JP2004111803A - セラミック配線基板、それを用いた部品実装済み配線基板、及びそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パッドの半田接合の確実性を損なうことなく、半田ブリッジングを効果的に防止できるセラミック配線基板を提供する。
【解決手段】セラミック配線基板は、電子部品１００を半田接続部１０２を介して面実装するために、基板本体３の主表面に、各々金属配線層と導通する基板側端子パッド１５５が複数配列した形で形成される。基板側端子パッド１５５は、最表層部を形成する第一金属層１５５ａと、該第一金属層１５５ａに対し内層側に接して形成される該第一金属層１５５ａよりも卑な金属よりなる第二金属層１５５ｎとを有する。基板側端子パッド１５５の主表面には第一金属層１５５ａよりなる半田結合領域１５６が形成され、さらに、該半田結合領域１５６の周囲にて第一金属層１５５ａを溝状又は孔列状に除去することにより第二金属層１５５ｎを露出させ、かつその露出した第二金属層１５５ｎの表面を酸化皮膜１５８で覆うことにより半田ブロック部１５７が形成されている。
【選択図】　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、セラミック配線基板、それを用いた部品実装済み配線基板、及びそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００１−０４４３２３号公報
【０００３】
従来、配線基板、例えば、ＬＳＩやＩＣあるいはディスクリート部品などの半導体部品を搭載したり、あるいは基板内部に種々の厚膜印刷素子を作りこんだりした配線基板として、比較的高密度の配線が可能な多層セラミック配線基板が多用されている（例えば特許文献１等を参照）。この多層セラミック配線基板はセラミック誘電体層と金属配線層とを交互に積層したものであり、必要に応じてその表面に半導体部品が実装される。このようなセラミック配線基板は、例えば移動体通信機器をはじめとする高周波機器に多用され、特に携帯電話や無線ＬＡＮあるいは光通信インターフェース等の分野での需要増加が著しい。
【０００４】
上記のようなセラミック基板に部品を実装する場合は、部品側端子パッドと基板側端子パッドとを、半田バンプを挟む形で位置合わせして、リフローすることによりなされる。近年、上記のような高周波機器においては、高性能化及び多機能化の流れを受けて、使用するセラミック基板の配線が複雑化し、また、実装されるＬＳＩやＩＣの集積度も加速度的に増大している。当然、限られたスペース内に必要な機能を盛り込むために、小型化の要求も厳しくなっている。その結果、基板側端子パッドの数が増え、パッド形成間隔（ピッチ）は縮小の一途をたどっている。また、基板主表面上には、基板側端子パッドに近接して、配線部などのパッド以外の導体部が形成されることもあり、その間隔も縮小傾向にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種のセラミック基板では、従来、パッドに対する半田濡れを改善することにより、部品実装の確実性を高めようとしていた。パッドの半田濡れは、例えばパッドの半田接合面にＡｕメッキを施すことにより大幅に改善される。しかし、上記のようにパッドや他の導体部の配置間隔が小さくなった場合は、濡れ性が良好であることが一概に有利であるとは限らなくなってきた。すなわち、Ａｕは腐食電位が極端に高いため、不働態酸化膜がほとんど形成されない。従って、図１４に示すように、金メッキ層１５５ａの表面の半田濡れ角θは小さく、溶融した半田の流れも非常に起こりやすい。その結果、パッド形成間隔が小さくなると、金メッキ層１５５ａ上を流れた半田がパッド外の領域にはみ出して、隣のパッドや配線などの導体部との間で短絡を起すことがある。このような現象は半田ブリッジングと呼ばれ、部品実装不良に直結する。つまり、半田接合の確実性を高めるためにパッドの半田濡れ性を改善すると、半田ブリッジングの発生頻度も高くなるため、パッドのファインピッチ化や配線の高集積化に対応できなくなるジレンマを生ずるのである。
【０００６】
本発明の課題は、パッドの半田接合の確実性を損なうことなく、半田ブリッジングを効果的に防止できるセラミック配線基板と、それを用いた部品実装済み配線基板、及びそれらの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記の課題を解決するために、本発明のセラミック配線基板は、
