をめっき処理せず
に、そのままパッドとして用いても良いが、低温焼成セ
ラミック基板のように、ビア導体をAg系の導体により
形成するセラミック基板では、Ag系のビア導体上に半
田を用いた実装を行った場合、Ag導体が半田中に溶解
してAg導体とセラミック基板との間の接合強度が低下
する“半田くわれ”が発生して、必要な接合強度が得ら
れない。
成する場合は、該ビア導体の表面部に、Ni/Au、N
i/Pd/Au、Ni/Pd、Cu/Au等のめっき処
理してパッドを形成するようにすると良い。
せる効果の他に、半田実装条件(温度、時間等)を幅広
く選択できると共に、部品交換(リペア)作業に耐え得
るという効果もある。Ag系のビア導体のみの場合は、
半田くわれが最小になるように条件を厳密にする必要が
あり、また、リペア作業等も難しい。
d、Ag−Ptを使用すれば、耐半田くわれ性は向上す
るが、この場合も、Ag系導体中に半田中のSnが拡散
して、Ag−Sn化合物が形成され、接合強度が低下す
るので、上記のめっき処理を行った方が良い。
に位置するビア導体の表面部を機械加工で緻密化し、該
ビア導体のうちの少なくとも1つを、その下層のビア導
体に一直線状に接続した構成としても良い。要するに、
本発明のように、基板表層のビア導体の表面部のオープ
ンポアを機械加工で塞いで気密性を確保すれば、基板表
層のビア導体とその下層のビア導体とを内層配線パター
ンを介さずに一直線状に接続しても、基板表層のビア導
体から基板内部に湿気等が侵入することを防止すること
ができる。これにより、従来(図4参照)のように上下
のビア導体の位置を横方向にずらす必要がなくなると共
に、両者を接続する内層配線パターンを形成する配線ス
ペースが不要となり、その分、基板サイズを小型化する
ことができる。
ク多層基板に適用した一実施形態を図1乃至図3に基づ
いて説明する。
ミック多層基板は、複数枚の低温焼成セラミックのグリ
ーンシート(セラミック層)11a,11bを積層して
800〜1000℃で焼成したものである。低温焼成セ
ラミックとしては、例えば、CaO−SiO2 −Al2
O3 −B2 O3 系ガラス:50〜65重量%(好ましく
は60重量%)とアルミナ:50〜35重量%(好まし
くは40重量%)との混合物を用いる。この他、MgO
−SiO2 −Al2 O3 −B2 O3 系ガラスとアルミナ
との混合物、或は、SiO2 −B2 O3 系ガラスとアル
ミナとの混合物、PbO−SiO2 −B2 O3 系ガラス
とアルミナとの混合物、コージェライト系結晶化ガラス
等の800〜1000℃で焼成できる低温焼成セラミッ
ク材料を用いても良い。
ビアホール12が形成され、各ビアホール12にビア導
体13a,13bが充填されている。各層のビア導体1
3a,13bは、例えばAg、Ag/Pd、Ag/P
t、Ag/Au等を主に含むAg系導体ペースト、或
は、Au系、Cu系等の低融点金属のペーストを用いて
形成されている。
するセラミック層11aには、表層配線パターン14が
Ag系、Au系、Cu系等の低融点金属のペーストの印
刷により形成され、基板内層に位置するセラミック層1
1bには、内層配線パターン15がAg系、Au系、C
u系等の低融点金属のペーストの印刷により形成されて
いる。ここで、基板表層とは、基板の上面層と下面層の
両方又はいずれか一方を意味する(以下、同じ)。
導体13aの表面部を機械加工で緻密化して緻密層16
(図1参照)を形成することで、該ビア導体13aの表
面部のオープンポアを塞いで気密性を確保している。ビ
ア導体13aの表面部を緻密化する機械加工としては、
例えばブラスト処理(湿式、乾式のいずれでも可)、バ
フ研磨、ポリッシュ等を採用すれば良い。
層に位置するビア導体13aのうちの少なくとも1つ
は、その下層のビア導体13bに一直線状に接続してい
る。また、図2に示すように、基板表層のフリップチッ
プ実装領域17に位置するビア導体13aは、パッド1
8として用いられる。このパッド18は、図1(a)に
示すように、ビア導体13aの表面部を機械加工で緻密
化して緻密層16を形成し、この緻密層16の表面に、
Niめっきを下地とするAuめっき(Ni/Auめっ
き)19を施して形成したものである。
層に位置するビア導体13aの表面部を機械加工で緻密
化して緻密層16を形成したので、ビア導体13aの表
面部の気密性を緻密層16によって確保することができ
る。従って、ビア導体13aの表面に緻密なカバー導体
を印刷せずに、ビア導体13aの表面部(緻密層16)
をめっき処理してパッド18を形成しても、ビア導体1
3aの内部へのめっき液の浸入を防ぐことができる。こ
れにより、ビア導体13aの表面に緻密なカバー導体を
印刷する印刷工程が不要になると共に、緻密な導体ペー
ストが不要となり、製造コストを低減することができ
る。
表面にNi/Auめっき19を施すだけであるから、パ
