JP2004259802A

JP2004259802A - 配線基板

Info

Publication number: JP2004259802A
Application number: JP2003046807A
Authority: JP
Inventors: Takuya Ouchi; 卓也大内
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】配線基板の全体の複雑な反りや接続パッドの高密度化の影響で半田ブリッジによる接続パッド間の電気的な短絡が生じる。
【解決手段】セラミックスから成り、内部に多数の配線導体が形成された絶縁基体１と、この絶縁基体１の一主面に縦横に配列形成され、配線導体と電気的に接続された第１の接続パッド２ａと、絶縁基体１の側面の一主面側から他主面側に向けて形成された溝状の凹部の内面から一主面にかけて形成されたメタライズ導体から成る、配線導体と電気的に接続された第２の接続パッド２ｂとを具備する配線基板である。第１の接続パッド２ａにかかる応力を第２の接続パッド２ｂによって効果的に緩和することができるため、第２の接続パッド２ｂとともに第１の接続パッド２ａを外部電気回路基板の端子パッドに対して長期にわたって確実に電気的接続させておくことができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁基体の一方主面に接続パッドが配置され、この接続パッドが外部回路基板に導体バンプを介して接続される配線基板に関するものであり、詳細には、接続パッドの外部回路基板に対する接続信頼性が良好な配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や容量素子・圧電振動子等の電子部品が搭載される配線基板は、一般に、酸化アルミニウム質焼結体等から成り、表面および内部に配線層が形成された板状の絶縁基体と、絶縁基体の一方主面に配線層と接続するようにして形成された外部接続用の接続パッドとを有する構造である。
【０００３】
そして、絶縁基体の、接続パッドが形成された一方主面と反対側の主面（他方主面）に電子部品を搭載するとともに、電子部品の電極を配線層と半田やボンディングワイヤを介して接続し、必要に応じて電子部品を樹脂やキャップで封止することにより電子装置として完成する。
【０００４】
その後、絶縁基体の一方主面に形成した接続パッドを外部電気回路基板の回路配線に接続することにより、電子装置が外部電気回路基板に実装される。
【０００５】
この実装は、一般に、いわゆるＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）実装により行なわれる。具体的には、外部電気回路基板に回路配線と導通するようにして端子パッドを形成するとともに、この端子パッドと配線基板の接続パッドとを半田ボール等の導体バンプを介して接合することにより行なわれる。
【０００６】
外部電気回路基板の端子パッドと配線基板の接続パッドとの導体バンプを介しての接合は、例えば、配線基板の接続パッド上に予め取着しておいた導体バンプを外部電気回路基板の端子パッド上に位置合わせして載せ、その後これらをリフロー炉等によって加熱・冷却し、導体バンプを溶融・固化させることにより行なわれる。
【０００７】
そして、配線基板に搭載した電子部品と外部回路基板の回路配線とは、配線層・接続パッド・導体バンプおよび端子パッドを介して電気的に接続される。
【０００８】
なお、この配線基板の接続パッドと外部電気回路基板（端子パッド）との接合時には、通常、導体バンプの接続パッドに対する濡れ性を良好とするために、フラックス等の接着助剤が用いられる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−９２９６５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような配線基板は、絶縁基体と配線導体との熱膨張係数の違いや電子部品を樹脂で封止した場合の封止樹脂の収縮に伴う応力によって、配線基板の接続パッドを外部電気回路基板の端子パッド等に導体バンプを介して接続する際に、絶縁基体と外部電気回路基板との熱膨張係数の差による応力が生じるため、接続パッドと外部電気回路基板との接続信頼性が低下する恐れがあるという問題点があった。
【００１１】
特に、近年、配線基板の小型化と接続パッドの個数の増加とに応じて接続パッドを小さくする必要があり、導体バンプの接続面積が小さくなるため、このような接続信頼性の確保は重要な課題になってきている。
