JP3347583B2 - 配線基板の実装構造 - Google Patents
配線基板の実装構造Info
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- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機樹脂を含む絶
縁基板を備えた外部電気回路基板の表面に、配線基板、
特に大型の表面実装型の配線基板をロウ付けして実装す
るのに適した実装構造に関するものである。
縁基板を備えた外部電気回路基板の表面に、配線基板、
特に大型の表面実装型の配線基板をロウ付けして実装す
るのに適した実装構造に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来、配線基板は、絶縁基板の表面あるい
は内部にメタライズ配線層が配設された構造からなる。
また、この配線基板の代表的な例として、半導体素子、
特にＬＳＩ（大規模集積回路素子）等の半導体集積回路
素子を収容するための半導体素子収納用パッケージは、
一般にアルミナセラミックスからなる絶縁基板の表面に
半導体素子を収容するための凹部が形成され、また絶縁
基板の表面および内部には、タングステン、モリブデン
等の高融点金属粉末から成る複数個のメタライズ配線層
が配設され、凹部内に収納される半導体素子と電気的に
接続される。また、絶縁基板の下面または側面には、外
部電気回路基板と電気的に接続するための接続端子が備
えられ、この接続端子は、メタライズ配線層と電気的に
接続されている。
は内部にメタライズ配線層が配設された構造からなる。
また、この配線基板の代表的な例として、半導体素子、
特にＬＳＩ（大規模集積回路素子）等の半導体集積回路
素子を収容するための半導体素子収納用パッケージは、
一般にアルミナセラミックスからなる絶縁基板の表面に
半導体素子を収容するための凹部が形成され、また絶縁
基板の表面および内部には、タングステン、モリブデン
等の高融点金属粉末から成る複数個のメタライズ配線層
が配設され、凹部内に収納される半導体素子と電気的に
接続される。また、絶縁基板の下面または側面には、外
部電気回路基板と電気的に接続するための接続端子が備
えられ、この接続端子は、メタライズ配線層と電気的に
接続されている。
【０００３】そして、かかる半導体素子収納用パッケー
ジは、絶縁基板下面または側面に設けられた接続端子と
外部電気回路基板表面に形成された配線導体とを半田等
によりロウ付けして電気的に接続することにより実装さ
れる。
ジは、絶縁基板下面または側面に設けられた接続端子と
外部電気回路基板表面に形成された配線導体とを半田等
によりロウ付けして電気的に接続することにより実装さ
れる。
【０００４】一般に、半導体素子の集積度が高まるほ
ど、半導体素子に形成される電極数も増大するが、これ
に伴いこれを収納する半導体収納用パッケージにおける
端子数も増大することになる。ところが、電極数が増大
するに伴いパッケージ自体の寸法を大きくする必要があ
るが、それと同時に小型化も要求されるためパッケージ
における接続端子の密度を高くすることが必要となる。
ど、半導体素子に形成される電極数も増大するが、これ
に伴いこれを収納する半導体収納用パッケージにおける
端子数も増大することになる。ところが、電極数が増大
するに伴いパッケージ自体の寸法を大きくする必要があ
るが、それと同時に小型化も要求されるためパッケージ
における接続端子の密度を高くすることが必要となる。
【０００５】これまでのパッケージにおける接続端子の
構造としては、パッケージの下面にコバールなどの金属
ピンを接続したピングリッドアレイ（ＰＧＡ）が最も一
般的であるが、表面実装型のパッケージとして、パッケ
ージの側面に導出されたメタライズ配線層にＬ字状の金
属部材がロウ付けされたクワッドフラットパッケージ
（ＱＦＰ）、パッケージの４つの側面に電極パッドを備
えたリードピンのないリードレスチップキャリア（ＬＣ
Ｃ）、さらに絶縁基板の下面に半田からなる球状端子に
より構成したボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）等があ
り、これらの中でもＢＧＡが最も高密度化が可能である
と言われている。
構造としては、パッケージの下面にコバールなどの金属
ピンを接続したピングリッドアレイ（ＰＧＡ）が最も一
般的であるが、表面実装型のパッケージとして、パッケ
ージの側面に導出されたメタライズ配線層にＬ字状の金
属部材がロウ付けされたクワッドフラットパッケージ
（ＱＦＰ）、パッケージの４つの側面に電極パッドを備
えたリードピンのないリードレスチップキャリア（ＬＣ
Ｃ）、さらに絶縁基板の下面に半田からなる球状端子に
より構成したボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）等があ
り、これらの中でもＢＧＡが最も高密度化が可能である
と言われている。
【０００６】このボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）は接
続端子を接続パッドに半田などのロウ材からなる球状端
子をロウ付けした端子により構成し、この球状端子を外
部電気回路基板の配線導体上に載置当接させ、しかる
後、前記端子を約２５０〜４００℃の温度で加熱溶融
し、球状端子を配線導体に接合させることによって外部
電気回路基板上に実装することが行われている。このよ
うな実装構造により、半導体素子収納用パッケージの内
部に収容されている半導体素子はその各電極がメタライ
ズ配線層及び接続端子を介して外部電気回路に電気的に
接続される。
続端子を接続パッドに半田などのロウ材からなる球状端
子をロウ付けした端子により構成し、この球状端子を外
部電気回路基板の配線導体上に載置当接させ、しかる
後、前記端子を約２５０〜４００℃の温度で加熱溶融
し、球状端子を配線導体に接合させることによって外部
電気回路基板上に実装することが行われている。このよ
うな実装構造により、半導体素子収納用パッケージの内
部に収容されている半導体素子はその各電極がメタライ
ズ配線層及び接続端子を介して外部電気回路に電気的に
接続される。
【０００７】また、半導体素子収納用パッケージにおけ
る絶縁基板としては、最近では、低温焼成化、低誘電率
化および高電気伝導性の銅配線が可能なことから、絶縁
基板をガラスセラミックス焼結体により構成することも
提案されている。
る絶縁基板としては、最近では、低温焼成化、低誘電率
化および高電気伝導性の銅配線が可能なことから、絶縁
基板をガラスセラミックス焼結体により構成することも
提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のパッケージにお
ける絶縁基板として従来より使用されているアルミナ、
ムライトなどのセラミックスは、２００ＭＰａ以上の高