セラミック誘電体層と金属配線層とが積層された基板本体と、
電子部品を半田接続部を介して面実装するために、基板本体の主表面に形成された、金属配線層と導通する基板側端子パッドとを有し、
基板側端子パッドは、最表層部を形成する第一金属層と、該第一金属層に対し内層側に接して形成される該第一金属層よりも卑な金属よりなる第二金属層とを有し、基板側端子パッドの主表面には第一金属層よりなる半田結合領域が形成され、さらに、該半田結合領域の周囲にて第一金属層を溝状又は孔列状に除去することにより第二金属層を露出させ、かつその露出した第二金属層の表面を酸化皮膜で覆うことにより半田ブロック部が形成されたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の部品実装済み配線基板は、
上記本発明のセラミック配線基板と、
部品側端子パッドを有し、基板側端子パッドに該部品側端子パッドが半田接続部を介して接続されることにより、セラミック配線基板の基板本体の主表面に面実装された電子部品と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の部品実装済み配線基板の製造方法は、上記本発明の部品実装済み配線基板を製造するために、本発明のセラミック配線基板の基板側端子パッドに、電子部品の部品側端子パッドを半田を介して対向配置し、その後リフロー熱処理することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のセラミック配線基板の製造方法は、
セラミック誘電体層と金属配線層とが積層された基板本体の主表面に、最表層部を形成する第一金属層と、該第一金属層に対し内層側に接して形成される該第一金属層よりも卑な金属よりなる第二金属層とを有するパッド予備体を形成し、該パッド予備体の主表面にて第一金属層を、半田結合領域として予定された領域の周囲に沿って溝状又は孔列状に除去することにより、第二金属層の露出領域を形成し、
次いで第二金属層の露出領域の表面を酸化処理して、露出領域を酸化皮膜で覆うことにより、パッド予備体を、第一金属層よりなる半田結合領域と、該半田結合領域の周囲に形成された第二金属層の露出領域よりなり、かつ該露出領域の表面を酸化皮膜で覆った半田ブロック部と、を有する基板側端子パッドを形成することを特徴とする。
【００１１】
上記本発明によると、部品実装のためのリフロー時に、個々の基板側端子パッドの半田接合は半田結合領域にてなされる一方、その周囲には、半田濡れ性の小さい酸化皮膜よりなる半田ブロック部が形成されているので、半田結合領域より外に向かう半田の流動が該半田ブロック部にて阻止される。その結果、パッドがファインピッチ化したり、基板主表面にて配線などの導体部がパッドに近接して形成される場合にも、半田ブリッジングの発生を効果的に抑制することができる。また、部品実装前に、基板側端子パッド上に半田ペーストによりバンプパターンを形成し、これをリフロー熱処理して半田バンプとする工程を実施することもできるが、このバンプ用のリフロー時にも同様に半田ブリッジングを抑制することができる。この場合、バンプとなる溶融半田は、半田ブロック部の作用により半田結合領域上に規制され、その形状と体積の安定化を図ることができる。その結果、特に、複数の半田バンプを形成する場合は、それら半田バンプの平坦度（あるいはコプラナリティー）が向上し、部品実装時の端子間接続不良の発生率を大幅に軽減できる。
【００１２】
そして、基板側端子パッド（パッド予備体）を、表面側から第一金属層と、該第一金属層より卑な第二金属層との少なくとも２層構造とすることにより、第一金属層の半田結合領域となる部分の周囲においてのみ、第一金属層を選択的に除去して第二金属層の露出領域を形成し、その露出領域を酸化処理することで、半田ブロック部をなす酸化皮膜を容易にかつ確実に形成することができる。そして、溝状又は孔列状の半田ブロック部は、半田結合領域の周囲に沿って溝状又は孔列状にパターニングすることにより、容易にかつ高精度に形成することができる。
【００１３】
特に、ある基板側端子パッドに対し、他のパッドや配線部など、該基板側端子パッドに最も近い導体部までの距離が２００μｍ以下（下限値は例えば８０μｍ程度）に設定されている場合、半田ブリッジングの発生が従来著しかったが、本発明の適用によりこれを効果的に抑制することができる。
