JP3604777B2 - 配線板、実装用配線板および実装回路装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は配線板、実装用配線板および実装回路装置に係り、さらに詳しくは、電気テスト治具用配線板、電子部品をフェースダウンに搭載・実装する実装用配線板および実装回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
実装回路装置は、回路機構もしくは機器類のコンパクト化や高容量化など図ることができるため、各種の電子機器類に広く使用されている。そして、この種の実装回路装置においては、組み立て,製造工程の簡略化、さらにはコンパクト化など図り易いことから、たとえば半導体素子をフェースダウンに搭載・実装する構成が注目されている。
【0003】
図3は従来の実装回路装置の構成の要部を断面的に示したもので、配線板1の所定面に設けられている導体パッド1a面に、さらに半田バンプ1bを配置し、たとえば半導体素子2の入出力端子2aを対応,位置合せ配置した後、前記半田バンプ1bを溶融させて、導体パッド1a面に半導体素子2の入出力端子2aを電気的および機械的に接続・実装し、さらに、実装領域を封止用樹脂3で封止・一体化した構成を採っている。なお、この構成においては、導体パッド1a面に半田バンプ1bを配置しておく代わりに、入出力端子2a面に半田バンプ1bを予め配置しておいてもよい。
【0004】
また、図4に要部を断面的に示すように、配線板1の導体パッド1a面に、ペースト状半田1cを予めスクリーン印刷しておく一方、予め入出力端子2a面にAu製の突起電極2bを設けてある半導体素子2を用意し、対応,位置合せ配置した後、前記ペースト状半田1cを溶融させて、導体パッド1a面に半導体素子2の入出力端子2a面の突起電極2bを電気的および機械的に接続・実装した構成を採っている。
【0005】
その他、上記図4の態様において、ペースト状半田1cのスクリーン印刷を省略し、配線板1の導体パッド1aおよび半導体素子2の突起電極2bを対応,位置合せ配置した後、半導体素子2の周辺部に封止用樹脂を供給・硬化させ、封止用樹脂時の応力を応用して、前記導体パッド1a面に突起電極2b面を対接させながら、一体化によって、電気的および機械的に接続・実装した構成を採る手段も知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の実装用配線板およびその配線板を用いた実装回路装置においては、次のような不都合な問題がある。すなわち、最終的には、構成した実装回路装置において、十分な実装・接続の信頼性が確保されることが必要である。そのためには、半田バンプ1bの高さ・大きさ、突起電極2bの高さなどにバラツキがあってはならないが、実際的にこれらを一様に形成することは困難で、接続実装部が微細化するほど、接続不良の発生が起こっている。たとえば、図3に図示した構成の場合、大きい半田バンプ1b1 に隣接する比較的小さい半田バンプ1b2 は、半田バンプ1b1 の表面張力に押されて、対応する導電パッド2aと接触しないことがしばしば起こり、接続不良を招来する恐れが多分にある。ここで、押圧力を高くして、比較的小さい半田バンプ1b2 を対応する導電パッド2aに接触させ、所要の導電・接続を達成しようとすると、大きい半田バンプ1b1 が潰されて、隣接する他の接続部とショートを起こすという問題が発生する。こうした点から、前記半田バンプ1bの形成には、精度の高い半田量のコントロールが要求され、多くの労力およびコストアップが不可避的であった。
【0007】
一方、図4に図示した構成の場合は、ペースト状半田1cの印刷被着量が少量であり、突起電極2bの高さのバラツキもある程度(± 5μm 以内)は許容されるが、前記許容範囲に納めるための加工を要し、コストアップを招来するという問題を有する。また、前記突起電極2b付けの非封止がた半導体素子、すなわち裸の半導体素子も一般的に市販されていないため、この種の半導体素子は別ルートの入手となり、必然的にコストアップを伴うという問題もある。
【0008】