強度を有し、しかもメタライズ配線層などとの多層化技
術として信頼性の高い点で多用されているが、絶縁基板
がガラス−エポキシ樹脂複合材料、ガラス−ポリイミド
樹脂複合材料などの有機樹脂を含むプリント基板などの
外部電気回路基板に表面実装した場合、半導体素子の作
動時に発する熱が絶縁基板と外部電気回路基板の両方に
繰り返し印加されると、前記外部電気回路基板の絶縁基
板の熱膨張係数が１０×１０-6／℃以上と大きいため
に、熱応力が発生するという問題がある。
ける絶縁基板として従来より使用されているアルミナ、
ムライトなどのセラミックスは、２００ＭＰａ以上の高
強度を有し、しかもメタライズ配線層などとの多層化技
術として信頼性の高い点で多用されているが、絶縁基板
がガラス−エポキシ樹脂複合材料、ガラス−ポリイミド
樹脂複合材料などの有機樹脂を含むプリント基板などの
外部電気回路基板に表面実装した場合、半導体素子の作
動時に発する熱が絶縁基板と外部電気回路基板の両方に
繰り返し印加されると、前記外部電気回路基板の絶縁基
板の熱膨張係数が１０×１０-6／℃以上と大きいため
に、熱応力が発生するという問題がある。
【０００９】この熱応力は、パッケージにおける端子数
が３００未満と比較的少ない場合には、発生する熱応力
も小さいが、接続端子数が３００以上となるような大型
のパッケージでは、発生する応力も増大する傾向にあ
り、半導体素子の作動／停止によりこれがパッケージの
外部電気回路基板の実装部に繰り返し印加されると、パ
ッケージの接続端子の外周部、及び外部電気回路基板の
配線導体と接続端子との接合界面に応力が集中し、パッ
ケージにおいて接続端子が絶縁基板より剥離したり、接
続端子が外部電気回路基板の配線導体から剥離し、半導
体素子収納用パッケージの接続端子を外部電極回路の配
線導体に長期にわたり安定に電気的接続させることがで
きないという致命的な欠点を有していた。
が３００未満と比較的少ない場合には、発生する熱応力
も小さいが、接続端子数が３００以上となるような大型
のパッケージでは、発生する応力も増大する傾向にあ
り、半導体素子の作動／停止によりこれがパッケージの
外部電気回路基板の実装部に繰り返し印加されると、パ
ッケージの接続端子の外周部、及び外部電気回路基板の
配線導体と接続端子との接合界面に応力が集中し、パッ
ケージにおいて接続端子が絶縁基板より剥離したり、接
続端子が外部電気回路基板の配線導体から剥離し、半導
体素子収納用パッケージの接続端子を外部電極回路の配
線導体に長期にわたり安定に電気的接続させることがで
きないという致命的な欠点を有していた。
【００１０】従って、本発明は、半導体素子収納用パッ
ケージ等の配線基板を、絶縁基板が有機樹脂を主体とし
てなる外部電気回路基板にロウ付けによって表面実装す
る際に、強固に且つ長期にわたり安定した接続状態を維
持できる高信頼性の配線基板の実装構造を提供すること
を目的とするものである。
ケージ等の配線基板を、絶縁基板が有機樹脂を主体とし
てなる外部電気回路基板にロウ付けによって表面実装す
る際に、強固に且つ長期にわたり安定した接続状態を維
持できる高信頼性の配線基板の実装構造を提供すること
を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、パッケー
ジ等の配線基板の外部電気回路基板への実装時において
発生する熱応力を緩和させる方法について種々検討を重
ねた結果、配線基板の絶縁基板をヤング率が小さく、熱
膨張係数の大きい焼結体によって構成することにより、
発生した熱応力が絶縁基板の低剛性によって吸収され応
力が緩和されることを見いだし、本発明に至った。
ジ等の配線基板の外部電気回路基板への実装時において
発生する熱応力を緩和させる方法について種々検討を重
ねた結果、配線基板の絶縁基板をヤング率が小さく、熱
膨張係数の大きい焼結体によって構成することにより、
発生した熱応力が絶縁基板の低剛性によって吸収され応
力が緩和されることを見いだし、本発明に至った。
【００１２】即ち、本発明の配線基板の実装構造は、絶
縁基板と、該絶縁基板の表面および内部に配設されたメ
タライズ配線層と、該絶縁基板の下面に取着され、前記
メタライズ配線層と電気的に接続された接続端子とを具
備する配線基板を、少なくとも有機樹脂を含む絶縁体の
表面に配線導体が被着形成された外部電気回路基板上に
載置し、前記配線基板の接続端子と前記外部電気回路基
板の配線導体とをロウ付けして実装してなる配線基板の
実装構造において、前記配線基板の絶縁基板が、−７０
℃〜２００℃におけるヤング率が２００ＧＰａ以下、４
０〜４００℃における熱膨張係数が８〜２５ｐｐｍ／℃
の焼結体からなることを特徴とする。
縁基板と、該絶縁基板の表面および内部に配設されたメ
タライズ配線層と、該絶縁基板の下面に取着され、前記
メタライズ配線層と電気的に接続された接続端子とを具
備する配線基板を、少なくとも有機樹脂を含む絶縁体の
表面に配線導体が被着形成された外部電気回路基板上に
載置し、前記配線基板の接続端子と前記外部電気回路基
板の配線導体とをロウ付けして実装してなる配線基板の
実装構造において、前記配線基板の絶縁基板が、−７０
℃〜２００℃におけるヤング率が２００ＧＰａ以下、４
０〜４００℃における熱膨張係数が８〜２５ｐｐｍ／℃
の焼結体からなることを特徴とする。
【００１３】また、配線基板の絶縁基板を構成する焼結
体が、ガラスを２０〜８０体積％、フィラーを２０〜８
０体積％の割合で含む成形体を焼成して得られた焼結体
からなること、前記ガラスが、Ｌｉ2 Ｏを５〜３０重量
％含有するリチウム珪酸ガラスであること、さらには前
記フィラーとして、フォルステライト、クリストバライ
トおよびアルミナの少なくとも１種を全量中２０〜８０
体積％の割合で含むことを特徴とするものである。
体が、ガラスを２０〜８０体積％、フィラーを２０〜８
０体積％の割合で含む成形体を焼成して得られた焼結体
からなること、前記ガラスが、Ｌｉ2 Ｏを５〜３０重量
％含有するリチウム珪酸ガラスであること、さらには前
記フィラーとして、フォルステライト、クリストバライ
トおよびアルミナの少なくとも１種を全量中２０〜８０
体積％の割合で含むことを特徴とするものである。
【００１４】このように、ガラス−エポキシ樹脂基板な
どのプリント基板からなる外部電気回路に対して実装さ
れる半導体素子収納用パッケージにおける絶縁基板とし
て−７０〜２００℃の温度範囲におけるヤング率が２０
０ＧＰａ以下のセラミックスを用いることにより、絶縁
基板と外部電気回路基板との間に発生する応力を緩和
し、その結果、絶縁基板と外部電気回路基板に発生する
応力によって端子が外部電気回路の配線導体とが接続不
良を起こすことがなく、これによっても容器内部に収容
する半導体素子と外部電気回路基板とを長期間にわたり
正確に、且つ強固に電気的接続させることが可能とな
る。
どのプリント基板からなる外部電気回路に対して実装さ
