JP3860713B2 - 配線基板およびこれを用いた電子装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板およびこの配線基板上に半導体素子等の電子部品を搭載して成る電子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板は、例えばガラス−エポキシ板等から成る絶縁板やエポキシ樹脂等から成る絶縁層を複数層積層して成る絶縁基板の内部および上下面に銅箔等から成る配線導体を設けて成り、絶縁基板の上下面に設けられた配線導体の一部に半導体素子等の電子部品の電極が半田バンプを介して接合される略円形の電子部品接合用の半田接合パッドや外部電気回路基板の配線導体に半田バンプを介して接合される略円形の外部接合用の半田接合パッドが形成されている。そして、この配線基板は、電子部品接合用の半田接合パッドに電子部品の電極を半田バンプを介して接合して電子部品を搭載固定することにより電子装置となり、この電子装置は外部接合用の半田接合パッドを外部電気回路基板の配線導体に半田バンプを介して接合することにより外部電気回路基板に実装される。
【０００３】
なお、この従来の配線基板においては、隣接する半田接合パッド同士の半田による電気的短絡を防止するとともに半田接合パッドの絶縁基板に対する接合強度を大とするために、半田接合パッドの外周部を含む絶縁基板の上下面に、半田接合パッドの中央部を露出させる開口部を有するエポキシ樹脂等の絶縁樹脂から成るソルダーレジスト層を被着させており、半田バンプはこのソルダーレジスト層に設けられた開口部内に露出する半田接合パッド上に接合されるようになっている。そして、このようなソルダーレジスト層を有する従来の配線基板においては、ソルダーレジスト層に設けられた開口部の側面は、半田接合パッドの主面に対して略垂直になっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明は、この従来の配線基板によると、ソルダーレジスト層に設けられた開口部の側面が半田接合パッドの主面に対して略垂直になっていることから、次のような問題点を有していることを見出した。
【０００５】
すなわち、ソルダーレジスト層に設けられた開口部の側面が半田接合パッドの主面に対して略垂直になっているため、開口部内に露出する半田接合パッドに半田バンプを介して電子部品の電極や外部電気回路基板の配線導体を接合させると、半田バンプが溶融したときの表面張力により半田バンプの側面がソルダーレジスト層の開口部の外側において開口部の側面に対して急角度で膨らんだ形状となるので、ソルダーレジスト層の外側主面と開口部側面との間の角部が半田バンプの側面に強く当接し、その結果、この半田バンプに電子部品が作動時に発生する熱による熱応力が印加されると、半田バンプの側面でソルダーレジスト層の外側主面と開口部側面との間の角部が当接する部位にその熱応力が大きく集中して作用し、そのためそのような熱応力が長期間にわたり繰り返し印加されると、半田バンプにソルダーレジスト層の外側主面と開口部側面との間の角部に当接する部位から破断が発生し、ついには搭載する電子部品を正常に作動させることができなくなってしまうという問題点を有していた。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、ソルダーレジスト層に設けられた開口部内に露出する半田接合パッドに半田バンプを介して電子部品の電極や外部電気回路基板の配線導体を接合させた後、電子部品を長期間にわたり繰り返し作動させたとしても、半田バンプに破断が発生することがなく、搭載する電子部品を長期間にわたり正常に作動させることが可能な信頼性の高い配線基板および電子装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、絶縁基板と、該絶縁基板上に形成された接合パッドと、該接合パッド上に配置された開口部を有しており、前記絶縁基板上に形成されたソルダーレジスト層とを備え、前記ソルダーレジスト層の前記開口部の側面は、前記接合パッドに対して６０度〜８５度の角度で狭まる第１の側面と、該第１の側面より前記接合パッド側に位置しており、前記接合パッドに向かって広がる第２の側面とを有することを特徴とする。本発明の配線基板は、前記開口部の前記第２の側面が前記接合パッドに向かって４５度〜８５度で広がることを特徴とする。本発明の配線基板は、前記開口部の前記第２の側面の高さが前記接合パッドから２〜５μｍであることを特徴とする。本発明の配線基板は、前記ソルダーレジスト層の表面と前記ソルダーレジスト層の開口部の側面との間の角部の曲率半径が２〜５μｍであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の電子装置は、上述のいずれかに記載の配線基板と、該配線基板上に半田バンプを介して接合された電子部品とを有することを特徴とする。