本発明は上記事情に対処してなされたもので、突起電極の高さのバラツキに起因する接続の信頼性を改善できる実装用配線板、およびコストアップを回避しながら高信頼性の機能を呈する実装回路装置の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、実装用配線板本体と、前記配線板本体面に設けられた接続用突起電極とを有し、かつ前記突起電極は、その先端面が硬度の高い導体層から成る多層型に形成されていることを特徴とする配線板である。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1記載の配線板において、突起電極先端面の硬度の高い導体層上に、硬度の低い導体層が被覆されていることを特徴とする。
【0011】
請求項3の発明は、実装用配線板本体と、前記配線板本体の所定領域面に設けられた半導体素子の入出力端子接続用突起電極とを有し、かつ前記突起電極は、その先端面が硬度の高い導体層から成る多層型に形成されていることを特徴とする実装用配線板である。
【0012】
請求項4の発明は、実装用配線板本体と、前記配線板本体の所定領域面に設けられた半導体素子の入出力端子接続用突起電極とを有し、
前記突起電極は、その先端面が硬度の高い導体層、中間部が硬度の低い導体層から成る多層型に形成されていることを特徴とする実装用配線板である。
【0013】
請求項5の発明は、実装用配線板本体と、前記配線板本体の所定領域面に設けられた半導体素子の入出力端子接続用突起電極と、前記入出力端子接続用突起電極に対してフェースダウンに搭載・実装された半導体素子とを有し、
前記突起電極は、半導体素子の入出力端子に接続する先端部が硬度の高い導体層で形成された多層型構造と成っていることを特徴とする実装回路装置である。請求項6の発明は、実装用配線板本体と、前記配線板本体の所定領域面に設けられた半導体素子の入出力端子接続用突起電極と、前記入出力端子接続用突起電極に対してフェースダウンに搭載・実装された半導体素子とを有し、
前記突起電極は、半導体素子の入出力端子に接続する先端部が硬度の高い導体層、中間部が硬度の低い導体層から形成された多層型構造と成っていることを特徴とする実装回路装置である。
【0014】
本発明は、配線板本体面の突起電極(半導体素子の入出力端子接続用)を、多層構造に形成した点で特徴付けられる。すなわち、配線板本体の導体パッドに、比較的硬度の低い導電体層を介して、最上層に硬度の高い導体層(導電体層)を積層・配置している。そして、このような突起電極は、硬化後の硬度が比較的低い導電ペーストおよび硬化後の硬度が比較的高い導電ペーストの組み合わせ、硬度が比較的低い導電金属メッキ層および硬度が比較的高い導電金属メッキ層の組み合わせ、あるいは前記導電ペーストおよび導電金属メッキ層の組み合わせなどによって形成できる。また、前記各導体層(導電体層)の硬度差は、素材の種類によるのが一般的であるが、組成比の変化・変更によって行ってもよいし、さらに硬度差は、非連続的もしくは連続的な変化であってもよい。
【0015】
本発明において、配線板本体は、たとえばアルミナなどのセラミックスを層間絶縁体として形成されたセラミックス系厚膜多層配線板、ポリイミド樹脂を層間絶縁体として形成されたポリイミド樹脂系薄膜多層配線板、もしくはこれらの複合型配線板などが挙げられる。
【0016】
【作用】
請求項1の発明では、配線板本体面の突起電極は、その先端面が硬度の高い金属層から成る多層型に形成されているため、たとえば電気試験用の治具としての利用では、被試験用電子部品の入出力端子面に絶縁被膜など存在しても、これを破砕して良好な電気的な接続に寄与して、信頼性の高い接続を容易に形成する。請求項2の発明では、突起電極先端面の硬度の高い導体層上に、硬度の低いたとえばAuなどの導体層が被覆されているため、酸化に対する安定性も向上する。請求項3の発明では、配線板本体面の突起電極は、その先端面が硬度の高い金属層から成る多層型に形成されているため、搭載・実装される半導体素子の入出力端子面に絶縁被膜など存在しても、これを破砕して良好な電気的な接続に寄与する一方、比較的硬度の低い層がダンパー的に働くので、突起電極の高さの若干のバラツキも吸収して、信頼性の高い接続を容易に形成する。
【0017】
請求項4の発明では、配線板本体面の突起電極は、その先端面が硬度の高い金属層から成る多層型に形成されているため、搭載・実装電子部品の入出力端子面に絶縁被膜など存在しても、これを破砕して良好な電気的な接続に寄与する一方、比較的硬度の低い中間層がダンパー的に働くので、突起電極の高さのバラツキも容易に吸収して、信頼性の高い接続を形成する。
【0018】