れる半導体素子収納用パッケージにおける絶縁基板とし
て−７０〜２００℃の温度範囲におけるヤング率が２０
０ＧＰａ以下のセラミックスを用いることにより、絶縁
基板と外部電気回路基板との間に発生する応力を緩和
し、その結果、絶縁基板と外部電気回路基板に発生する
応力によって端子が外部電気回路の配線導体とが接続不
良を起こすことがなく、これによっても容器内部に収容
する半導体素子と外部電気回路基板とを長期間にわたり
正確に、且つ強固に電気的接続させることが可能とな
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明によれば、配線基板や、半
導体素子収納用パッケージの絶縁基板として、Ｌｉ2 Ｏ
を５〜３０重量％含有し、屈伏点が４００℃〜８００℃
のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、必須成分
としてフォルステライトとクオーツもしくはクリストバ
ライトとを２０〜８０体積％の割合で含む成形体を焼成
することにより−７０℃〜２００℃におけるヤング率が
２００ＧＰａ以下の焼結体を容易再現よく製造すること
ができる。
導体素子収納用パッケージの絶縁基板として、Ｌｉ2 Ｏ
を５〜３０重量％含有し、屈伏点が４００℃〜８００℃
のリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、必須成分
としてフォルステライトとクオーツもしくはクリストバ
ライトとを２０〜８０体積％の割合で含む成形体を焼成
することにより−７０℃〜２００℃におけるヤング率が
２００ＧＰａ以下の焼結体を容易再現よく製造すること
ができる。
【００１６】また、上記ガラスとして、Ｌｉ2 Ｏを必須
の成分としてその含有量が５〜３０重量％のリチウム珪
酸ガラスを用いることにより、焼結後の焼結体中に高熱
膨張のリチウムシリケート（例えば、Ｌｉ2 ＳｉＯ3 ）
を析出することができ、しかも、屈伏点が比較的低く、
ガラスの添加量が少なくても低温焼成が可能であるため
に、Ｃｕからなるメタライズ配線層と同時に焼成するこ
とができる。
の成分としてその含有量が５〜３０重量％のリチウム珪
酸ガラスを用いることにより、焼結後の焼結体中に高熱
膨張のリチウムシリケート（例えば、Ｌｉ2 ＳｉＯ3 ）
を析出することができ、しかも、屈伏点が比較的低く、
ガラスの添加量が少なくても低温焼成が可能であるため
に、Ｃｕからなるメタライズ配線層と同時に焼成するこ
とができる。
【００１７】さらに、リチウム珪酸ガラスの屈伏点を４
００℃〜８００℃とすることにより、ガラス含有量を低
減しフィラー量を増量することができ、また焼成収縮開
始温度を上昇することが可能である。それにより、成形
時に添加された有機樹脂等の成形用バインダーを効率的
に除去するとともに、絶縁基体と同時に焼成されるメタ
ライズとの焼成条件のマッチングを図ることができる。
００℃〜８００℃とすることにより、ガラス含有量を低
減しフィラー量を増量することができ、また焼成収縮開
始温度を上昇することが可能である。それにより、成形
時に添加された有機樹脂等の成形用バインダーを効率的
に除去するとともに、絶縁基体と同時に焼成されるメタ
ライズとの焼成条件のマッチングを図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を一実施例を示す添
付図面に基づき詳細に説明する。
付図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】図１及び図２は、本発明の一例を示す図で
あり、絶縁基板の表面あるいは内部にメタライズ配線層
が配設された、いわゆる配線基板を基礎的構造とするも
のであるが，図１及び図２は，本発明における配線基板
の一例としてＢＧＡ型パッケージと、その実装構造を示
すものであり、ＡはＢＧＡ型パッケージ、Ｂは外部電気
回路基板である。
あり、絶縁基板の表面あるいは内部にメタライズ配線層
が配設された、いわゆる配線基板を基礎的構造とするも
のであるが，図１及び図２は，本発明における配線基板
の一例としてＢＧＡ型パッケージと、その実装構造を示
すものであり、ＡはＢＧＡ型パッケージ、Ｂは外部電気
回路基板である。
【００２０】図１において、パッケージＡは、絶縁基板
１と蓋体２とメタライズ配線層３と端子４およびパッケ
ージの内部に収納される半導体素子５により構成され、
絶縁基板１及び蓋体２は半導体素子５を内部に気密に収
容するための容器６を構成している。
１と蓋体２とメタライズ配線層３と端子４およびパッケ
ージの内部に収納される半導体素子５により構成され、
絶縁基板１及び蓋体２は半導体素子５を内部に気密に収
容するための容器６を構成している。
【００２１】また、絶縁基板１の表面および内部には、
メタライズ配線層３が被着形成されており、更に絶縁基
板１の下面には接続端子４が形成されている。このＢＧ
Ａ型パッケージにおいては、接続端子は、絶縁基板１の
下面に形成された多数の凹部に半田（錫−鉛合金）など
のロウ材からなる突起状の接続端子４により構成され
る。
メタライズ配線層３が被着形成されており、更に絶縁基
板１の下面には接続端子４が形成されている。このＢＧ
Ａ型パッケージにおいては、接続端子は、絶縁基板１の
下面に形成された多数の凹部に半田（錫−鉛合金）など
のロウ材からなる突起状の接続端子４により構成され
る。
【００２２】一方、外部電気回路基板Ｂは、いわゆるプ
リント基板からなり、ガラス−エポキシ樹脂、ガラス−
ポリイミド樹脂複合材料などの有機樹脂を含む材料から
なる絶縁体７の表面に、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｐｂ
−Ｓｎなどの金属からなる配線導体８が被着形成された
ものであり、以下、単にプリント基板と称する場合もあ
る。
リント基板からなり、ガラス−エポキシ樹脂、ガラス−
ポリイミド樹脂複合材料などの有機樹脂を含む材料から
なる絶縁体７の表面に、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｐｂ
−Ｓｎなどの金属からなる配線導体８が被着形成された
ものであり、以下、単にプリント基板と称する場合もあ
る。
【００２３】上記ＢＧＡ型パッケージＡを上記プリント
基板Ｂに実装するには、パッケージＡの絶縁基板１下面
の突起状接続端子４をプリント基板Ｂの配線導体８上に
載置当接させ、しかる後、約２５０〜４００℃の温度で
加熱することにより、半田などのロウ材からなる突起状
端子４自体が溶融し、端子４を配線導体８に接合させる
ことによってプリント基板Ｂ上に実装される。
基板Ｂに実装するには、パッケージＡの絶縁基板１下面
の突起状接続端子４をプリント基板Ｂの配線導体８上に
載置当接させ、しかる後、約２５０〜４００℃の温度で
加熱することにより、半田などのロウ材からなる突起状