本発明の電子装置は、前記ソルダーレジスト層の開口部の側面と前記半田バンプの側面との間に、１〜１０μｍの隙間を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の配線基板および電子装置によれば、ソルダーレジスト層の開口部の側面が半田接合パッドの主面に対して60〜85度の角度で外側に向かって広がっていることから、このソルダーレジスト層の開口部内に露出する半田接合パッドに半田バンプを接合すると、半田バンプの側面がソルダーレジスト層の開口部側面に対して緩い角度で膨れた形状となり、そのためソルダーレジスト層の外側主面と開口部側面との間の角部が半田バンプの側面に強く当接することがないので、半田バンプに電子部品が作動時に発生する熱による熱応力が印加されてもその角部が当接する部位にその熱応力が大きく集中して作用するようなことがなく、そのような熱応力が長期間にわたり繰り返し印加されても半田バンプにソルダーレジスト層の外側主面と開口部側面との間の角部に当接する部位から破断が発生するようなことがない。したがって、搭載する電子部品を長期間にわたり正常に作動させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明を半導体素子を搭載するための配線基板およびこれに半導体素子を搭載した電子装置に適用した場合の実施の形態の一例を示す断面図であり、１は絶縁基板、２は配線導体、３はソルダーレジスト層である。この絶縁基板１と配線導体２とソルダーレジスト層３とで本発明の配線基板が構成され、これに電子部品としての半導体素子４を搭載することにより本発明の電子装置が形成される。
【００１１】
絶縁基板１は、例えばガラス繊維を縦横に織り込んだガラス織物にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る板状の芯体１ａの上下面にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂをそれぞれ複数層ずつ積層して成り、その上面から下面にかけては銅箔や銅めっき膜等から成る複数の配線導体２が形成されている。
【００１２】
絶縁基板１を構成する芯体１ａは、厚みが0.3〜1.5ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直径が0.1〜1.0ｍｍ程度の複数の貫通孔５を有している。そして、その上下面および各貫通孔５の内壁には配線導体２の一部が被着されており、上下面の配線導体２が貫通孔５を介して電気的に接続されている。
【００１３】
このような芯体１ａは、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートを熱硬化させた後、これに上面から下面にかけてドリル加工を施すことにより製作される。なお、芯体１ａ上下面の配線導体２は、芯体１ａ用のシートの上下全面に厚みが３〜50μｍ程度の銅箔を貼着しておくとともにこの銅箔をシートの硬化後にエッチング加工することにより所定のパターンに形成される。また、貫通孔５内壁の配線導体２は、芯体１ａに貫通孔５を設けた後に、この貫通孔５内壁に無電解めっき法および電解めっき法により厚みが３〜50μｍ程度の銅めっき膜を析出させることにより形成される。
【００１４】
さらに、芯体１ａは、その貫通孔５の内部にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る樹脂柱６が充填されている。樹脂柱６は、貫通孔５を塞ぐことにより貫通孔５の直上および直下に絶縁層１ｂを形成可能とするためのものであり、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂を貫通孔５内にスクリーン印刷法により充填し、これを熱硬化させた後、その上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そして、この樹脂柱６を含む芯体１ａの上下面に絶縁層１ｂが積層されている。
【００１５】
芯体１ａの上下面に積層された絶縁層１ｂは、それぞれの厚みが20〜60μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が30〜100μｍ程度の複数の貫通孔７を有している。これらの絶縁層１ｂは、配線導体２を高密度に配線するための絶縁間隔を提供するためのものである。そして、上層の配線導体２と下層の配線導体２とを貫通孔７を介して電気的に接続することにより高密度配線を立体的に形成可能としている。このような絶縁層１ｂは、厚みが20〜60μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂のフィルムを芯体１ａ上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザー加工により貫通孔７を穿孔し、さらにその上に同様にして次の絶縁層１ｂを順次積み重ねることによって形成される。なお、各絶縁層１ｂ表面および貫通孔７内に被着された配線導体２は、各絶縁層１ｂを形成する毎に各絶縁層１ｂの表面および貫通孔７内に５〜50μｍ程度の厚みの銅めっき膜を公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法等のパターン形成法により所定のパターンに被着させることによって形成される。