請求項5の発明では、配線板本体面の突起電極は、その先端面が硬度の高い金属層から成る多層型に形成されているため、搭載・実装した半導体素子の入出力端子面に絶縁被膜など存在しても、これを破砕して良好な電気的な接続に寄与する一方、比較的硬度の低い中間層がダンパー的に働くので、突起電極の高さのバラツキも容易に吸収して信頼性の高い接続・実装を形成し、安定した実装回路装置として機能する。
【0019】
請求項6の発明では、配線板本体面の突起電極は、その先端面が硬度の高い金属層から成る多層型に形成されているため、搭載・実装した半導体素子の入出力端子面に絶縁被膜など存在しても、これを破砕して良好な電気的な接続に寄与する一方、比較的硬度の低い中間層がダンパー的に働くので、突起電極の高さのバラツキも容易に吸収して信頼性の高い接続・実装を形成し、より安定した実装回路装置として機能する。
【0020】
【実施例】
以下図1および図2を参照して本発明の実施例を説明する。
【0021】
実施例1
図1は、この実施例に係る実装用配線板の要部構成を断面的に示したもので、4は実装用配線板本体、4aは前記配線板本体4の導体パッド4b面に設けられた接続用突起電極である。ここで、前記突起電極4aは、比較的硬度の低い導体層4a1 、先端面側に積層された硬度の高い導体層4a2 で多層型に形成されている。より具体的には、配線板本体4の導体パッド4b面に、硬化後の硬度が約90HvであるAgエポキシ樹脂系ペーストをスクリーン印刷し、その後、加熱乾燥を施し厚さ約 100μm 程度の、硬度の低い導体層4aを形成した。次いで、前記導体層4a1 の頂面に、無電解Niメッキを選択的に行って、厚さ約 5μm 程度の、硬度約 200HvのNi系導体層4a2 を形成した。なお、前記導体層4a1 面に導体層4a2 を積層して形成した突起電極4aの高さのバラツキを測定したところ、± 2μm 程度であった。
【0022】
前記構成の配線板を、Al入出力端子付き半導体素子(半導体チップ)の電気的な特性テスト治具の端子部として用い、所要の特性評価を行ったところ、配線板の突起電極4aの先端面部によって、半導体素子のAl入出力端子面の酸化物層など容易に破砕され、良好な電気的な接続が確保されたことによって、精度のよい試験評価を行うことができた。
【0023】
実施例2
図2はこの実施例に係る実装回路装置の要部構成例を断面的に示したものである。
【0024】
先ず、前記実施例1の場合と同一構成の配線板(実装用配線板)5、およびAl入出力端子6a付き半導体素子6を用意した。なお、半導体素子6のAl入出力端子6a面は、薄い自然酸化膜で覆われていた。
【0025】
次に、前記実装用配線板5面に、実装用配線板5の突起電極4aにAl入出力端子6aを対応・位置決めし、半導体素子6を搭載・配置して押圧を加え、突起電極4a先端面をAl入出力端子6a面に対接させた。このとき、突起電極4a先端面のNi系導体層4a2 によって、Al入出力端子6a面を覆っていた薄い自然酸化膜は容易に破砕して、良好な電気的な接続がそれぞれなされた。
【0026】
この状態で、前記搭載・配置した半導体素子6の周辺部に、紫外線硬化型の封止用樹脂を供給し、実装用配線板5面−半導体素子6面間の接続部領域に樹脂充填してから、この充填封止樹脂7を紫外線照射で硬化させた。前記充填封止樹脂7の硬化による収縮性など、充填封止樹脂7の応力作用で、前記対接させた突起電極4a先端面とAl入出力端子6a面とはさらに良好に密着して、信頼性の高い接続・実装が達成されていた。
【0027】
前記構成の実装回路装置について、常套的に行われている電気的な試験評価、たとえば熱・冷サイクルテストなど行ったところ、良好な結果が得られた。
【0028】
なお、上記において、突起電極4aのNi系導体層4a2 面に、比較的硬度の低い導体層、たとえばAuメッキ層を被覆した場合は、突起電極4aの酸化に対する安定性が向上するので、配線板もしくは実装用配線板として長期間の保存など、より容易に行うことができる。
【0029】
また、前記では、突起電極4aの形成を導電ペースト印刷および無電メッキで行ったが、導電ペースト印刷の繰り返しなどで行った場合も、先端部を比較的硬度の高い導体層で形成する限りは、同様の作用・効果が認められる。
【0030】
本発明は上記実施例に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採ることができる。たとえば配線板は、アルミナ系の他、窒化アルミ系,窒化ケイ素系などでもよい。