端子４自体が溶融し、端子４を配線導体８に接合させる
ことによってプリント基板Ｂ上に実装される。
【００２４】また、他の例として、図２に示すように前
記接続端子として、接続パッド３ａに対して高融点材料
からなる球状端子１０を低融点ロウ材１１によりロウ付
けしたものが適用できる。かかる構成においてはパッケ
ージＡの絶縁基板１下面の接続パッド３ａに取着されて
いる球状端子１０をプリント基板Ｂの配線導体８上に載
置当接させ、しかる後、球状端子１０を半田などのロウ
材１２により配線導体８に接着させてプリント基板Ｂ上
に実装することができる。また、低融点のロウ材として
Ａｕ−Ｓｎ合金を用いて接続端子をプリント基板に接続
してもよく、さらに上記球状端子に代わりに柱状の端子
を用いてもよい。
記接続端子として、接続パッド３ａに対して高融点材料
からなる球状端子１０を低融点ロウ材１１によりロウ付
けしたものが適用できる。かかる構成においてはパッケ
ージＡの絶縁基板１下面の接続パッド３ａに取着されて
いる球状端子１０をプリント基板Ｂの配線導体８上に載
置当接させ、しかる後、球状端子１０を半田などのロウ
材１２により配線導体８に接着させてプリント基板Ｂ上
に実装することができる。また、低融点のロウ材として
Ａｕ−Ｓｎ合金を用いて接続端子をプリント基板に接続
してもよく、さらに上記球状端子に代わりに柱状の端子
を用いてもよい。
【００２５】本発明によれば、図１に示されるような実
装構造において、プリント基板Ｂの表面に実装される半
導体素子収納用パッケージＡ等の配線基板として、その
絶縁基板１を−７０〜２００℃の温度範囲におけるヤン
グ率が２００ＧＰａ以下、特に１５０ＧＰａ以下の焼結
体によって構成することが重要である。
装構造において、プリント基板Ｂの表面に実装される半
導体素子収納用パッケージＡ等の配線基板として、その
絶縁基板１を−７０〜２００℃の温度範囲におけるヤン
グ率が２００ＧＰａ以下、特に１５０ＧＰａ以下の焼結
体によって構成することが重要である。
【００２６】パッケージのプリント基板への実装時、ま
たは実装後の半導体素子の繰り返し作動時において、パ
ッケージには、プリント基板との熱膨張係数差により、
パッケージの中心方向への圧縮応力と、パッケージに垂
直に下方への応力による曲げ応力が発生する。この圧縮
応力は、パッケージがひずむことで緩和され、また曲げ
応力はパッケージがたわみことにより緩和される。この
パッケージのひずみ量およびたわみ量は、パッケージの
サイズと、絶縁基板のヤング率によって決定され、ヤン
グ率が低いほどパッケージはひずみやすく、たわみ易く
なり、圧縮応力および曲げ応力を緩和することができ
る。
たは実装後の半導体素子の繰り返し作動時において、パ
ッケージには、プリント基板との熱膨張係数差により、
パッケージの中心方向への圧縮応力と、パッケージに垂
直に下方への応力による曲げ応力が発生する。この圧縮
応力は、パッケージがひずむことで緩和され、また曲げ
応力はパッケージがたわみことにより緩和される。この
パッケージのひずみ量およびたわみ量は、パッケージの
サイズと、絶縁基板のヤング率によって決定され、ヤン
グ率が低いほどパッケージはひずみやすく、たわみ易く
なり、圧縮応力および曲げ応力を緩和することができ
る。
【００２７】特に、本発明の実装構造は、熱膨張差に起
因する応力の影響が大きくなる絶縁基板の厚みが０．３
ｍｍ以上、最大長さが２０ｍｍ以上、とりわけ絶縁基板
の厚みが０．５ｍｍ以上、最大長さ３０ｍｍ以上の配線
基板の実装に好適であって、かかる大きさの配線基板を
４０〜４００℃の熱膨張係数が１３〜２０ｐｐｍ／℃の
プリント基板に実装する場合において、配線基板の絶縁
基板のヤング率２００ＧＰａ以下であれば、これらの応
力を有効的に緩和することができる。このヤング率が２
００ＧＰａを越えると、パッケージの変形が小さく、そ
れにより応力緩和が起こらず、応力が大きくなり、外部
電気回路基板ＢとパッケージＡとの電気的接続状態が悪
化することを防止することができない。ここで、上記
「最大長さ」とは、例えば、四角形状の基板の場合、最
大長さとはその対角線の長さを意味する。
因する応力の影響が大きくなる絶縁基板の厚みが０．３
ｍｍ以上、最大長さが２０ｍｍ以上、とりわけ絶縁基板
の厚みが０．５ｍｍ以上、最大長さ３０ｍｍ以上の配線
基板の実装に好適であって、かかる大きさの配線基板を
４０〜４００℃の熱膨張係数が１３〜２０ｐｐｍ／℃の
プリント基板に実装する場合において、配線基板の絶縁
基板のヤング率２００ＧＰａ以下であれば、これらの応
力を有効的に緩和することができる。このヤング率が２
００ＧＰａを越えると、パッケージの変形が小さく、そ
れにより応力緩和が起こらず、応力が大きくなり、外部
電気回路基板ＢとパッケージＡとの電気的接続状態が悪
化することを防止することができない。ここで、上記
「最大長さ」とは、例えば、四角形状の基板の場合、最
大長さとはその対角線の長さを意味する。
【００２８】なお、絶縁基板のヤング率が小さくなるに
従い、パッケージのＳｉを基板とする半導体素子の実装
状態での応力が逆に大きくなってしまうため、半導体素
子を絶縁基板に接着する場合には、その応力を緩衝する
ために接着材として、例えば、エポキシ系、ポリイミド
系の有機系接着材や、この接着材にＡｇなどの金属を添
加した、可撓性の接着材によって接着することが望まし
い。
従い、パッケージのＳｉを基板とする半導体素子の実装
状態での応力が逆に大きくなってしまうため、半導体素
子を絶縁基板に接着する場合には、その応力を緩衝する
ために接着材として、例えば、エポキシ系、ポリイミド
系の有機系接着材や、この接着材にＡｇなどの金属を添
加した、可撓性の接着材によって接着することが望まし
い。
【００２９】これまで絶縁基板材料として用いられてき
たアルミナ焼結体や窒化アルミニウム焼結体の−７０〜
２００℃のヤング率は、いずれも３００ＧＰａを越える
もので、本発明の目的に合致しない。また、窒化ケイ素
焼結体、炭化ケイ素焼結体、ジルコニア焼結体も同様に
３００ＧＰａを越えるものであり使用できない。
たアルミナ焼結体や窒化アルミニウム焼結体の−７０〜
２００℃のヤング率は、いずれも３００ＧＰａを越える
もので、本発明の目的に合致しない。また、窒化ケイ素
焼結体、炭化ケイ素焼結体、ジルコニア焼結体も同様に
３００ＧＰａを越えるものであり使用できない。
【００３０】これに対して、ジルコニア焼結体、ムライ
ト焼結体、シリコン単結晶は１００〜２００ＧＰａ、ガ
ラスを主成分とし所望によりフィラー成分を添加してな
る混合物を焼成したガラスセラミック焼結体は、ヤング
率が５０〜１５０ＧＰａ程度と低く、また、合成石英ガ
ラス、マコール、パイロセラム、パイレックス、などの
耐熱性ガラスも同様にヤング率は１００ＧＰａ以下と小
さく、これらの材料は、本発明には好適である。
ト焼結体、シリコン単結晶は１００〜２００ＧＰａ、ガ
