JP2005277076A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子部品の接続の電気的信頼性が高く、かつ生産性に優れた配線基板を提供することにある。
【解決手段】 配線基板９は、絶縁基板１と、絶縁基板１の主面に形成された配線導体２と、絶縁基板１の主面に形成された導体層から成る四角形状のマーク６と、絶縁基板1
の主面の配線導体２およびマーク６以外の部位に形成された第１の絶縁層４と、マーク６の各辺部の中央部を覆う第２の絶縁層５とを具備している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子部品を収容するための電子部品収納用パッケージや混成集積回路基板等に用いられる配線基板に関するものである。

従来、例えば半導体素子や容量素子等の電子部品を搭載するための配線基板は、酸化アルミニウム質焼結体等から成るセラミック層を複数積層して成り、主面に電子部品が搭載される搭載部を有する絶縁基板と、タングステン，モリブデン等の金属材料から成り、絶縁基板の主面の搭載部またはその周辺から側面や下面等の外表面に導出された配線導体とを具備した構成である。

この絶縁基板の搭載部に電子部品を搭載するとともに、電子部品の下面や上面に形成された信号用や接地用，電源用等の電極を、配線基板の対応する接続パッドに金属バンプやボンディングワイヤ等を介して接続することにより電子部品の実装が行なわれる。

なお、このような配線基板において、通常、配線導体のうち電子部品の電極が接続される部位等以外の一部の表面は、余計な半田が流れ込んだり、隣接する配線導体間の電気絶縁性が低下したりすることを防止するために、絶縁層で覆われている。特に、配線導体の微細化，高密度化が進んでいるので、このような絶縁層で配線導体の一部を覆うような構造は多用されている。

このような配線基板の製造方法は、例えば、各絶縁層が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、以下のようなものである。まず、アルミナ，ホウ珪酸系ガラス等の原料粉末を有機溶剤，樹脂バインダとともにシート状に成形して複数のセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を形成し、必要に応じてグリーンシートの所定位置に貫通孔を形成する。

次に、タングステン，モリブデン等の金属粉末に有機溶剤，樹脂バインダを添加混練して導体ペーストを作製し、この導体ペーストをグリーンシートの表面や貫通孔内に所定の配線導体のパターンに印刷塗布，充填する。

次に、印刷された導体ペーストの表面の一部およびその周囲のグリーンシートの表面を連続して覆うようにして、グリーンシートと同様の材料から成るセラミックペーストを印刷する。このセラミックペーストが絶縁層になる。

そして、複数のグリーンシートを上下に積層して積層体を得て、この積層体を焼成することにより配線基板が形成される。

この場合、絶縁層（セラミックペースト）は、その印刷時のずれ等により位置ずれを生じる場合がある。絶縁層に位置ずれを生じると、配線導体のうち電子部品の電極を電気的に接続するのに必要な部位を覆ってしまい、電子部品の電気的な接続ができなくなったり、逆に、被覆が不十分で隣り合う配線導体の間の電気絶縁性が低下したりする等の不具合を生じる。そのため、絶縁層に位置ずれが生じていないかを検知する必要がある。この検知する方法としては、先に配線導体を形成するのと同様の導体ペーストによりマークを印刷しておき、印刷されたマークの周りに、一定の距離をおいて取り囲むように絶縁層（セラミックペースト）を印刷，形成し、そのマークと絶縁層との間の距離を投影機または寸法測定用顕微鏡等を用いて寸法測定で確認するという方法が用いられていた。

なお、マークとして従来一般的なパターンは、略四角形状であった。また、マークを取り囲む絶縁層は、略四角形状のマークの周りに、一定の距離をおいて取り囲むような四角形状の開口部を設けた形状であった。マークを取り囲む絶縁層は、上述の配線導体の一部を覆う絶縁層（セラミックペースト）をマークの周囲にまで延長することにより形成されたものや、上述の絶縁層とは別に、枠状等のパターンで形成された絶縁層である。
特開２０００−３１６１１号公報 特開２００３−１８８４８０号公報