【0031】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、電気試験用の治具もしくは実装用配線板としての利用において、電子部品の入出力端子面に絶縁被膜など存在しても、これを破砕して良好な電気的な接続に寄与して、信頼性の高い接続が容易に形成される。
【0032】
請求項2および請求項3の発明によれば、搭載・実装される半導体素子の入出力端子面に絶縁被膜など存在しても、これを破砕して良好な電気的な接続に寄与するし、また突起電極の高さに若干のバラツキがあっても突起電極の一部が吸収し、信頼性の高い接続が容易に形成される。
【0033】
請求項4および請求項5の発明によれば、半導体素子は信頼性の高い電気的な接続・実装を構成して、安定した実装回路装置として機能する。
【図面の簡単な説明】
【図1】配線板の要部構成例を示す断面図。
【図2】実装回路装置の要部構成例を示す断面図。
【図3】従来の実装回路装置の要部構成を示す断面図。
【図4】従来の他の実装回路装置の要部構成を展開して示す断面図。
【符号の説明】
1……セラミック系(厚膜)多層配線板
1a,4b……導体パッド
1b……半田バンプ
1c……ペースト状半田
2,6……半導体素子
2a,6a……半導体素子の入出力端子
2b,4a……突起電極
4……配線板本体
4a1 ……硬度の低い導体層
4a2 ……硬度の高い導体層
5……実装用配線板
7……充填封止樹脂
Claims (10)
- 実装用配線板本体と、前記配線板本体面に設けられた接続用突起電極とを有し、前記突起電極を接続すべき端子に押し付けて、前記突起電極と前記端子との電気的接続を行わせるようにした実装用配線板において、前記突起電極は、導電性ペースト硬化物で構成され、その先端部が他の部分より硬度の高い導体層から成る多層型に形成されていることを特徴とする実装用配線板。
- 突起電極先端面の硬度の高い導体層上に、これより硬度の低い導体層が被覆されていることを特徴とする請求項1記載の実装用配線板。
- 実装用配線板本体と、前記配線板本体の所定領域面に設けられた接続用突起電極とを有し、前記突起電極を接続すべき半導体素子の入出力端子に押し付けて、前記突起電極と前記半導体素子の入出力端子との電気的接続を行わせるようにした配線板において、前記突起電極は、導電性ペースト硬化物で構成され、その先端部が他の部分より硬度の高い導体層から成る多層型に形成されていることを特徴とする実装用配線板。
- 実装用配線板本体と、前記配線板本体の所定領域面に設けられた接続用突起電極とを有し、前記突起電極を接続すべき半導体素子の入出力端子に押し付けて、前記突起電極と前記半導体素子の入出力端子との電気的接続を行わせるようにした実装用配線板において、前記突起電極は、導電性ペースト硬化物で構成され、その先端面が硬度の高い導体層、中間部が前記先端面の導体層より硬度の低い導体層から成る多層型に形成されていることを特徴とする実装用配線板。
- 硬度の高い導体層が、Ni系導体層からなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の実装用配線板。
- 硬度の低い導体層が、Au導体層からなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の実装用配線板。
- 実装用配線板本体と、前記配線板本体の所定領域面に設けられた半導体素子の入出力端子接続用突起電極と、前記入出力端子接続用突起電極に対してフェースダウンに搭載・実装された半導体素子とを有し、前記突起電極は、導電性ペースト硬化物で構成され、前記半導体素子の入出力端子に接続する先端部がその他の部分より硬度の高い導体層で形成された多層型に形成されていることを特徴とする実装回路装置。
- 実装用配線板本体と、前記配線板本体の所定領域面に設けられた半導体素子の入出力端子接続用突起電極と、前記入出力端子接続用突起電極に対してフェースダウンに搭載・実装された半導体素子とを有し、前記突起電極は、導電性ペースト硬化物で構成され、半導体素子の入出力端子に接続する先端部が硬度の高い導体層、中間部が前記先端部の導体層より硬度の低い導体層から形成された多層型構に形成されていることを特徴とする実装回路装置。
- 硬度の高い導体層が、Ni系導体層からなる請求項7又は8記載の実装回路装置。
- 硬度の低い導体層が、Au導体層からなる請求項7乃至9のいずれか1項記載の実装回路装置。
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