【００１４】
半田ブロック部は、リフロー時において基板側端子パッドから流出しようとする溶融半田に対し、十分なブロック力を有していなければならない。溶融半田の流出力は、基板側端子パッド上の半田の体積が大きいほど、換言すれば基板側端子パッドが大きいほど大きくなるので、パッド寸法に応じて半田ブロック部の幅も増加させることが望ましいといえる。また、半田ブロック部の半田濡れ性が小さいほど小幅でも大きな半田ブロック力を確保できる。高集積化及び小型化の進む近年のセラミック配線基板においては、基板側端子パッドのパッド寸法（主表面の面積を円換算した直径にて定義する）をＤとして、Ｄは２００μｍ以下のもの（下限値は例えば８０μｍ程度）が主流となってきている。この場合、半田ブロック部として後述のＮｉ系酸化皮膜を用いる場合、その幅をＷとして、Ｗ／Ｄを０．１以上０．２５以下に設定することが望ましい。Ｗ／Ｄが０．１未満では半田ブロック効果が十分でなくなる場合があり、０．２５を超えるとパッド上の半田結合領域が小さくなりすぎて、半田接続不良等を起しやすくなる場合がある。なお、半田ブロック部の幅Ｗは、基板側端子パッドの主表面上に、該主表面の幾何学的重心位置を中心とする極座標を設定したとき、その動径方向に測定した幅をいい、角度方向に幅Ｗが変動する場合は、その平均値にて表すものとする。
【００１５】
第二金属層の溝状又は孔列状のパターニングは、レーザービームを用いれば容易にかつ高精度に行なうことができる。また、酸化処理は、酸素含有雰囲気中にて行なう酸化熱処理とすることで、上記の酸化皮膜をより簡便に形成できる。
【００１６】
第一金属層は、Ａｕを主成分とするＡｕ系金属層とすることができる。第二金属層はＮｉを主成分とするＮｉ系金属層であり、酸化皮膜がＮｉ酸化物を主成分とするＮｉ系酸化物層とすることができる。本明細書において主成分とは、質量含有率の最も高い成分をいう。Ａｕ系金属層はＡｕ又はＡｕ合金にて構成でき、Ｎｉ系金属層はＮｉ又はＮｉ合金にて構成できる。Ａｕ系金属層は半田との濡れ性が特に良好であり、半田結合領域の形成主体として好適に使用できる。また、周知のＡｕメッキ処理（電解メッキ又は無電解メッキ）により形成も極めて容易である。他方、Ｎｉ系金属層は、これを酸化して得られるＮｉ系酸化物の半田との濡れ性が特に小さく、半田ブロック部の形成主体として好適に使用できる。また、周知のＮｉメッキ処理（電解メッキ又は無電解メッキ）により形成も極めて容易である。さらに、レーザービームを用いて第二金属層のパターニングを行なう場合は、Ａｕの融点がＮｉの融点よりも相当低いため、Ａｕ系金属よりなる第一金属層を選択的に除去することが容易である。
【００１７】
Ｎｉ系酸化物層は、Ｎｉ系金属層の酸化熱処理により容易に形成することができる。その熱処理温度は２００℃以上とするのがよい。熱処理温度が２００℃未満になると、半田ブロック部として機能しうる厚さのＮｉ系酸化物層を十分に形成することが困難になるか、又は形成できても非常な長時間を要し、製造能率の低下につながる。他方、熱処理温度の上限は、当然のことながら、Ｎｉ系金属層の融点と、セラミック誘電体層の融点もしくは軟化点とのうち、低い方の温度よりも低温に設定される。安定で緻密なＮｉ系酸化物層を形成するには、４００℃以下で熱処理を行なうことがより望ましい。焼成が高温でなされるセラミック配線基板では、酸化熱処理の温度も高温化できるので、半田ブロック部として十分な厚さの酸化物層を容易に形成できる利点がある。
【００１８】
なお、熱処理雰囲気は、酸素含有雰囲気（酸素ガスを含有する雰囲気（例えば空気）のほか、水蒸気など、酸素原子を含む分子構造を有したガスを含有する雰囲気であってもよい）を使用する。Ｎｉ系酸化物層の形成を能率的に行なうには、その酸素濃度を５００ｐｐｍ以上に設定することが望ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明のセラミック配線基板の一実施例である高周波用多層セラミック配線基板（以下、単に基板ともいう）２の外観を示し、図２はその断面を模式的に示すものである。基板２はセラミック誘電体層５０と金属配線層３０とが積層された基板本体３を有し、その主表面には、電子部品１００を、半田接続部１０２を介して面実装するための基板側端子パッド１５５が、複数配列した形で形成されている。各基板側端子パッド１５５は、各々金属配線層３０とビア３５を介して導通する。また、各金属配線層３０同士も、セラミック誘電体層５０を厚さ方向に貫く層間ビア１３５により互いに電気的に接続される。