【００１２】
本発明は上記従来の技術の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、接続パッドを外部電気回路基板の端子パッドに導体バンプを介して長期にわたって確実に電気的接続させておくことが可能で、配線基板の小型化と接続パッドの個数の増加とに応じて接続パッドと導体バンプとの接続面積が小さくなっても、その接続を確保することが可能な、外部電気回路基板に対して高い電気的な接続信頼性を有する配線基板を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、セラミックスから成り、内部に多数の配線導体が形成された絶縁基体と、この絶縁基体の一主面に縦横に配列形成され、前記配線導体と電気的に接続された第１の接続パッドと、前記絶縁基体の側面の前記一主面側から他主面側に向けて形成された溝状の凹部の内面から前記一主面にかけて形成されたメタライズ導体から成る、前記配線導体と電気的に接続された第２の接続パッドとを具備することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の配線基板によれば、絶縁基体の一主面に縦横に配列形成され、配線導体と電気的に接続された第１の接続パッドと、絶縁基体の側面の一主面側から他主面側に向けて形成された溝状の凹部の内面から一主面にかけて形成されたメタライズ導体から成る、配線導体と電気的に接続された第２の接続パッドとを具備することにより、第２の接続パッドは溝状の凹部の内面に第１の接続パッドよりも大きな面積で形成されていることから導体バンプとの接続面積を大きく取ることができるので、絶縁基体の外辺部に隣接する接続パッドにかかる、配線基板の絶縁基体と外部電気回路基板との熱膨張係数の差により発生する応力を効果的に緩和することができるため、第２の接続パッドにより良好かつ強固に電気的な接続を行なうことができるとともに、絶縁基体の一方主面に形成した第１の接続パッドを外部電気回路基板の端子パッドに対して長期にわたって確実に電気的接続させておくことができ、高い電気的な接続信頼性を有する配線基板とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の配線基板を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す平面図であり、図２はその側面図である。
【００１７】
これらの図において、１は絶縁基体であり、２は接続パッドである。これら絶縁基体１・接続パッド２および絶縁基体１の内部に形成された配線導体（図示せず）により配線基板３が構成される。
【００１８】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質焼結体・ガラスセラミックス焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法を採用してシート状となすことにより複数枚のセラミックグリーンシートを得て、しかる後、セラミックグリーンシートを切断加工や打ち抜き加工により適当な形状とするとともにこれを複数枚積層し、最後にこの積層されたセラミックグリーンシートを還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成することによって製作される。
【００１９】
この絶縁基体１は、半導体素子や容量素子・圧電振動子等の電子部品（図示せず）を搭載・支持するための基体として機能し、その上面等の主面に電子部品が搭載される。
【００２０】
また絶縁基体１には、電子部品が搭載される表面、例えば上面から、後述する一方主面（例えば下面）に形成した接続パッド２にかけて、タングステン・モリブデン・銅・銀等のメタライズ金属から成る配線導体が導出するように形成されている。
【００２１】
配線導体は、例えば、絶縁基体１の表面から内部にかけて形成されたスルーホール導体やビアホール導体等の貫通導体と、この貫通導体に電気的に接続するようにして絶縁基体１の内部に形成された内層導体とから成り、絶縁基体１となるセラミックグリーンシートに予め所定の貫通孔を形成しておくとともに、タングステン・モリブデン・銅・銀等の金属ペーストをセラミックグリーンシートの表面および貫通孔内に印刷塗布し、また貫通孔内に充填しておくことにより形成される。
【００２２】