ラスを主成分とし所望によりフィラー成分を添加してな
る混合物を焼成したガラスセラミック焼結体は、ヤング
率が５０〜１５０ＧＰａ程度と低く、また、合成石英ガ
ラス、マコール、パイロセラム、パイレックス、などの
耐熱性ガラスも同様にヤング率は１００ＧＰａ以下と小
さく、これらの材料は、本発明には好適である。
【００３１】本発明によれば、配線基板の絶縁基板は、
−７０〜２００℃のヤング率が２００ＧＰａ以下である
とともに、４０〜４００℃における熱膨張係数が８〜２
５ｐｐｍ／℃であることが重要である。これは、ヤング
率の低い絶縁基板を用いることにより、発生した応力を
絶縁基板のたわみとひずみによって吸収するとともに、
熱膨張係数をプリント基板の熱膨張係数により近づける
ことにより、発生する応力を小さくできるため、さらに
信頼性に高い実装構造を実現できる。また、配線基板と
してメタライズ配線層を金、銅により構成し、且つ絶縁
基板と同時焼成によって作製できることが望ましい。そ
の点で、１０００℃以下で焼結できることが望ましい。
−７０〜２００℃のヤング率が２００ＧＰａ以下である
とともに、４０〜４００℃における熱膨張係数が８〜２
５ｐｐｍ／℃であることが重要である。これは、ヤング
率の低い絶縁基板を用いることにより、発生した応力を
絶縁基板のたわみとひずみによって吸収するとともに、
熱膨張係数をプリント基板の熱膨張係数により近づける
ことにより、発生する応力を小さくできるため、さらに
信頼性に高い実装構造を実現できる。また、配線基板と
してメタライズ配線層を金、銅により構成し、且つ絶縁
基板と同時焼成によって作製できることが望ましい。そ
の点で、１０００℃以下で焼結できることが望ましい。
【００３２】その好適な絶縁基板材料としては、Ｌｉ2
Ｏを５〜３０重量％含有する結晶性リチウム珪酸ガラス
を２０〜８０体積％と、少なくともフォルステライトと
クリストバライトとを含むフィラー成分８０〜２０体積
％とからなる混合物を成形し、焼成したガラスセラミッ
ク焼結体であることが望ましく、特に結晶性リチウム珪
酸ガラスの軟化点は４２０〜４６０℃であることが望ま
しい。
Ｏを５〜３０重量％含有する結晶性リチウム珪酸ガラス
を２０〜８０体積％と、少なくともフォルステライトと
クリストバライトとを含むフィラー成分８０〜２０体積
％とからなる混合物を成形し、焼成したガラスセラミッ
ク焼結体であることが望ましく、特に結晶性リチウム珪
酸ガラスの軟化点は４２０〜４６０℃であることが望ま
しい。
【００３３】本発明によれば、結晶性リチウム珪酸ガラ
スを上記の範囲で配合することにより、１０００℃以下
の温度で焼成でき、焼結後の焼結体のヤング率が２００
ＧＰａ以下、熱膨張係数８〜２５ｐｐｍ／℃が達成でき
る。
スを上記の範囲で配合することにより、１０００℃以下
の温度で焼成でき、焼結後の焼結体のヤング率が２００
ＧＰａ以下、熱膨張係数８〜２５ｐｐｍ／℃が達成でき
る。
【００３４】さらに、結晶性リチウム珪酸ガラスの屈伏
点は４００℃〜８００℃、特に４００〜６５０℃である
ことが成形用有機バインダーを効率的に除去できるとと
もに、銅との同時焼結性を高める点で望ましい。
点は４００℃〜８００℃、特に４００〜６５０℃である
ことが成形用有機バインダーを効率的に除去できるとと
もに、銅との同時焼結性を高める点で望ましい。
【００３５】具体的な、結晶性リチウム珪酸ガラスとし
ては、Ｌｉ2 Ｏを５〜３０重量％の割合で含有するとと
もに、ＳｉＯ2 を６０〜８５重量％含み、Ｌｉ2 ＯとＳ
ｉＯ2 の合量が６５〜９５重量％であり、残部がＡｌ2
Ｏ3 、アルカリ土類酸化物、アルカリ金属酸化物、Ｚｎ
Ｏ、Ｐ2 Ｏ5 等から構成されるものである。
ては、Ｌｉ2 Ｏを５〜３０重量％の割合で含有するとと
もに、ＳｉＯ2 を６０〜８５重量％含み、Ｌｉ2 ＯとＳ
ｉＯ2 の合量が６５〜９５重量％であり、残部がＡｌ2
Ｏ3 、アルカリ土類酸化物、アルカリ金属酸化物、Ｚｎ
Ｏ、Ｐ2 Ｏ5 等から構成されるものである。
【００３６】一方、フィラー成分としては、少なくとも
フォルステライト、クリストバライトを含むことが、熱
膨張係数を前記範囲に制御する上で好適である。また、
フィラーの種類によってヤング率や熱膨張係数を制御す
ることも可能であって、その他のフィラー成分として
は、クォーツ（ＳｉＯ2 ）、トリジマイト（Ｓｉ
Ｏ2 ）、クリストバライト（ＳｉＯ2 ）、フォルステラ
イト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ
2 Ｏ3 ）、ウォラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）、モ
ンティセラナイト（ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、ネフ
ェリン（Ｎａ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ）、リチウム
シリケート（Ｌｉ2 Ｏ・ＳｉＯ2 ）、ジオプサイド（Ｃ
ａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2 ）、メルビナイト（３ＣａＯ
・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2 ）、アケルマイト（２ＣａＯ・Ｍ
ｇＯ・２ＳｉＯ2 ）、マグネシア（ＭｇＯ）、アルミナ
（Ａｌ2 Ｏ3 ）、カーネギアイト（Ｎａ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ
3 ・２ＳｉＯ2 ）、エンスタタイト（ＭｇＯ・Ｓｉ
Ｏ2 ）、ホウ酸マグネシウム（２ＭｇＯ・Ｂ2 Ｏ3 ）、
セルシアン（ＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）、Ｂ2
Ｏ3 ・２ＭｇＯ・２ＳｉＯ2 、ガーナイト（ＺｎＯ・Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）、ペタライト（ＬｉＡｌＳｉ4 Ｏ10）等が挙
げられる。
フォルステライト、クリストバライトを含むことが、熱
膨張係数を前記範囲に制御する上で好適である。また、
フィラーの種類によってヤング率や熱膨張係数を制御す
ることも可能であって、その他のフィラー成分として
は、クォーツ（ＳｉＯ2 ）、トリジマイト（Ｓｉ
Ｏ2 ）、クリストバライト（ＳｉＯ2 ）、フォルステラ
イト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ
2 Ｏ3 ）、ウォラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）、モ
ンティセラナイト（ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、ネフ