【００２０】
他方、電子部品１００は部品側端子パッド１０１を有し、基板側端子パッド１５５にこれら部品側端子パッド１０１が半田接続部１０２を介して接続されることにより、セラミック配線基板２の基板本体３の主表面に面実装され、基板２とともに部品実装済み配線基板１を構成する。電子部品１００は、例えばＩＣやＬＳＩなど、部品側端子パッド１０１を多数有した半導体集積回路部品であり、基板本体３の主表面上には、それら部品側端子パッド１０１に対応する複数の基板側端子パッド１５５が、図３に示すように、縦横所定の間隔で配列したパッドアレー１５４を形成している。なお、電子部品は、あるいはトランジスタ、ＦＥＴ、ダイオード、コンデンサ、コイルなどのディスクリート部品を含むものであってもよい。
【００２１】
本実施形態の基板２では、金属配線層３０は高周波伝送線路の要部をなし、ノイズ防護用のシールド部として機能する接地導体層５６ａ，５６ｂが随伴したものとして構成されている。接地導体層５６ａ，５６ｂは、金属配線層３０と同様の方法により、セラミック誘電体層５０を略全面に渡って被覆する形で形成されてなる。図１では、金属配線層３０が接地導体層５６ａ，５６ｂ間に挟み込まれ、高周波伝送線路がいわゆるストリップラインとして形成されているが、表層側の接地導体５６ａを省略してマイクロストリップラインを形成してもよい。この場合、基板本体３の表層部をなすセラミック誘電体層５０の表面に、金属配線層を露出形態にて形成することもできる。高周波伝送線路の形態は、この他にもスロットライン、コプレーナウェーブガイドなどを採用できる。
【００２２】
なお、本実施形態の基板２では、金属配線層３０のほかに、コンデンサ５４、インダクタ５３及び抵抗器５５などの種々の厚膜回路素子が作りこまれているが、厚膜回路素子を特に有さない、金属配線層のみを有する基板として構成することも可能である。また、本発明において高周波信号とは、８００ＭＨｚ以上の周波数を有した信号を意味する。
【００２３】
セラミック誘電体層５０を構成する誘電体材料としては、アルミナ含有量を９８％以上としたアルミナ質セラミックス、ムライト質セラミックス、窒化アルミニウムセラミックス、窒化珪素セラミックス、炭化珪素セラミックスおよびガラスセラミックス等、高周波領域においても誘電損失が小さい材質が本発明に好適に使用される。特に、誘電体基板表面の焼き上げ時の表面平滑性に優れる点において、ガラスとガラス以外のセラミックフィラーとの複合材料（以下、これをガラスセラミックという）や高純度アルミナ質セラミックスを使用することが特に望ましい。特にガラスセラミックとしては、ホウケイ酸系ガラスあるいはホウケイ酸鉛系ガラスにアルミナ等の無機セラミックフィラーを４０〜６０重量部添加した系が、金属配線部との同時焼結性が良好で好ましい。
【００２４】
また、金属配線層３０に使用される金属の材質は、例えばセラミック誘電体層５０の材質としてガラスセラミックスを用いる場合には、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕのいずれかを主成分とするものを使用することができる。具体的には、Ａｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ−金属酸化物（Ｍｎ、Ｖ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｕ等の酸化物）、Ａｇ−ガラス添加、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｇ−Ｒｈ等）、Ａｕ系（Ａｕ単体、Ａｕ−金属酸化物、Ａｕ−Ｐｄ、Ａｕ−Ｐｔ、Ａｕ−Ｒｈ等）、Ｃｕ系（Ｃｕ単体、Ｃｕ−金属酸化物、Ｃｕ−Ｐｄ、Ｃｕ−Ｐｔ、Ｃｕ−Ｒｈ等）等の低抵抗材料から選ばれるものを用いることができる。本実施形態では、Ｃｕ系のものを使用している。
【００２５】
次に、図３に示すように、各基板側端子パッド１５５の主表面には、半田接続部１０２と結合される半田結合領域１５６が形成され、該半田結合領域１５６の周囲には、該半田結合領域１５６よりも半田濡れ性の小さい半田ブロック部１５７が形成されている。各基板側端子パッド１５５は、パッド寸法Ｄ（主表面の面積を円換算した直径にて定義される）が８０μｍ以上２００μｍ以下であり、隣接する基板側端子パッド１５５，１５５のパッド間ピッチＳ（主表面外周縁同士の最短縁間距離にて定義される）が８０μｍ以上２００μｍ以下である。本実施形態では、各基板側端子パッド１５５の主表面は円状とされている。また、パッド間ピッチＳはパッド寸法Ｄよりも小である。