しかしながら、上記の従来の配線基板においては、絶縁層の位置のずれ確認は、マークと、マークを取り囲むようにして絶縁基板（グリーンシート）上に印刷、形成された絶縁層（セラミックペースト）との距離の測定で行なわれており、配線導体となる導体ペースト上に絶縁層となるセラミックペーストを印刷、形成した場合とは構造が異なるため、誤差を生じ易いという問題があった。

つまり、絶縁層となるセラミックペーストの印刷時のにじみ等が、絶縁基板（グリーンシート）上と、配線導体（導体ペースト）上との間で異なるため、マークの部分ではマークと絶縁層との間の距離が所定の距離であったとしても、配線導体の部分では、配線導体上に印刷、形成された絶縁層がそれ以上ににじんで配線導体の必要部分を覆ってしまったり、逆に、配線導体の絶縁層による被覆が不十分で、隣り合う配線導体間の電気絶縁性が低下したりする等の問題を生じる。

また、近時、このような配線基板においては、搭載される半導体素子や容量素子等の電子部品の高密度実装および微細化が進んでいることから、絶縁層となるセラミックペーストの印刷ずれがわずかなものであったとしても、配線導体に電子部品を接続したときに、所定の接続部以外の配線導体の表面に余計な半田が流れ込んだり、隣接する配線導体間の電気絶縁性が低下したりする問題が起きてきている。

なお、配線導体を被覆する絶縁層に位置ずれが生じているか否かを検知する手段としては、寸法測定用顕微鏡等を用いて、各配線導体ごとに、絶縁層の位置を測定するという手段も考えられるが、配線導体は、通常、微細なものが多数形成されていることから、これらについて個々に測定すると、測定に非常に長い時間がかかるため、配線基板の生産性を大きく低下させてしまう。

本発明は、このような従来の問題点を解決するために完成されたものであり、その目的は、電子部品の接続の電気的信頼性が高く、かつ生産性に優れた配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、絶縁基板と、該絶縁基板の主面に形成された配線導体と、前記絶縁基板の前記主面に形成された導体層から成る四角形状のマークと、前記絶縁基板の主面の前記配線導体および前記マーク以外の部位に形成された第１の絶縁層と、前記マークの各辺部の中央部を覆う第２の絶縁層とを具備していることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は好ましくは、前記絶縁基板は四角板状であり、前記マークは前記絶縁基板の主面の対向する２つの角部にそれぞれ形成されていることを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、絶縁基板と、絶縁基板の主面に形成された配線導体と、絶縁基板の主面に形成された導体層から成る四角形状のマークと、絶縁基板の主面の配線導体およびマーク以外の部位に形成された第１の絶縁層と、マークの各辺部の中央部を覆う第２の絶縁層とを具備していることから、第１の絶縁層および第２の絶縁層はともに、導体（導体ペースト）上に形成されて同じ構造となり、印刷、形成時のにじみ等が同じ距離になる。そのため、例えば、第１の絶縁層と第２の絶縁層とを同じ印刷用の製版を用いてセラミックペーストを印刷形成することにより、マークの外周縁から、第２の絶縁層の内周縁との間の間隔がマークの各辺において同じ間隔であるか否かを確認することにより、第２の絶縁層が位置ずれを生じることなく正常に形成されているか否かを容易に検知することができるとともに、第１の絶縁層が位置ずれを生じることなく正常に形成されているか否かも、正確かつ容易に検出することができる。

また、マークの外周縁と第２の絶縁層の内周縁との間の一定の間隔は、マークの４方向の各辺で検知することができることから、例えば、従来の測定方法では検知しにくい傾向のあった、配線導体に対する絶縁層の平面上の回転ずれ（いわゆるθずれ）を目視により容易かつ確実に検知できるため、ずれによる不良をさらに効果的に防止することができる。