ェリン（Ｎａ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ）、リチウム
シリケート（Ｌｉ2 Ｏ・ＳｉＯ2 ）、ジオプサイド（Ｃ
ａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2 ）、メルビナイト（３ＣａＯ
・ＭｇＯ・２ＳｉＯ2 ）、アケルマイト（２ＣａＯ・Ｍ
ｇＯ・２ＳｉＯ2 ）、マグネシア（ＭｇＯ）、アルミナ
（Ａｌ2 Ｏ3 ）、カーネギアイト（Ｎａ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ
3 ・２ＳｉＯ2 ）、エンスタタイト（ＭｇＯ・Ｓｉ
Ｏ2 ）、ホウ酸マグネシウム（２ＭｇＯ・Ｂ2 Ｏ3 ）、
セルシアン（ＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）、Ｂ2
Ｏ3 ・２ＭｇＯ・２ＳｉＯ2 、ガーナイト（ＺｎＯ・Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）、ペタライト（ＬｉＡｌＳｉ4 Ｏ10）等が挙
げられる。
【００３７】この結晶性ガラスとフィラーとの混合物を
用いて、配線基板を作製するには、適当な成形用有機樹
脂バインダーを添加した後、所望の成形手段、例えば、
ドクターブレード、圧延法、金型プレス等によりシート
状に成形する。
用いて、配線基板を作製するには、適当な成形用有機樹
脂バインダーを添加した後、所望の成形手段、例えば、
ドクターブレード、圧延法、金型プレス等によりシート
状に成形する。
【００３８】そして、このシート状成形体の表面に銅や
金などのメタライズペーストをスクリーン印刷法等によ
って印刷し、また、場合によっては、前記グリーンシー
トに適当な打ち抜き加工してスルーホールを形成し、こ
のホール内にもメタライズペーストを充填する。そして
これらのグリーンシートを複数枚積層し焼成する。
金などのメタライズペーストをスクリーン印刷法等によ
って印刷し、また、場合によっては、前記グリーンシー
トに適当な打ち抜き加工してスルーホールを形成し、こ
のホール内にもメタライズペーストを充填する。そして
これらのグリーンシートを複数枚積層し焼成する。
【００３９】焼成にあたっては、まず、成形のために配
合したバインダー成分を除去する。
合したバインダー成分を除去する。
【００４０】バインダーの除去は、７００℃前後の大気
雰囲気中で行われるが、配線導体としてＣｕを用いる場
合には、水蒸気を含有する１００〜７００℃の窒素雰囲
気中で行われる。この時、成形体の収縮開始温度は７０
０〜８５０℃程度であることが望ましく、かかる収縮開
始温度がこれより低いとバインダーの除去が困難となる
ため、成形体中の結晶化ガラスの特性、特に屈伏点を前
述したように制御することが必要となる。
雰囲気中で行われるが、配線導体としてＣｕを用いる場
合には、水蒸気を含有する１００〜７００℃の窒素雰囲
気中で行われる。この時、成形体の収縮開始温度は７０
０〜８５０℃程度であることが望ましく、かかる収縮開
始温度がこれより低いとバインダーの除去が困難となる
ため、成形体中の結晶化ガラスの特性、特に屈伏点を前
述したように制御することが必要となる。
【００４１】焼成は、８５０℃〜１０５０℃の酸化性雰
囲気中で行われ、これにより相対密度９０％以上まで緻
密化される。この時の焼成温度が８５０℃より低いと緻
密化することができず、１０５０℃を越えるとメタライ
ズ配線層との同時焼成でメタライズ層が溶融してしま
う。
囲気中で行われ、これにより相対密度９０％以上まで緻
密化される。この時の焼成温度が８５０℃より低いと緻
密化することができず、１０５０℃を越えるとメタライ
ズ配線層との同時焼成でメタライズ層が溶融してしま
う。
【００４２】このようにして作製された配線基板の絶縁
基板を構成するガラスセラミック焼結体中には、フィラ
ーとして添加したフォルステライトやクリストバライト
等のフィラー成分以外に、結晶性ガラスからリチウムシ
リケートが析出する。
基板を構成するガラスセラミック焼結体中には、フィラ
ーとして添加したフォルステライトやクリストバライト
等のフィラー成分以外に、結晶性ガラスからリチウムシ
リケートが析出する。
【００４３】。その他、結晶性ガラスとフィラーとの反
応により生成した結晶相も存在する場合がある。そし
て、これらの結晶相の粒界には、ガラス相が存在する。
応により生成した結晶相も存在する場合がある。そし
て、これらの結晶相の粒界には、ガラス相が存在する。
【００４４】ることにより多層構造の配線基板やパッケ
ージを得ることができる。
ージを得ることができる。
【００４５】
実施例１ 表１に示す各種セラミック材料について、５×４×４０
ｍｍの形状の焼結体を作製した後、各焼結体について−
７０〜２００℃のヤング率、および４０〜４００℃にお
ける熱膨張係数を測定し表１に示した。
ｍｍの形状の焼結体を作製した後、各焼結体について−
７０〜２００℃のヤング率、および４０〜４００℃にお
ける熱膨張係数を測定し表１に示した。
【００４６】また、表１に示す各種セラミック材料を用
いて、表１の材質からなるメタライズ配線層およびスル
ーホールを形成し、また、基板の下面にスルーホールに
接続する箇所に多数の凹部を形成しＣｕメタライズから
なる接続パッドを形成し、その接続パッドに半田（錫３
０〜１０％−鉛７０〜９０％）からなる接続端子を取着
した。なお、接続端子は、１ｃｍ2 当たり３０端子の密
度で５０ｍｍ×５０ｍｍの配線基板の下面全体に形成し
た。なお、配線基板の厚みはすべて１．６ｍｍとした。
いて、表１の材質からなるメタライズ配線層およびスル
ーホールを形成し、また、基板の下面にスルーホールに
接続する箇所に多数の凹部を形成しＣｕメタライズから
なる接続パッドを形成し、その接続パッドに半田（錫３
０〜１０％−鉛７０〜９０％）からなる接続端子を取着
した。なお、接続端子は、１ｃｍ2 当たり３０端子の密
度で５０ｍｍ×５０ｍｍの配線基板の下面全体に形成し
た。なお、配線基板の厚みはすべて１．６ｍｍとした。
【００４７】一方、ガラス−エポキシ基板からなる４０
〜８００℃における熱膨張係数が１３ｐｐｍ／℃の絶縁
体の表面に銅箔からなる配線導体が形成されたプリント
基板を準備した。
〜８００℃における熱膨張係数が１３ｐｐｍ／℃の絶縁
体の表面に銅箔からなる配線導体が形成されたプリント
基板を準備した。
【００４８】そして、上記のパッケージ用配線基板をプ
リント基板の上の配線導体とパッケージ用絶縁基板の接
続端子が接続されるように位置合わせし、これをＮ2 の
雰囲気中で２６０℃で３分間熱処理しパッケージ用配線
基板をプリント基板表面に実装した。この熱処理により
パッケージ用配線基板の半田からなる接続端子が溶けて
プリント基板の配線導体と電気的に接続されたことを確
認した。