【００２６】
基板側端子パッド１５５の半田結合領域１５６は金属層にて形成され、半田ブロック部１５７は非金属層、具体的には該非金属層の下地をなす金属の酸化皮膜とされている。より詳細には、図４に示すように、基板側端子パッド１５５は、最表層部を形成する第一金属層１５５ａと、該第一金属層１５５ａに対し内層側に接して形成される、該第一金属層１５５ａよりも卑な金属よりなる第二金属層１５５ｎとを有する。図５に示すように、半田結合領域１５６は第一金属層１５５ａよりなる。また、半田ブロック部１５７は、該半田結合領域１５６の周囲にて第一金属層１５５ａを非形成とすることにより第二金属層１５５ｎを露出させ、かつその露出した第二金属層１５５ｎの表面を酸化皮膜１５８で覆ったものとして形成されている。
【００２７】
本実施形態では、第一金属層１５５ａはＡｕ系金属層１５５ａ（例えばＡｕ層）、第二金属層１５５ｎがＮｉを主成分とするＮｉ系金属層１５５ｎ（例えばＮｉ層）であり、いずれも無電解メッキにより形成されたものである。また、酸化皮膜１５８は、Ｎｉ酸化物を主成分とするＮｉ系酸化皮膜１５８であり、後述の通り、Ｎｉ系金属層１５５ｎの酸化熱処理により形成されたものである。そして、半田ブロック部１５７のＮｉ系酸化皮膜１５８の幅をＷとしたとき、パッド寸法Ｄに対する比Ｗ／Ｄが０．１以上０．２５以下である。図３に示すように、半田ブロック部１５７の幅Ｗは、基板側端子パッド１５５の主表面上に、該主表面の幾何学的重心位置Ｇを中心とする極座標を設定したとき、その動径ｒ方向に測定した幅をいい、角度方向に幅Ｗが変動する場合は、その平均値にて表す。
【００２８】
Ｎｉ系金属層１５５ｎの厚さは例えば１μｍ以上６μｍ以下である。Ｎｉ系金属層１５５ｎの厚さが１μｍ未満では基板側端子パッド１５５の耐食性が不足し、６μｍを超える厚さはメッキ時間の長大化など、コスト上の不利を招く。また、Ａｕ系金属層１５５ａの厚さが０．１μｍ未満になると半田結合領域１５６の半田濡れ性が不足し、半田接合不良を生じやすくなる。また、１μｍを超える厚さはコスト上の不利を招く。
【００２９】
本実施形態では、基板側端子パッド１５５の導電性を向上させるために、Ｎｉ系金属層１５５ｎの内層側に接してＣｕを主成分とするＣｕ系コア層１５５ｃが形成され、Ｎｉ系金属層１５５ｎは、該Ｃｕ系コア層１５５ｃの表面に形成されたＮｉメッキ層とされている。Ｃｕ系コア層１５５ｃは、Ｃｕ系金属によりビア３５及び金属配線層３０と一体形成される。
【００３０】
図３に示すように、半田ブロック部１５７は、基板側端子パッド１５５の主表面を形成する第一金属層１５５ａを半田結合領域１５６の周囲に沿って、図５に示すように溝状に除去した形で形成されている（ただし、第一金属層１５５ａの厚さに相当する浅いものである）。図３においては、半田結合領域１５６の全周に渡って溝状の半田ブロック部１５７が形成されている。これにより、半田結合領域１５６の周方向において半田ブロック効果が一様に達成される。ただし、図８に示すように、第一金属層１５５ａの非除去領域１６２により、半田ブロック効果が損なわれない範囲で、溝状の半田ブロック部１５７の一部を途切れさせてもよい。また、図９に示すように、半田ブロック部１５７を孔列状に形成してもよい。この場合、第一金属層１５５ａの非除去領域１６２も断続的に形成される。図８及び図９において半田ブロック部１５７の幅は、主表面の幾何学的重心位置Ｇを中心とする極座標において、非除去領域１６２の幅をゼロとして、角度方向に平均した値にて表す。例えば、半田ブロック部１５７の平均幅は、半田ブロック部１５７の全面積を、半田ブロック部１５７の角度方向の形成経路長にて割った値により算出可能である。
【００３１】
以下、基板１の製造方法の一例について説明する。
