JP2006128300A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】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、特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大きくなっても、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。
【解決手段】絶縁基体１と、絶縁基体の内部に形成された配線導体２と、絶縁基体１の主面に配線導体２と電気的に接続されて形成された接続パッド３と、絶縁基体１の主面に接続パッド３ａの周縁部を跨るようにして形成された非貫通の穴５と、穴の内側面に形成された導体層とを有した配線基板。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁基体の主面に接続パッドが配置され、この接続パッドが外部電気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、接続パッドの外部電気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。

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、内部に配線導体が形成された四角板状の絶縁基体と、絶縁基体の主面に配列形成された複数の接続パッドとを有する構造である。接続パッドは、絶縁基体の内部に形成された貫通導体等を配線導体と電気的に接続されている。

そして、絶縁基体の、接続パッドが形成された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導体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。配線導体は、電子部品が搭載される部位やその周辺に一部が露出するようにして形成され、この露出した部分に半田やボンディングワイヤが接続される。

その後、絶縁基体の主面に配列形成した複数の接続パッドを、それぞれ対応する外部電気回路基板の端子パッドに半田等から成る導体バンプを介して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。

なお、この配線基板の接続パッドと外部電気回路基板の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。
特開２００４−１２８１３４号公報

しかしながら、このような配線基板は、絶縁基体と外部電気回路基板との熱膨張係数の違いに起因する熱応力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等の応力によって、導体バンプと接続パッドとの間での剥がれが生じやすい。そのため、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、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おそれがあるという問題点があった。

このような応力は、通常、絶縁基体の主面の対角線方向に作用し、各隅部において最も大きく作用する。そのため、上記接続パッドの剥がれは、特に、四角形状の配列パターンに形成された接続パッドのうち応力が最も大きく作用する各隅部に形成されたものにおいて顕著である。

特に、近年、配線基板の小型化と接続パッドの個数の増加に応じて接続パッドを小さくする必要があり、接続パッドの導体バンプに対する接合の面積が小さくなっているため、接続されている導体バンプが小さくなり、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。

本発明は上記問題点に鑑みて案出されたもので、その目的は、接続パッドと外部電気回路基板の端子パッドとを導体バンプを介して長期にわたって確実に電気的に接続させておくことが可能で、特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大きくなったり、接続パッドが小さくなったりしたとしても、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。

本発明の配線基板は、絶縁基体と、該絶縁基体の内部に形成された配線導体と、前記絶縁基体の主面に前記配線導体と電気的に接続されて形成された接続パッドと、前記絶縁基体の主面に前記接続パッドの周縁部を跨るようにして形成された非貫通の穴と、該穴の内側面に形成された導体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、前記接続パッドは、全体として四角形状に並ぶように複数が配列形成されており、前記非貫通の穴は、前記四角形状の並びの角部に位置する前記接続パッドに形成され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、前記絶縁基体は四角板状であり、前記非貫通の穴は、前記絶縁基体の主面の対角線に沿って前記接続パッドの１つにつき２個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、絶縁基体の主面に接続パッドの周縁部を跨るようにして形成された非貫通の穴と、穴の内側面に形成された導体層とを具備していることから、
接続パッドと接続された非貫通の穴の内側面に形成された導体層に半田が入り込み、導体層と端子パッドとの間に導体バンプのフィレットを形成し、
導体バンプと接続パッドおよび端子パッドの接合強度が高くなり、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熱応力等の応力が導体バンプに作用したとしても、導体バンプが接続パッド,端子パッドから剥がれることを有効に抑えることができる。そのため、絶縁基体の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。

また、本発明の配線基板によれば、好ましくは、接続パッドは、全体として四角形状に並ぶように複数が配列形成されており、非貫通の穴は、四角形状の並びの角部に位置する接続パッドに形成されていることから、四角形状に配列形成された接続パッドのうち応力が最も大きく作用する部分で、導体バンプのフィレットが形成されて、導体バンプを介した配線基板の外部電気回路基板に対する接続をより有効に補強することができるので、
熱応力に起因して導体バンプが接続パッドから剥がれることをより確実に防止することができ、接続信頼性に極めて優れた配線基板とすることができる。

また本発明の配線基板は、好ましくは、絶縁基体は四角板状であり、非貫通の穴は、絶縁基体の主面の対角線に沿って接続パッドの１つにつき２個形成されているから、各接続パッドにおいて、応力が作用する方向と一致して、穴が２個形成されることになるので、導体バンプのフィレットも２個形成され、接続信頼性に極めて優れた配線基板とすることができる。

以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。

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）は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。

これらの図において、１は絶縁基体、２は配線導体、３は接続パッド、４は貫通導体、５は非貫通穴である。これら絶縁基体１，配線導体２，接続パッド３、貫通導体４および非貫通穴５により配線基板９が主に構成される。

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セラミックスから成る。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。

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を搭載，支持するための基体として機能し、通常、後述するように接続パッド３が形成される一方主面（この例では下面）と対向する他方主面（この例では上面）に電子部品が搭載される。

また、絶縁基体１の内部には、配線導体２が形成されている。配線導体２は、後述するように、貫通導体４を介して、絶縁基体１の主面、例えば下面に形成された接続パッド３と電気的に接続されている。

そして、配線導体２を、絶縁基体１の他方主面、例えば上面に導出し、この導出した露出部分に電子部品の電極を接続することにより、絶縁基体１に搭載した電子部品の電極が配線導体２および貫通導体４を介して接続パッド３と電気的に接続される。