【００１６】
絶縁基板１の上面から下面にかけて形成された配線導体２は、半導体素子４の各電極を外部電気回路基板に接続するための導電路として機能し、絶縁基板１の上面に設けられた部位の一部が半導体素子４の各電極に例えば鉛−錫共晶合金から成る半田バンプ８を介して接合される電子部品接合用の半田接合パッド２ａを、絶縁基板１の下面に露出した部位の一部が外部電気回路基板に例えば鉛−錫共晶合金から成る半田バンプ９を介して接合される外部接合用の半田接合パッド２ｂを形成している。このような半田接合パッド２ａ・２ｂは、図２にソルダーレジスト層３を除いた本発明の配線基板の要部拡大平面図で示すように、配線導体２に接続された略円形であり、その直径φが電子部品接合用の半田接合パッド２ａであれば略70〜200μｍ程度であり、外部接合用の半田接合パッド２ｂであれば略0.5〜１ｍｍ程度である。
【００１７】
そして、この配線基板においては、電子部品接合用の半田接合パッド２ａに半導体素子４の各電極を半田バンプ８を介して接合して半導体素子４を搭載することによって電子装置となり、この電子装置における外部接合用の半田接合パッド２ｂを外部電気回路基板の配線導体に半田バンプ９を介して接合することにより本発明の電子装置が外部電気回路基板に実装されることとなる。
【００１８】
さらに、本発明の配線基板および電子装置においては、半田接合パッド２ａ・２ｂの外周部を含む絶縁基板１の上下面に半田接合パッド２ａ・２ｂの中央部を露出させる開口３ａ・３ｂを有するソルダーレジスト層３が被着されている。ソルダーレジスト層３は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂にシリカやタルク等の無機物粉末フィラーを30〜70重量％程度分散させた絶縁材料から成り、半田接合パッド２ａ間・２ｂ間が半田バンプ８や９により電気的に短絡するのを防止するとともに、半田接合パッド２ａ・２ｂの絶縁基板１への接合強度を大きなものとする作用をなす。
【００１９】
このようなソルダーレジスト層３は、その厚みが10〜50μｍ程度であり、ソルダーレジスト層３用の感光性を有する未硬化樹脂ペーストをロールコーター法やスクリーン印刷法を採用して絶縁基板１の上下面の半田接合パッド２ａ・２ｂを含む全面に所定の厚みに塗布し、これを乾燥させた後、フォトリソグラフィー技術を採用して露光および現像処理を行なって半田接合パッド２ａ・２ｂの中央部を露出させる開口部３ａ・３ｂを形成した後、これを熱硬化させることによって形成される。あるいは、ソルダーレジスト層３用の未硬化の樹脂フィルムを絶縁基板１の上下面の半田接合パッド２ａ・２ｂを含む全面に貼着した後、これを熱硬化させ、しかる後、半田接合パッド２ａ・２ｂの中央部に対応する位置にレーザービームを照射し、硬化した樹脂フィルムを部分的に除去することによって半田接合パッド２ａ・２ｂの中央部を露出させる開口部３ａ・３ｂを有するように形成される。
【００２０】
そして、本発明の配線基板および電子装置においては、このソルダーレジスト層３は、図３に要部拡大断面図で示すように、その開口部３ａ・３ｂの側面が半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して60〜85度の角度θ１で外側に広がって形成されている。このようにソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂの側面が半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して60〜85度の角度θ１で外側に広がっていることから、開口部３ａ・３ｂ内に露出する半田接合パッド２ａ・２ｂに電子部品４の各電極や外部電気回路基板の配線導体を半田バンプ８・９を介して接合させると、半田バンプ８・９は、その側面が開口部３ａ・３ｂの側面に対して緩やかな角度で膨らんだ形状となり、ソルダーレジスト層３の外側主面と開口部３ａ・３ｂの側面との間の角部が半田バンプ８・９の側面に強く当接することがなくなり、その結果、電子部品４が作動時に発生する熱による熱応力が半田バンプ８・９に繰り返し印加されたとしても、その応力が半田バンプ８・９の側面の一部に大きく集中して印加されることはなく、半田バンプ８・９がソルダーレジスト層３の外側主面と開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部に接する部位から破断するようなことはない。したがって、本発明の配線基板および電子装置によれば、搭載する電子部品４を長期間にわたり正常に作動させることができる。