リント基板の上の配線導体とパッケージ用絶縁基板の接
続端子が接続されるように位置合わせし、これをＮ2 の
雰囲気中で２６０℃で３分間熱処理しパッケージ用配線
基板をプリント基板表面に実装した。この熱処理により
パッケージ用配線基板の半田からなる接続端子が溶けて
プリント基板の配線導体と電気的に接続されたことを確
認した。
【００４９】（熱サイクル試験）次に、上記のようにし
てパッケージ基板をプリント基板表面に実装したものを
大気の雰囲気にて−４０℃と１２５℃の各温度に制御し
た恒温槽に試験サンプルを１５分／１５分の保持を１サ
イクルとして最高５００サイクル繰り返した。そして、
各サイクル毎にプリント基板の配線導体とパッケージ用
基板との電気抵抗を測定し電気抵抗に変化が現れるまで
のサイクル数を表１に示した。
てパッケージ基板をプリント基板表面に実装したものを
大気の雰囲気にて−４０℃と１２５℃の各温度に制御し
た恒温槽に試験サンプルを１５分／１５分の保持を１サ
イクルとして最高５００サイクル繰り返した。そして、
各サイクル毎にプリント基板の配線導体とパッケージ用
基板との電気抵抗を測定し電気抵抗に変化が現れるまで
のサイクル数を表１に示した。
【００５０】
【表１】
【００５１】表１より明らかなように、ヤング率が２０
０ＧＰａ以下である材料、試料Ｎo.１〜４、８、１０〜
１３ではプリント基板とパッケージ用基板との間に電気
抵抗変化は熱サイクル５５０回まで全く見られず、極め
て安定で良好な電気的接続状態を維持できた。しかし、
ヤング率が２００ＧＰａを越える材料、試料Ｎo.５、
６、７、９、１０では５００サイクル未満で抵抗変化が
検出され、実装後の信頼性に欠けることがわかった。
０ＧＰａ以下である材料、試料Ｎo.１〜４、８、１０〜
１３ではプリント基板とパッケージ用基板との間に電気
抵抗変化は熱サイクル５５０回まで全く見られず、極め
て安定で良好な電気的接続状態を維持できた。しかし、
ヤング率が２００ＧＰａを越える材料、試料Ｎo.５、
６、７、９、１０では５００サイクル未満で抵抗変化が
検出され、実装後の信頼性に欠けることがわかった。
【００５２】実施例２ ガラスセラミック焼結体として、表２に示すように、リ
チウム珪酸ガラス（組成：７４重量％ＳｉＯ2 、１４重
量％Ｌｉ2 Ｏ、４重量％Ａｌ2 Ｏ3 、２重量％Ｋ2 Ｏ、
２重量％Ｐ2 Ｏ5 、２重量％Ｎａ2 Ｏ、２重量％Ｚｎ
Ｏ、屈伏点４８０℃、４０〜４００℃における熱膨張係
数１０．３ｐｐｍ／℃）とアルミナの体積比を変えて混
合し、実施例１と同様にして成形し、脱バインダー処理
し、焼成した。そして、上記のようにして得られた焼結
体に対して実施例１と同様にして、−７０〜２００℃の
ヤング率、熱膨張係数を確認した。
チウム珪酸ガラス（組成：７４重量％ＳｉＯ2 、１４重
量％Ｌｉ2 Ｏ、４重量％Ａｌ2 Ｏ3 、２重量％Ｋ2 Ｏ、
２重量％Ｐ2 Ｏ5 、２重量％Ｎａ2 Ｏ、２重量％Ｚｎ
Ｏ、屈伏点４８０℃、４０〜４００℃における熱膨張係
数１０．３ｐｐｍ／℃）とアルミナの体積比を変えて混
合し、実施例１と同様にして成形し、脱バインダー処理
し、焼成した。そして、上記のようにして得られた焼結
体に対して実施例１と同様にして、−７０〜２００℃の
ヤング率、熱膨張係数を確認した。
【００５３】また、実施例１と同様にしてメタライズ配
線層としてＣｕを用いて配線基板を作成し、これをガラ
ス−エポキシ基板に実装し、実装時の熱サイクル試験を
行い、プリント基板とパッケージ基板との電気抵抗の変
化を調べた。
線層としてＣｕを用いて配線基板を作成し、これをガラ
ス−エポキシ基板に実装し、実装時の熱サイクル試験を
行い、プリント基板とパッケージ基板との電気抵抗の変
化を調べた。
【００５４】
【表２】
【００５５】表２の結果から明らかなように、ヤング率
が２００ＧＰａ以下である、試料Ｎo.２０〜２４では５
００サイクルまでプリント基板とパッケージ基板との電
気抵抗の変化が見られなかった。これに対して、試料Ｎ
o.１４〜１８では５００サイクル以下で、接続部の破壊
による電気抵抗の変化が見られた。また、熱膨張係数が
８ｐｐｍ／℃以上のものは７００サイクル以上の耐久性
を示した。
が２００ＧＰａ以下である、試料Ｎo.２０〜２４では５
００サイクルまでプリント基板とパッケージ基板との電
気抵抗の変化が見られなかった。これに対して、試料Ｎ
o.１４〜１８では５００サイクル以下で、接続部の破壊
による電気抵抗の変化が見られた。また、熱膨張係数が
８ｐｐｍ／℃以上のものは７００サイクル以上の耐久性
を示した。
【００５６】実施例３ 表３に示すようにリチウム珪酸ガラス（組成：７８重量
％ＳｉＯ2 、１０重量％Ｌｉ2 Ｏ、４重量％Ａｌ
2 Ｏ3 、４重量％Ｋ2 Ｏ、２重量％Ｐ2 Ｏ5 、２重量％
Ｎａ2 Ｏ、屈伏点４８０℃、４０〜４００℃における熱
膨張係数１０．３ｐｐｍ／℃）と、フィラーとしてフォ
ルステライト、クリストバライト、ペタライト、ネフェ
リン、リチウムシリケートを用いて、それらのフィラー
を表３の体積比率で混合し、実施例１と同様にして成形
し、脱バインダー処理し焼成した。そして得られた焼結
体に対して実施例１と同様にして、−７０〜２００℃の
ヤング率、熱膨張係数を確認した。
％ＳｉＯ2 、１０重量％Ｌｉ2 Ｏ、４重量％Ａｌ
2 Ｏ3 、４重量％Ｋ2 Ｏ、２重量％Ｐ2 Ｏ5 、２重量％
Ｎａ2 Ｏ、屈伏点４８０℃、４０〜４００℃における熱
膨張係数１０．３ｐｐｍ／℃）と、フィラーとしてフォ
ルステライト、クリストバライト、ペタライト、ネフェ
リン、リチウムシリケートを用いて、それらのフィラー
を表３の体積比率で混合し、実施例１と同様にして成形
し、脱バインダー処理し焼成した。そして得られた焼結
体に対して実施例１と同様にして、−７０〜２００℃の
ヤング率、熱膨張係数を確認した。
【００５７】また、実施例１と同様にグリーンシートを
作成した後にＣｕメタライズペーストをスクリーン印刷
法により配線パターンに塗布し、シートの所定箇所に基
板の下面まで通過するスルーホールを形成しその中にも
Ｃｕメタライズペーストを充填した。そして、実施例１
と同様に、このグリーンシートを積層圧着、焼成し、パ
ッケージ用の配線基板を作成し、このパッケージ用配線
基板をプリント基板表面に実装し、実施例１と同様な方
法で熱サイクル試験を行い、最高１０００サイクルまで
行った。
作成した後にＣｕメタライズペーストをスクリーン印刷
法により配線パターンに塗布し、シートの所定箇所に基
板の下面まで通過するスルーホールを形成しその中にも
Ｃｕメタライズペーストを充填した。そして、実施例１
と同様に、このグリーンシートを積層圧着、焼成し、パ
ッケージ用の配線基板を作成し、このパッケージ用配線
基板をプリント基板表面に実装し、実施例１と同様な方
法で熱サイクル試験を行い、最高１０００サイクルまで
行った。
【００５８】
【表３】
【００５９】表３に示すように、ヤング率が２００ＧＰ