この配線導体のうち、絶縁基体１の上面等に露出した部位には、電子部品の電極が電気的に接続される。これにより、電子部品の電極と接続パッド２とが配線導体を介して電気的に接続される。また、配線導体と電気的に接続した電子部品は、例えば封止樹脂等により封止される。
【００２３】
絶縁基体１の一方主面、通常は外部電気回路基板（図示せず）に対向する側の主面、つまり下面には、多数の接続パッド２が配線導体と電気的に接続されて形成されている。
【００２４】
接続パッド２は、配線基板４の外部接続用のパッドとして機能し、この接続パッド２を導体バンプ（図示せず）を介して外部電気回路基板の例えば端子パッド（図示せず）に接合することにより、配線基板４が外部電気回路基板に対して電気的・機械的に接続され、電子部品が外部電気回路と電気的に接続される。
【００２５】
この接続パッド２は、通常、配線導体と同種・同系のメタライズ金属から成り、例えば配線導体と同様の金属ペーストを絶縁基体１となるアルミナセラミックグリーンシートに予めスクリーン印刷法により所定のパターンに印刷塗布しておくことにより形成される。
【００２６】
また本発明の配線基板は、接続パッド２を、絶縁基体１の一主面（例えば下面）に縦横に配列形成され、配線導体と電気的に接続された第１の接続パッド２ａと、絶縁基体１の側面の一主面側から他主面（例えば上面）側に向けて形成された溝状の凹部の内面から一主面にかけて形成されたメタライズ導体から成る、配線導体と電気的に接続された第２の接続パッド２ｂとにより構成することが重要である。
【００２７】
この第１の接続パッド２ａおよび第２の接続パッド２ｂは、通常、配線導体と同種・同系のメタライズ金属から成り、例えば配線導体と同様の金属ペーストを絶縁基体１となるセラミックグリーンシートの予め所定の箇所に形成した貫通孔に充填することにより形成される。
【００２８】
このようにセラミックスから成り、内部に多数の配線導体が形成された絶縁基体１と、この絶縁基体１の一主面に縦横に配列形成され、配線導体と電気的に接続された第１の接続パッド２ａと、絶縁基体１の側面の一主面側から他主面側に向けて形成された溝状の凹部の内面から一主面にかけて形成されたメタライズ導体から成る、配線導体と電気的に接続された第２の接続パッド２ｂとを具備するにより、第２の接続パッド２ｂは溝状の凹部の内面に第１の接続パッド２ａよりも大きな面積で形成されていることから導体バンプとの接続面積を大きく取ることができるので、絶縁基体１の外辺部に隣接する接続パッド２ａにかかる熱膨張係数の差により発生する応力を効果的に緩和することができ、第２の接続パッド２ｂにより良好かつ強固に電気的な接続を行なうことができるとともに、一方主面に形成した接続パッド２ａを外部電気回路基板の端子パッドに対して長期にわたって確実に電気的接続させることができるので、高い電気的な接続信頼性を有する配線基板３とすることができる。
【００２９】
また、第１の接続パッド２ａは絶縁基体１の一主面に縦横に配列形成されているため、多数個を高密度で形成することができ、配線基板３の小型化を容易とすることができる。
【００３０】
第２の接続パッド２ｂが形成される絶縁基体１の側面の溝状の凹部は、例えば、絶縁基体１となるセラミックグリーンシートの側面に、機械的打ち抜き加工等により横断面形状が半円状等の切り欠きを形成しておくことにより形成される。
【００３１】
このような第２の接続パッド２ｂが形成される絶縁基体１の側面の溝状の凹部は、絶縁基体１と外部電気回路基板との熱膨張差による応力を効率よく緩和するためには、少なくとも絶縁基体１の対向する側面に設けることが好ましい。またこの場合、特に、その位置は、各側面のうち、熱膨張差による応力による負荷が最も大きい絶縁基体１の角部に近い位置が、より一層好ましい。
【００３２】
また、溝状の凹部の内面に形成されるメタライズ導体は、配線導体と同種・同系のメタライズ金属から成り、メタライズ導体の厚みは、５乃至２０μｍであることが好ましい。このメタライズ導体の厚みが５μｍ未満では、そのような薄いメタライズ導体に対する導体バンプの接合強度が劣化しやすくなる傾向があるため、メタライズ導体と絶縁基体１との接合強度が十分保たれないおそれがある。また、２０μｍを超える厚みでは、メタライズ導体の内部応力が大きくなり、内部に微小なクラック等が発生しやすくなるため、メタライズ導体自体の強度が低下するおそれがある。
【００３３】