【００２１】
このようなソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂの側面を半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して60〜85度の角度θ１で外側に広がる形状とするには、例えば、ソルダーレジスト層３用の感光性を有する未硬化樹脂ペーストに露光および現像処理を行なって開口部３ａ・３ｂを形成する場合であれば、露光の光の強さや散乱度あるいは露光時間等を適宜調整することによって開口部３ａ・３ｂの側面を所望の角度で外側に広げることができる。
【００２２】
この場合、露光の際の光の強さを強くするとともに露光時間を短くすると、半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対する開口部３ａ・３ｂの側面の角度が大きくなり、逆に露光の際の光の強さを弱くするとともに露光時間を長くすると、半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対する開口部３ａ・３ｂの側面の角度が小さくなる。また、露光の際に散乱度が小さな光により露光すると、半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対する開口部３ａ・３ｂの側面の角度が大きくなり、逆に散乱度が大きな光により露光すると、半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対する開口部３ａ・３ｂの側面の角度が小さくなる。
【００２３】
また、硬化したソルダーレジスト層３用の樹脂フィルムにレーザービームを照射して開口部３ａ・３ｂを形成する場合であれば、レーザービームの強さや波長分布・照射回数等を適宜調整することによって開口部３ａ・３ｂの側面を所望の角度で外側に広げることができる。この場合、レーザービームの強さを強くしたり照射回数を増やすと半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対する開口部３ａ・３ｂの側面の角度が大きくなり、逆にレーザービームの強さを弱くしたり照射回数を減らすと半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対する開口部３ａ・３ｂの側面の角度が小さくなる。また、レーザービームとして波長分布の狭いものを使用すると、半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対する開口部３ａ・３ｂの側面の角度が大きくなり、逆に波長分布の広いものを使用すると半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対する開口部３ａ・３ｂの側面の角度が小さくなる。
【００２４】
なお、ソルダーレジスト層３は、その開口部３ａ・３ｂ側面が半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して60度未満の角度で外側に広がっている場合、半田接合パッド２ａ・２ｂの絶縁基板１に対する接合強度が弱いものとなって半田接合パッド２ａ・２ｂが絶縁基板１から剥離する危険性が大きくなる傾向にあり、他方、85度を超える角度の場合には、開口部３ａ・３ｂ内に露出する半田接合パッド２ａ・２ｂに電子部品４の各電極や外部電気回路基板の配線導体を半田バンプ８・９を介して接合させた際に、ソルダーレジスト層３の外側主面と開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部が半田バンプ８・９の側面に強く当接し、そのため、電子部品４が作動時に発生する熱による熱応力がソルダーレジスト３の外側主面と開口３ａ・３ｂ側面との間の角部に当接する半田バンプ８・９の側面に大きく集中して作用し、半田バンプ８・９にソルダーレジスト層３の外側主面と開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部に当接する部位から破断が発生しやすくなってしまう。したがって、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面が外側に広がる角度は、半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して60〜85度の範囲に特定される。
【００２５】