また、本発明の配線基板は、好ましくは、絶縁基板は四角板状であり、マークは絶縁基板の主面の対向する２つの角部にそれぞれ形成されていることから、位置ずれ（特に上述の回転ずれ）の量が最も大きくなる傾向のある絶縁基板の角部で、対向した位置で第２の絶縁層の位置ずれを測定できるので、絶縁基板の中央部付近の搭載部等における第１の絶縁層の位置ずれがわずかなものであっても、精度よく、より確実に検知することができる。

本発明の配線基板について図面に基づき説明する。図１（ａ）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、（ｂ）は図１（ａ）の断面図である。図１（ａ），（ｂ）において、１は絶縁基板、２は配線導体である。なお、配線導体２は概略的なパターンを示している。この絶縁基板１の主面に電子部品（図示せず）が搭載される搭載部を形成することにより、配線基板９が主に形成される。

絶縁基板１は、四角形状の平板状の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る絶縁層３を積層して成る。例えば、各絶縁層３が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化カルシウム，酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な樹脂バインダ，溶剤を添加混合して泥漿状のセラミックスラリーとなし、このセラミックスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形技術を採用してシート状となすことによって複数のセラミックグリーンシート（セラミック生シートで、以下、グリーンシートともいう）を得て、しかる後、この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、これらのグリーンシートを積層して積層体とし、最後にこの積層体を還元雰囲気中で約１６００℃の温度で焼成することによって製作される。

なお、絶縁基板１は、その形状が基本的には四角形状であるが、各角部に丸みがつけてあったり、各辺が直線でなくいくつかの凹凸が設けられたりしているような、略四角形状のものであってもよい。また、主面に凹部を設けその底面を搭載部としてもよい。

絶縁基板１は、主面に半導体素子や容量素子等の電子部品が搭載され、これらの電子部品を搭載し支持するとともに、配線導体２とともに電子回路を形成するための基体として機能する。絶縁基板１に搭載される電子部品は、１個に限らず、配線基板９の用途に応じて複数個搭載される場合もある。

なお、本発明における電子部品は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子、ＬＤ，ＬＥＤ，ＣＣＤ，フォトダイオード等の光半導体素子、容量素子，圧電振動子，水晶振動子，ＳＡＷデバイス等の各種電子部品である。

絶縁基板１は、主面に、タングステンやモリブデン，銅，銀等の金属材料から成る配線導体２が形成されている。配線導体２は、一部を絶縁基板１の下面や側面等の外表面に導出させてもよい。

配線導体２は、例えばタングステンから成る場合、タングステン粉末に適当な有機バインダ，溶剤を添加混合して得た金属ペーストを、絶縁基板１の各絶縁層３となるグリーンシートの上面に予めスクリーン印刷法等により所定パターンに印刷塗布しておくことによって形成される。

配線導体２は、搭載部に搭載される電子部品と電気的に接続し、これを外部に導出したり、複数搭載される電子部品間を電気的に接続したりするための導電路として機能する。

例えば、搭載部に電子部品を搭載するとともに、その電極を配線導体２に半田やボンディングワイヤ等を介して電気的に接続し、配線導体２のうち絶縁基板１の下面に導出させた部位を外部電気回路（図示せず）の回路導体に半田等を介して電気的、機械的に接続することにより、電子部品の電極と外部の電気回路とが電気的に接続される。

また、配線導体２は、通常、上記のボンディングワイヤの接続等に必要な部位を除いて、第１の絶縁層４により覆われている。

第１の絶縁層４は、配線導体２に電子部品の電極を接続したり、配線導体２を外部電気回路の回路導体に半田等の接続材を介して接続する際、余計な接続材が配線導体２の所定部位から流れ出したり、隣接する配線導体２間の電気絶縁性が低下したりすることを防止する機能をなす。

第１の絶縁層４は、絶縁基板１を形成する絶縁層３と同様の組成の絶縁材料により形成される。例えば、各絶縁層３が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合、絶縁層３となるグリーンシートと同様の組成のアルミナやガラス等の原料粉末に有機溶剤，樹脂バインダ等を添加し混練してペースト状とすることにより作製されたセラミックペーストを、配線導体２となる導体ペーストの一部を覆うように印刷することにより形成される。