なお、この第２の接続パッド２ｂのうち絶縁基体１の一主面に位置する部位は、配線基板と外部電気回路基板との接続の信頼性を高めるうえでは大きければ大きいほど好ましい。ただし、隣接する第１の接続パッド２ａや第２の接続パッド２ｂとの電気絶縁性を確保するため、それらの隣接間隔が０．５ｍｍ以上になるようにして形成することが好ましい。
【００３４】
また、第２の接続パッド２ｂが形成される溝状の凹部は、配線基板３と外部電気回路基板との接続の信頼性を高めるために、絶縁基体１の側面に例えば横断面形状が直径が０．３ｍｍ乃至０．７ｍｍの半円状の溝状の凹部を設け、この凹部の内壁面の全面にメタライズ導体を被着させ、これを絶縁基体１の一主面にかけて同じ幅（面積）で延長させておくと、絶縁基体１の側面から一方主面にかけて同じ幅および同じ厚みで導体バンプを第２の接続パッド２ｂに溶融・被着させることができ、第２の接続パッド２ｂと接合した導体バンプに作用する応力を一部に集中させることなく効果的に分散させることができるので、第２の接続パッド２ｂに対する導体バンプの接続信頼性をより一層確実に優れたものとすることができる。
【００３５】
また、この第２の接続パッド２ｂのうち、絶縁基体１の下面に位置する部位は、第１の接続パッド２ａとの間を０．５ｍｍ以上空けるようにして形成することが好ましい。この距離が０．５ｍｍ未満になると、第１の接続パッド２ａと、第２の接続パッド２ｂのうち絶縁基体１の下面に位置する部位との間の電気絶縁性が劣化する傾向にある。
【００３６】
なお、第２の接続パッド２ｂのうち絶縁基体１の下面に位置する部位は、通常であれば四角形状であるが、上述のような第１の接続パッド２ａとの間の電気絶縁性を確保しつつ、効果的にその面積を大きくして導体バンプの接合を強固とするために、一部を切り欠いたり突出させたりした四角形状としても良い。また、第１の接続パッド２ａの配置形状等に応じて、半楕円状や不定形状等の、四角形状以外の形状としてもよい。
【００３７】
なお、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、凹部の形状は、上述の実施の形態の例では、すべて同一形状としていたが、その中の１つのみ形状を変えて、配線基板３の方向性を確認するための認識マークとして用いてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、セラミックスから成り、内部に多数の配線導体が形成された絶縁基体と、この絶縁基体の一主面に縦横に配列形成され、配線導体と電気的に接続された第１の接続パッドと、絶縁基体の側面の一主面側から他主面側に向けて形成された溝状の凹部の内面から一主面にかけて形成されたメタライズ導体から成る、配線導体と電気的に接続された第２の接続パッドとを具備することにより、第２の接続パッドは溝状の凹部の内面に第１の接続パッドよりも大きな面積で形成されていることから導体バンプとの接続面積を大きく取ることができるので、絶縁基体の外辺部に隣接する接続パッドにかかる、配線基板の絶縁基体と外部電気回路基板との熱膨張係数の差により発生する応力を効果的に緩和することができるため、第２の接続パッドにより良好かつ強固に電気的な接続を行なうことができるとともに、絶縁基体の一方主面に形成した接続パッドを外部電気回路基板の端子パッドに対して長期にわたって確実に電気的接続させておくことができ、高い電気的な接続信頼性を有する配線基板とすることができる。
【００３９】
従って、本発明によれば、接続パッドを外部電気回路基板の端子パッドに導体バンプを介して長期にわたって確実に電気的接続させておくことが可能で、配線基板の小型化と接続パッドの個数の増加とに応じて接続パッドと導体バンプとの接続面積が小さくなっても、その接続を確保することが可能な、外部電気回路基板に対して高い電気的な接続信頼性を有する配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す平面図である。
【図２】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
１・・・絶縁基体
２・・・接続パッド
２ａ・・・第１の接続パッド
２ｂ・・・第２の接続パッド
３・・配線基板

Claims

セラミックスから成り、内部に多数の配線導体が形成された絶縁基体と、該絶縁基体の一主面に縦横に配列形成され、前記配線導体と電気的に接続された第１の接続パッドと、前記絶縁基体の側面の前記一主面側から他主面側に向けて形成された溝状の凹部の内面から前記一主面にかけて形成されたメタライズ導体から成る、前記配線導体と電気的に接続された第２の接続パッドとを具備することを特徴とする配線基板。