まず、図２のセラミック誘電体層５０となるべきセラミックグリーンシートを用意する。該セラミックグリーンシートは、セラミック誘電体層の原料セラミック粉末（例えば、ガラスセラミック粉末の場合、ホウケイ酸ガラス粉末とアルミナ等のセラミックフィラー粉末との混合粉末）に溶剤（アセトン、メチルエチルケトン、ジアセトン、メチルイソブチルケトン、ベンゼン、ブロムクロロメタン、エタノール、ブタノール、プロパノール、トルエン、キシレンなど）、結合剤（アクリル系樹脂（例えば、ポリアクリル酸エステル、ポリメチルメタクリレート）、セルロースアセテートブチレート、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなど）、可塑剤（ブチルベンジルフタレート、ジブチルフタレート、ジメチルフタレート、フタル酸エステル、ポリエチレングリコール誘導体、トリクレゾールホスフェートなど）、解膠剤（脂肪酸（グリセリントリオレートなど）、界面活性剤（ベンゼンスルホン酸など）、湿潤剤（アルキルアリルポリエーテルアルコール、ポチエチレングリコールエチルエーテル、ニチルフェニルグリコール、ポリオキシエチレンエステルなど）などの添加剤を配合して混練し、ドクターブレード法等によりシート状に成形したものである。
【００３２】
そして、上記のセラミックグリーンシート上に金属配線層（接地導体層５６を含む）となるべき配線層金属粉末パターンを形成する。配線層金属粉末パターンは、Ｃｕを主成分とする金属粉末のペーストを用いて公知のスクリーン印刷法により形成される。金属粉末のペーストは、金属粉末に、エチルセルロース等の有機バインダと、ブチルカルビトール等の有機溶剤を適度な粘度が得られるように配合・調整したものである。
【００３３】
配線層金属粉末パターンを形成したら、その上に別のセラミックグリーンシートを重ね、さらにパターン印刷／セラミックグリーンシート積層の工程を繰り返す。そして、基板側端子パッド１５５のＣｕ系コア層１５５ｃとなるべき配線層金属粉末パターンを、最後のセラミックグリーンシートの表面に形成して、グリーン積層体を得る。なお、ビア３５，１３５を形成する場合は、セラミックグリーンシートのビア形成位置にドリル等を用いて穿孔しておき、ここに金属ペーストを充填するようにする。
【００３４】
上記のグリーン積層体を焼成することにより、基板側端子パッド１５５のうち、Ｃｕ系コア層１５５ｃまでが形成された基板中間製品が得られる。本実施形態では、セラミック誘電体層が前述のガラスセラミックにて構成されており、焼成温度は８００℃以上１０００℃以下（例えば９５０℃）である。次いで、図６の工程１に示すように、Ｃｕ系コア層１５５ｃ上に第二金属層１５５ｎをなすＮｉ系金属層を無電解メッキにより形成し、さらに、工程２に示すように、その第二金属層１５５ｎ上に第一金属層１５５ａをなすＡｕ系金属層を無電解メッキにより形成することにより、パッド予備体１５５’を作る。
【００３５】
そして、工程３に示すように、各パッド予備体１５５’の主表面にて第一金属層１５５ａを、レーザービームＬＢにより、半田結合領域１５６として予定された領域の周囲に沿って除去し、第二金属層１５５ｎの露出領域を形成する。レーザービームＬＢのビーム径は、得るべき露出領域ひいては半田ブロック部１５７の幅に応じて調整する。また、第一金属層１５５ａをなすＡｕ系金属層が除去され、第二金属層１５５ｎをなすＮｉ系金属層がなるべく除去されないように、レーザービームＬＢのエネルギーを調整する。ただし、半田結合領域１５６における半田接合性に影響が及ばない程度であれば、図１０に示すように、第二金属層１５５ｎ（Ｎｉ系金属層）の一部も含めて除去することも可能である。
【００３６】
次に、工程４に示すように、第二金属層１５５ｎの露出領域の表面を酸化処理して、露出領域をＮｉ系酸化物層よりなる酸化皮膜１５８で覆う。これにより、パッド予備体１５５’は、第一金属層１５５ａよりなる半田結合領域１５６と、該半田結合領域１５６の周囲に形成された第二金属層１５５ｎの露出領域よりなり、かつ該露出領域の表面を酸化皮膜１５８で覆った半田ブロック部１５７と、を有する基板側端子パッド１５５となる。酸化処理は、具体的にはＮｉ系金属層の酸化熱処理によりなされ、その熱処理温度は２００℃以上４００℃以下（例えば、２００℃程度）であり、熱処理雰囲気は酸素含有雰囲気（本実施形態では、大気（酸素含有率：約２０％））が使用される。また、形成されるＮｉ系酸化物層の厚さは１μｍ以上６μｍ以下である。
【００３７】
以上のようにして得られた基板１上に、電子部品１００を実装するには、次のようにする。すなわち、図１１の工程１に示すように、基板１の基板側端子パッド１５５上に、半田ペーストをスクリーン印刷することにより、バンプパターンを形成する。この後、リフロー熱処理することにより、形成したバンプパターンを半田バンプ１７０とする。なお、電子部品１００側にハンダバンプを形成してもよい。