また、絶縁基板１の主面には、導体層から成る四角形状のマーク６が形成されている。

マーク６は、配線導体２と同様の金属材料、タングステンやモリブデン，銅，銀等の金属材料から成り、例えば、配線導体２と成るタングステン等の金属ペーストを印刷するための製版にマーク６の形状で印刷用のパターンを形成しておくことにより、配線導体２と同時に印刷、形成される。

また、マーク６は、各辺部の中央部が第２の絶縁層５で覆われている。

第２の絶縁層５は、第１の絶縁層４を形成するのと同様のセラミック材料等から成り、例えば、第１の絶縁層４をスクリーン印刷法で印刷することにより形成する際、そのスクリーン印刷用の製版に所定の第２の絶縁層５が形成されるようなパターンを設けておくことにより、第１の絶縁層４と同時に形成することができる。第２の絶縁層５は、それぞれが平面視で四角形状の４つのパッドからなり、それら各パッドが、それぞれマーク６の各辺部の中央部を覆っている。第２の絶縁層５を四角形状としておくと、第２の絶縁層５の外辺と、マーク６の外辺とが平行であるか否かを見ることにより、第２の絶縁層５とマーク６との間で位置ずれが生じているか否かを容易に識別することができる。なお、四角形状としては、各辺部の中央部をより確実に覆うことができるため、正方形が好ましい。

マーク６および第２の絶縁層５は、第１の絶縁層４が配線導体２に対して位置ずれを生じることなく正常に形成されているか否かを検知するためのものである。

例えば、上述のように、第１の絶縁層４と第２の絶縁層５とを同じ印刷用の製版を用いてセラミックペーストを印刷形成することにより、マーク６の外周縁から、第２の絶縁層５の内周縁との間の間隔がマーク６の各辺において同じ間隔であるか否かを確認することにより、第２の絶縁層５が位置ずれを生じることなく正常に形成されているか否かを容易に検知することができるとともに、第１の絶縁層４が位置ずれを生じることなく正常に形成されているか否かも、正確かつ容易に検出することができる。

この場合、第１の絶縁層４となるセラミックペーストおよび第２の絶縁層５となるセラミックペーストは、ともに、配線導体２やマーク６といった導体（導体ペースト）上に形成されて同じ構造となるため、印刷、形成時のにじみ等が同じ距離になる。

そのため、第２の絶縁層５が位置ずれなく形成されている場合には、同じようなにじみ等の挙動を示す第１の絶縁層４も間違いなく位置ずれなく形成されているというように検知することができ、位置ずれの有無を正確に確認できる。

すなわち、第１の絶縁層４となるセラミックペーストの印刷位置にずれが生じた場合、第２の絶縁層５となるセラミックペーストにも同様に印刷位置ずれが生じ、配線導体２と同時に印刷されたマーク６の外周縁と第２の絶縁層の内周縁との間の間隔が一部で異なることとなり、第１の絶縁層４に位置ずれが生じているということを容易かつ正確に判定することができる。また、第１の絶縁層４となるセラミックペーストの印刷忘れ等の不具合が生じている場合も、第２の絶縁層５となるセラミックペーストも印刷されず、マーク６が全域で露出することになるので、容易に検知することができる。

また、マーク６の外周縁と第２の絶縁層５の内周縁との間の一定の間隔は、四角形状のマーク６の各辺で検知できることから、例えば、従来の測定方法では検知しにくい傾向のあった、配線導体２に対する第１の絶縁層４の平面上の回転ずれ（いわゆるθずれ）を目視により容易かつ確実に検知できるため、第１の絶縁層４のずれによる不良をさらに効果的に防止することができる。

この場合の検知を容易かつ確実とするために、マーク６は四角形状に形成され、第２の絶縁層５は、マーク６の各辺の中央部を覆っている。マーク６が四角形状であることから、マーク６の外周縁と第２の絶縁層５の内周縁との距離が測定しやすく、また直線部により認識精度が向上する。また、第２の絶縁層５がマーク６の辺部に形成されていることから、十分に長い範囲で第２の絶縁層５を形成することができ、第２の絶縁層５のずれの有無を目視により容易に識別することができる。