ａ以下の焼結体の中でも、４０〜４００℃における熱膨
張係数が１０〜２５ｐｐｍ／℃のものは、熱サイクル１
０００回でもプリント基板とパッケージ用配線基板との
間に電気抵抗変化は見られず、信頼性に優れることがわ
かる。
ａ以下の焼結体の中でも、４０〜４００℃における熱膨
張係数が１０〜２５ｐｐｍ／℃のものは、熱サイクル１
０００回でもプリント基板とパッケージ用配線基板との
間に電気抵抗変化は見られず、信頼性に優れることがわ
かる。
【００６０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の配線基板
の実装構造によれば、大型の配線基板を熱膨張係数が大
きいプリント基板などの外部電気回路基板に実装した場
合に、両者の熱膨張係数の差に起因する応力発生を緩和
し、配線基板と外部電気回路とを長期間にわたり正確、
かつ強固に電気的接続させることが可能となり、配線基
板の半導体回路素子の大型化による多ピン化に十分対応
できる信頼性の高いパッケージの実装構造を実現でき
る。
の実装構造によれば、大型の配線基板を熱膨張係数が大
きいプリント基板などの外部電気回路基板に実装した場
合に、両者の熱膨張係数の差に起因する応力発生を緩和
し、配線基板と外部電気回路とを長期間にわたり正確、
かつ強固に電気的接続させることが可能となり、配線基
板の半導体回路素子の大型化による多ピン化に十分対応
できる信頼性の高いパッケージの実装構造を実現でき
る。
【図１】本発明におけるボールグリッドアレイ型の半導
体素子収納用パッケージの実装構造を説明するための断
面図である。
体素子収納用パッケージの実装構造を説明するための断
面図である。
【図２】他の実施例における接続端子の要部拡大断面図
である。
である。
１・・・絶縁基板 １ｂ・・凹部 ２・・・蓋体 ３・・・メタライズ配線層 ３ａ・・接続パッド ４、10・・・接続端子 ５・・・半導体素子 ６・・・容器 ７・・・絶縁体 ８・・・配線導体 Ａ・・・ＢＧＡ型パッケージ Ｂ・・・外部電気回路基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古久保 洋二 鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ 株式会社総合研究所内 (56)参考文献 特開 平８−78568（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−183067（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/12 H01L 23/15
Claims (4)
- 【請求項１】絶縁基板と、該絶縁基板の表面および内部
に配設されたメタライズ配線層と、該絶縁基板の下面に
取着され、前記メタライズ配線層と電気的に接続された
接続端子とを具備する配線基板を、少なくとも有機樹脂
を含む絶縁体の表面に配線導体が被着形成された外部電
気回路基板上に載置し、前記配線基板の接続端子と前記
外部電気回路基板の配線導体とをロウ付けして実装して
なる配線基板の実装構造において、前記配線基板の絶縁
基板が、−７０℃〜２００℃におけるヤング率が２００
ＧＰａ以下、４０〜４００℃における熱膨張係数が８〜
２５ｐｐｍ／℃の焼結体からなることを特徴とする配線
基板の実装構造。 - 【請求項２】前記配線基板における絶縁基板の厚みが
０．３ｍｍ以上、最大長さが２０ｍｍ以上であることを
特徴とする請求項１記載の配線基板の実装構造。 - 【請求項３】前記焼結体が、ガラスセラミック焼結体か
らなることを特徴とする請求項１記載の配線基板の実装
構造。 - 【請求項４】前記焼結体が、Ｌｉ2Ｏを５〜３０重量％
含有するリチウム珪酸ガラス２０〜８０体積％と、フォ
ルステライト、クリストバライトおよびアルミナの少な
くとも１種を含むフィラー８０〜２０体積％とからなる
混合物を成形し、焼成したものであることを特徴とする
請求項３記載の配線基板の実装構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13655496A JP3347583B2 (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 配線基板の実装構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13655496A JP3347583B2 (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 配線基板の実装構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09321171A JPH09321171A (ja) | 1997-12-12 |
| JP3347583B2 true JP3347583B2 (ja) | 2002-11-20 |
Family
ID=15177944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13655496A Expired - Fee Related JP3347583B2 (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 配線基板の実装構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3347583B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6930395B2 (en) * | 2000-12-05 | 2005-08-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Circuit substrate having improved connection reliability and a method for manufacturing the same |
| WO2012036219A1 (ja) * | 2010-09-17 | 2012-03-22 | 旭硝子株式会社 | 発光素子用基板および発光装置 |
| JP2012167008A (ja) * | 2012-04-06 | 2012-09-06 | Kyocera Corp | ガラスセラミック組成物、ガラスセラミック焼結体並びにそれを用いた配線基板とその実装構造 |
-
1996
- 1996-05-30 JP JP13655496A patent/JP3347583B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09321171A (ja) | 1997-12-12 |
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