【００３８】
次に、工程２に示すように、基板２の基板側端子パッド１５５に電子部品１００の部品側端子パッド１０１を、各々半田バンプ１７０を介して対向配置する。そして、工程３に示すように、リフロー熱処理すれば、各半田バンプ１７０はそれぞれ半田接続部１０２となり、部品実装済み配線基板が得られる、リフロー温度は使用する半田の材質により適宜調整する。例えば、共晶半田の場合は１７０℃以上１９０℃以下であり、Ｐｂフリー半田を使用する場合は、それよりも若干高く設定される。
【００３９】
半田バンプ１７０を形成する際に、ペースト印刷により形成したバンプパターンは溶融する。半田結合領域１５６を形成するＡｕ系金属よりなる第一金属層１５５ａは、半田との濡れ性が良好であり、図１４に示すように濡れ角θも小さい。従って、半田との密着力は非常に高くなるが、半田結合領域１５６外への半田の流出が生じやすくなる傾向にある。しかしながら、図５に示すように、半田結合領域１５６の外側に形成された半田ブロック部１５７のＮｉ系酸化物層１５８は、半田に対する濡れ角θが大きいため、溶融半田は半田結合領域１５６側に丸まって流出が抑制される。これにより、基板側端子パッド１５５のパッド間ピッチＳ（図３）が小さいにもかかわらず、半田ブリッジングが非常に発生しにくくなる。同様の半田ブリッジングは、部品実装時のリフロー熱処理時にも同様に防止できる。
【００４０】
また、図１２に示すように、基板２の主表面には金属配線層１６５などの導体部が配置されることがある。そして、図１３に示すように、部品側端子パッド１５５に対し、最も近接する導体部（ここでは配線部１６５）までの距離ｄが小さい場合（例えば２００μｍ以下）、上記のように部品側端子パッド１５５を構成しておけば、該導体部との間についても半田ブリッジングが生じにくくなる。
【００４１】
なお、半田ブロック部１５７の形成工程において、第二金属層１５５ｎの露出領域を形成するための第一金属層１５５ａの除去は、図６に示すような、レーザービームＬＢを用いる方法に限らず、例えばフォトリソグラフィー工程を用いることもできる。フォトリソグラフィー工程は、レーザービームＬＢを用いる工程と比較して、設備コストと排液管理コストとが嵩みやすいが、パターニングの自由度が高い利点がある。図７にその一例を示す。まず、工程１１に示すように、パッド予備体１５５’の表面をフォトレジスト層１６０にて覆い、半田ブロック部１５７のパターンをマスクにより露光し、さらに現像工程を経ることにより、フォトレジスト層１６０に半田ブロック部１５７のパターンに対応したエッチングウィンドウ１６１を形成する。次に、工程１２に示すように、Ａｕ系金属に対する選択エッチング性を有した腐食液（例えば王水：表面が不働態化するＮｉ系金属（第二金属層１５５ｎへの腐食活性は小さい）を用いて第一金属層１５５ａをエッチングすることにより、第二金属層１５５ｎの露出領域がエッチングウィンドウ１６１に対応したパターンにて形成される。次いで、工程１３に示すように、フォトレジスト層１６０を除去すれば、以降は図６の工程４と同様の酸化熱処理を行なうことにより、酸化皮膜１５８を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミック配線基板の一例の外観を示す斜視図。
【図２】図１のセラミック配線基板の内部構造の一例を模式的に示す断面図。
【図３】本発明における基板側端子パッドの形成形態の一例を示す平面図。
【図４】本発明における、基板側端子パッドを用いた電子部品の半田接続構造を拡大して示す断面模式図。
【図５】その要部をさらに拡大して示す断面模式図。
【図６】本発明のセラミック配線基板の製造方法の一例を示す工程説明図。
【図７】同じく別の例を示す工程説明図。
【図８】基板側端子パッドにおける半田ブロック部の形成形態の第一変形例を示す平面図。
【図９】同じく第二変形例を示す平面図。
【図１０】同じく第三変形例を示す要部断面図。
【図１１】本発明の部品実装済み配線基板の製造方法の一例を示す工程説明図。
【図１２】本発明のセラミック配線基板の別例の外観を示す斜視図。
【図１３】図１２における基板側端子パッドと配線部との位置関係を示す平面図。
【図１４】従来のセラミック配線基板に電子部品を実装する際の問題点を説明する図。