このような配線導体２は、タングステン，モリブデン，銅，銀等のメタライズ導体により形成されている。

配線導体２は、例えば、タングステン，モリブデン，銅，銀等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表面に印刷塗布しておくことにより形成される。

絶縁基体１の主面（図１（ｂ）の例では下面）には、複数の接続パッド３が四角形状の配列パターンとなるように縦横に配列形成されている。

また、各接続パッド３から絶縁基体１の内部にかけて貫通導体４が形成されている。

貫通導体４は、接続パッド３と配線導体２とを電気的に接続する機能をなし、その上端等で配線導体２と接し、互いに電気的に接続されている。

接続パッド３は、配線基板９の外部接続用のパッドとして機能し、この接続パッド３は導体バンプ（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９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。

なお、接続パッド３は、配線基板９の小型化や高密度化に対応するために、絶縁基体１の主面のほぼ全域にわたって四角形状の配列パターンとなるように縦横に配列形成されており、絶縁基体１の主面の各隅部にも接続パッド３が形成されている。

本形態の配線基板９においては、接続パッド３の周縁部を跨るようにして非貫通の穴５が形成され、穴５の内側面には導体層（図示せず）が形成されている。なお、導体層は、穴５の内側面のうち、少なくとも接続パッド３と接する部位に形成しておく。

このように、接続パッド３に非貫通穴５および導体層を形成したことから、接続パッド３ａと穴５の内側面に形成された導体層が接続されているため、接続パッドと接続された非貫通の穴の内側面に形成された導体層に半田（導体バンプ）が入り込み、導体層と接続パッドおよび端子パッドとの間に導体バンプのフィレットを形成し、導体バンプと接続パッドおよび端子パッドとの接合強度が高くなる。

これにより、導体バンプと接続パッドおよび端子パッドの接合強度が高くなり、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熱応力等の応力が導体バンプに作用したとしても、導体バンプが接続パッド,端子パッドから剥がれることを有効に抑えることができる。そのため、絶縁基体１の主面に形成した接続パッド３ａを外部電気回路基板の端子パッドに対し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。

なお、接続パッド３，３ａおよび非貫通穴５は、平面視で円形状または楕円形状等の、角部のない形状であることが好ましい。角部があると、その角部に、熱膨張係数の差に起因する熱応力等の応力が集中し、角部から絶縁基体１との接合界面等に亀裂等の機械的な破壊が生じやすくなるおそれがあり、配線基板９の外部接続等の長期信頼性が劣化するおそれがある。

また、導体層は、穴５の内側面に、穴５の底面にまで達するようにして形成されていることが好ましい。これにより、導体バンプと導体層との間の接合面積をより一層大きく確保することができ、導体バンプを介した配線基板９と外部電気回路基板との接続の信頼性をさらに向上させることができる。

貫通導体４，接続パッド３および穴５の内側面の導体層は、配線導体２と同様の材料を用い、同様の形成手段により形成することができる。

貫通導体４，接続パッド３および穴５の内側面の導体層は、例えば、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属ペーストを、絶縁基体１となるセラミックグリーンシートの表面や穴５の内側面にスクリーン印刷法で印刷塗布，充填しておくことにより形成される。

穴５は、例えば、セラミックグリーンシートを複数準備するとともに、接続パッド３が形成されるものに、機械的な打抜き加工を施して貫通孔を形成しておき、そのセラミックグリーンシートに、貫通孔を形成していないセラミックグリーンシートを積層することにより形成される。

また、本形態の配線基板において、接続パッド３は、全体として四角形状に並ぶように複数が配列形成されており、非貫通の穴５は、四角形状の並びの各角部に位置する接続パッド３ａに形成されていることが好ましい。

この場合、四角形状に配列形成された接続パッド３のうち応力が最も大きく作用する部分で、導体バンプのフィレットが形成されて、導体バンプを介した配線基板９の外部電気回路基板に対する接続をより有効に補強することができるので、
熱応力に起因して導体バンプが接続パッド３から剥がれることをより確実に防止することができ、接続信頼性に極めて優れた配線基板９とすることができる。

また本形態の配線基板９においては、絶縁基体１を四角板状になし、非貫通の穴５を、絶縁基体１の主面の対角線に沿って接続パッド２の１つにつき２個ずつ形成しておくことが好ましい。

この場合、各接続パッド２において、応力が作用する方向と一致して、穴５が２個形成されることになるので、導体バンプのフィレットも２個形成され、接続信頼性に極めて優れた配線基板とすることができる。

これにより、絶縁基体１の主面に形成した接続パッド３を外部電気回路基板の端子パッドに対し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でき、高い接続信頼性を有する配線基板９とすることができる。

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において種々の変更、改良等が可能である。

（ａ），（ｂ）は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す平面図，断面図である。

符号の説明

１・・・絶縁基体
２・・・配線導体
３・・・接続パッド
３ａ・・角部に形成された接続パッド
４・・・貫通導体
５・・・非貫通穴
９・・・配線基板

Claims (3)

1. 絶縁基体と、該絶縁基体の内部に形成された配線導体と、前記絶縁基体の主面に前記配線導体と電気的に接続されて形成された接続パッドと、前記絶縁基体の主面に前記接続パッドの周縁部を跨るようにして形成された非貫通の穴と、該穴の内側面に形成された導体層とを具備していることを特徴とする配線基板。
2. 前記接続パッドは、全体として四角形状に並ぶように複数が配列形成されており、前記非貫通の穴は、前記四角形状の並びの角部に位置する前記接続パッドに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記絶縁基体は四角板状であり、前記非貫通の穴は、前記絶縁基体の主面の対角線に沿って前記接続パッドの１つにつき２個形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配線基板。

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