また、マーク６の外周縁と第２の絶縁層５の内周縁との間隔は、配線導体２と第１の絶縁層４とのずれ規格にすることが好ましい。これにより、第２の絶縁層５の内周縁よりも内側に、マーク６の外周円が検知されれば、規格外品ということが容易に判断することができる。

また、第２の絶縁層５に金属酸化物等の着色材を添加したり、マーク６の表面に金めっき層を形成したりすることにより、マーク６と第２の絶縁層５との間のコントラストを大きくし、位置ずれの識別をより一層容易かつ正確に行なわせるようにしてもよい。

また、第１および第２の絶縁層４，５は、厚さが５〜５０μｍであることが好ましい。５μｍ未満では、配線導体２やマーク６を効果的に覆うことが難しくなり、配線導体２の不要な部分が露出して余計な半田が流れ込む等の不具合を生じたり、マーク６の一部が露出して第２の絶縁層５が、かすれや欠け等により形状が不明瞭となり、ずれが発生しているか否かの判断が難しくなるおそれがある。また、５０μｍを超えて厚くなると、第１および第２の絶縁層４，５が剥がれやすくなってしまう。

このような配線基板９において、絶縁基板１は四角板状であり、マーク６は絶縁基板１の主面の対向する２つの角部にそれぞれ形成されていることが好ましい。

絶縁基板１を四角形状としておくと、四角形状のものが多い電子部品を、無駄なスペースを生じさせずに、実装面積を小さくして効率よく搭載することができる。

また、小型の配線基板９を母基板に多数個配列した多数個取りの形態で生産する場合の配列が容易で生産性もよい。

また、マーク６を、四角板状の絶縁基板１の主面の対向する２つの角部にそれぞれ形成することにより、位置ずれ（特に上述の回転ずれ）の量が最も大きくなる傾向のある絶縁基板１の角部で、対向した位置で第２の絶縁層５の位置ずれを測定できるので、絶縁基板１の中央部付近の搭載部等における第１の絶縁層４の位置ずれがわずかなものであっても、精度よく、より確実に検知することができる。

そして、搭載部に電子部品（図示せず）を搭載するとともに、この電子部品の各電極を配線導体２にボンディングワイヤや半田バンプ等の電気的接続手段を介して電気的に接続し、その後、配線基板９の上面に図示しない蓋体あるいは封止樹脂により電子部品を覆うように取着することによって、電子部品が配線基板９と蓋体あるいは封止樹脂により気密に封止されて電子装置が形成される。

形成された電子装置は、配線基板９の下面に露出している配線導体２の一部を外部電気回路基板の回路導体に半田等の接続材を介して接続することにより外部電気回路基板に実装され、電子部品の電極が外部の回路導体と電気的に接続される。

なお、本発明は以上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種々の変更、改良を施すことは何ら差し支えない。例えば、絶縁基板１は、上述の例では平板状のものとしたが、上面に電子部品収納用の凹部を有するものとしてもよい。

（ａ）は本発明の多数個取り配線基板の実施の形態の一例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。

符号の説明

１・・・絶縁基板
２・・・配線導体
３・・・絶縁層
４・・・第１の絶縁層
５・・・第2の絶縁層
６・・・マーク
９・・・配線基板

Claims (2)

1. 絶縁基板と、該絶縁基板の主面に形成された配線導体と、前記絶縁基板の前記主面に形成された導体層から成る四角形状のマークと、前記絶縁基板の主面の前記配線導体および前記マーク以外の部位に形成された第１の絶縁層と、前記マークの各辺部の中央部を覆う第２の絶縁層とを具備していることを特徴とする配線基板。
2. 前記絶縁基板は四角板状であり、前記マークは前記絶縁基板の主面の対向する２つの角部にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。

Images