【符号の説明】
２　セラミック配線基板
３　基板本体
３０　金属配線層
５０　セラミック誘電体層
１００　電子部品
１０２　半田接続部
１５５　基板側端子パッド
１５６　半田結合領域
１５７　半田ブロック部
１５５ａ　第一金属層
１５５ｎ　第二金属層
１５５ｃ　Ｃｕ系コア層
１５５’　パッド予備体
１５８　酸化皮膜
ＬＢ　レーザービーム

Claims (11)

1. セラミック誘電体層と金属配線層とが積層された基板本体と、
   電子部品を半田接続部を介して面実装するために、前記基板本体の主表面に形成された、前記金属配線層と導通する基板側端子パッドとを有し、
   前記基板側端子パッドは、最表層部を形成する第一金属層と、該第一金属層に対し内層側に接して形成される該第一金属層よりも卑な金属よりなる第二金属層とを有し、前記基板側端子パッドの主表面には前記第一金属層よりなる半田結合領域が形成され、さらに、該半田結合領域の周囲にて前記第一金属層を溝状又は孔列状に除去することにより前記第二金属層を露出させ、かつその露出した第二金属層の表面を酸化皮膜で覆うことにより半田ブロック部が形成されたことを特徴とするセラミック配線基板。
2. 前記基板側端子パッドは、前記基板本体の主表面上において、該基板側端子パッドに最も近い導体部までの距離が２００μｍ以下である請求項１記載のセラミック配線基板。
3. 前記第一金属層がＡｕを主成分とするＡｕ系金属層であり、前記第二金属層がＮｉを主成分とするＮｉ系金属層であり、前記酸化皮膜がＮｉ酸化物を主成分とするＮｉ系酸化皮膜である請求項１又は２に記載のセラミック配線基板。
4. 前記Ｎｉ系酸化皮膜は、前記Ｎｉ系金属層の酸化熱処理により形成されたものである請求項３記載のセラミック配線基板。
5. 前記Ｎｉ系金属層の内層側に接してＣｕを主成分とするＣｕ系コア層が形成され、前記Ｎｉ系金属層は、該Ｃｕ系コア層の表面に形成されたＮｉメッキ層である請求項３又は４に記載のセラミック配線基板。
6. 前記基板側端子パッドの、前記主表面の面積を円換算した直径にて表されるパッド寸法をＤとして、前記半田ブロック部の前記Ｎｉ系酸化皮膜の幅をＷとしたとき、Ｄが２００μｍ以下であり、Ｗ／Ｄが０．１以上０．２５以下である請求項１ないし５のいずれか１項に記載のセラミック配線基板。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のセラミック配線基板と、
   部品側端子パッドを有し、前記基板側端子パッドに該部品側端子パッドが前記半田接続部を介して接続されることにより、前記セラミック配線基板の前記基板本体の主表面に面実装された電子部品と、
   を有することを特徴とする部品実装済み配線基板。
8. セラミック誘電体層と金属配線層とが積層された基板本体の主表面に、最表層部を形成する第一金属層と、該第一金属層に対し内層側に接して形成される該第一金属層よりも卑な金属よりなる第二金属層とを有するパッド予備体を形成し、
   該パッド予備体の主表面にて前記第一金属層を、半田結合領域として予定された領域の周囲に沿って溝状又は孔列状に除去することにより、前記第二金属層の露出領域を形成し、
   次いで前記第二金属層の露出領域の表面を酸化処理して、前記露出領域を酸化皮膜で覆うことにより、前記パッド予備体を、前記第一金属層よりなる前記半田結合領域と、該半田結合領域の周囲に形成された前記第二金属層の露出領域よりなり、かつ該露出領域の表面を酸化皮膜で覆った半田ブロック部と、を有する基板側端子パッドを形成することを特徴とするセラミック配線基板の製造方法。
9. 前記酸化処理は、酸素含有雰囲気中にて行なう酸化熱処理である請求項８記載のセラミック配線基板の製造方法。
10. 前記第二金属層の露出領域をレーザービームにより、前記半田結合領域の周囲に沿って溝状又は孔列状にパターニングする請求項８又は９に記載のセラミック配線基板の製造方法。
11. 請求項７記載の部品実装済み配線基板を製造するために、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のセラミック配線基板の前記基板側端子パッドに、電子部品の部品側端子パッドを、半田を介して対向配置し、その後リフロー熱処理することを特徴とする部品実装済み配線基板の製造方法。

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