ッド18の径をビア導体13aの径とほぼ同じ大きさの
径にすることができて、パッド18のピッチを従来より
も狭くすることができ、基板の小型化、高密度実装化の
要求に十分に対応することができる。
によっては、ビア導体13aの表面部をめっき処理せず
に、そのままパッドとして用いるようにしても良いが、
ビア導体13aをAg系の導体により形成する場合は、
Ag系のビア導体13aに接合する半田中のSnがAg
を溶解して接合強度が低下する現象(半田くわれ)を防
止するために、本実施形態のように、Ag系のビア導体
13aの表面部をNi/Auめっき処理してパッド18
を形成するようにすると良い。このようにすれば、フリ
ップチップ等の半田バンプに対する接続信頼性の高いパ
ッド18を形成することができる。
ア導体13aの表面部のオープンポアを機械加工で塞い
で気密性を確保すれば、図2、図3に示すように、基板
表層のビア導体13aとその下層のビア導体13bとを
内層配線パターンを介さずに一直線状に接続しても、基
板表層のビア導体13aから基板内部に湿気等が侵入す
ることを防止することができる。これにより、従来(図
4参照)のように上下のビア導体13a,13bの位置
を横方向にずらす必要がなくなると共に、両者を接続す
る内層配線パターンを形成する配線スペースが不要とな
り、その分、基板サイズを小型化することができて、高
密度実装化の要求に十分に対応することができる。
ミック多層基板に適用したものであるが、1500℃以
上で焼成するアルミナ等の高温焼成セラミック多層基板
に本発明を適用しても良い。本発明を高温焼成セラミッ
ク多層基板に適用する場合には、セラミックと同時焼成
するビア導体と内層配線パターン等をMo、W等の高融
点金属のペーストで形成すれば良い。
理は、Ni/Auに限定されず、Ni/Pd/Au、N
i/Pd、Cu/Au等を用いても、同様の効果を得る
ことができる。
の請求項1によれば、基板表層に位置するビア導体の表
面部を機械加工で緻密化して気密性を確保するようにし
たので、ビア導体の表面に緻密なカバー導体を印刷せず
に、ビア導体の表面部をめっき処理しても、ビア導体の
内部へのめっき液の浸入を防ぐことができ、ビア導体の
表面に緻密なカバー導体を印刷する印刷工程が不要にな
ると共に、緻密な導体ペーストが不要となり、製造コス
トを低減することができる。
たビア導体の表面部をめっき処理してパッドを形成した
ので、パッドの径をビア導体の径とほぼ同じ大きさの径
にすることができて、パッドピッチを従来よりも狭くす
ることができ、基板の小型化、高密度実装化の要求に十
分に対応することができる。
基板において、ビア導体をAg系の導体により形成し、
その表面部を機械加工で緻密化してからめっき処理して
パッドを形成するようにしたので、半田くわれを防止し
て、フリップチップ等の半田バンプとパッドとの接続信
頼性を向上することができる。
たビア導体のうちの少なくとも1つを、その下層のビア
導体に一直線状に接続した構成としたので、気密性を確
保しながら、ビア導体を直列配置することができ、その
分、基板サイズを小型化することができて、高密度実装
化の要求に十分に対応することができる。
ッド部分の構造を示す拡大縦断面図、(b)は基板表層
のビア導体と表層配線パターンの接続構造を示す拡大縦
断面図
した縦断面図
す縦断面図
2…ビアホール、13a,13b…ビア導体、14…表
層配線パターン、15…内層配線パターン、16…緻密
層、17…フリップチップ実装領域、18…パッド、1
9…Ni/Auめっき。
Claims (4)
- 【請求項1】 基板表層に位置するビア導体の表面部を
機械加工で緻密化したことを特徴とするセラミック基
板。 - 【請求項2】 前記ビア導体の表面部をめっき処理して
パッドを形成したことを特徴とする請求項1に記載のセ
ラミック基板。 - 【請求項3】 焼成温度が800〜1000℃の低温焼
成セラミックで形成されたセラミック基板において、 前記ビア導体をAg系の導体により形成し、その表面部
を機械加工で緻密化してからめっき処理してパッドを形
成したことを特徴とする請求項2に記載のセラミック基
板。 - 【請求項4】 多層のセラミック基板において、 基板表層に位置するビア導体の表面部を機械加工で緻密
化し、該ビア導体のうちの少なくとも1つを、その下層
のビア導体に一直線状に接続したことを特徴とする請求
項1乃至3のいずれかに記載のセラミック基板。
Priority Applications (1)
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- 2001-06-05 JP JP2001169951A patent/JP4686907B2/ja not_active Expired - Fee Related
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