さらに、この角度を75〜85度の範囲としておくと、半田バンプ８・９において半田接合パッド２ａ・２ｂ主面とソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部に発生する応力を小さなものとして、半田バンプ８・９が半田接合パッド２ａ・２ｂ主面とソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部から剥離することを有効に防止することができる。したがって、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面が外側に広がる角度は、半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して75〜85度の範囲であることが特に好ましい。
【００２６】
また、ソルダーレジスト層３は、半田接合パッド２ａ・２ｂの外周部を被覆する厚みｔが10μｍ未満の場合、半田接合パッド２ａ・２ｂを絶縁基板１に強固に接合することが困難となる傾向にあり、他方、半田接合パッド２ａ・２ｂの外周部を被覆する厚みｔが40μｍを超えると、半田接合パッド２ａ・２ｂを十分な面積で被覆したままで半田接合パッド２ａ・２ｂの中央部を十分な面積で露出させることが困難となる傾向にある。したがって、ソルダーレジスト層３は、半田接合パッド２ａ・２ｂの外周部を被覆する厚みｔが10〜40μｍの範囲であることが好ましい。
【００２７】
さらに、ソルダーレジスト層３は、半田接合パッド２ａ・２ｂの外周部を被覆する幅ｗが10μｍ未満では、半田接合パッド２ａ・２ｂを絶縁基板１に強固に接合することが困難となる傾向にあり、他方、半田接合パッド２ａ・２ｂの外周部を被覆する幅ｗが40μｍを超えると、隣接する半田接合パッド２ａ間・２ｂ間の距離を十分に確保したままで半田接合パッド２ａ・２ｂの中央部を十分な面積で露出させることが困難となる傾向にある。したがって、ソルダーレジスト層３は、半田接合パッド２ａ・２ｂの外周部を被覆する幅ｗが10〜40μｍの範囲であることが好ましい。
【００２８】
また、ソルダーレジスト層３は、図４に要部拡大断面図で示すように、その外側主面と開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部に曲率半径が２〜５μｍ程度の丸みＲ１を形成しておくと、ソルダーレジスト層３の外側主面と開口部３ａ・３ｂ側面との角部に接触する半田バンプ８・９の側面に印加される応力の集中をより良好に防止することができる。したがって、ソルダーレジスト層３は、その外側主面と開口部３ａ・３ｂの側面との間の角部に曲率半径が２〜５μｍ程度の丸みＲ１を形成しておくことが好ましい。
【００２９】
なお、丸みＲ１は、その曲率半径が２μｍ未満では、ソルダーレジスト層３の外側主面と開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部に接触する半田バンプ８・９の側面に印加される応力の集中を良好に緩和することが困難となる傾向にあり、他方、その曲率半径が５μｍを超えると、半田接合パッド２ａ・２ｂの絶縁基板１に対する接合強度が弱いものとなって半田接合パッド２ａ・２ｂが絶縁基板１から剥離する危険性が大きくなる傾向にある。したがって、ソルダーレジスト層３の外側主面と開口部３ａ・３ｂの側面との間の角部に形成する丸みＲ１の曲率半径は、２〜５μｍの範囲が好ましい。
【００３０】
このような丸みＲ１は、例えば、ソルダーレジスト層３用の感光性を有する未硬化樹脂ペーストに露光および現像処理を行なって開口部３ａ・３ｂを形成する場合であれば、露光の光の強さや現像の際に用いる現像液の濃度および現像時間等を適宜調整することによって２〜５μｍ程度の曲率半径で形成することができる。この場合、露光の光の強さを強いものとするとともに現像液の濃度を高くして短時間で現像すると丸みＲ１の曲率半径が大きくなり、逆に露光の光の強さを弱いものとするとともに現像液の濃度を低くして長時間で現像すると、丸みＲ１の曲率半径が小さくなる。また、硬化したソルダーレジスト層３用の樹脂フィルムにレーザービームを照射して開口部３ａ・３ｂを形成する場合であれば、照射するレーザービームの強さをビームの中心部で強く、ビームの外周部で弱くして照射することによって２〜５μｍの曲率半径で形成することができる。この場合、ビームの中心部と外周部とのビームの強さの差が少ないと丸みＲ１の曲率半径が小さくなり、逆に差が大きいと丸みＲ１の曲率半径が大きくなる。
【００３１】
またさらに、ソルダーレジスト層３は、図５に要部拡大断面図で示すように、その開口部３ａ・３ｂの側面を曲率半径が20〜50μｍ程度の丸みＲ２を有する凹面としておくと、開口部３ａ・３ｂ内に露出する半田接合パッド２ａ・２ｂに電子部品４の各電極や外部電気回路基板の配線導体を半田バンプ８・９を介して接合させると、半田バンプ８・９は、その側面が開口部３ａ・３ｂの側面の凹面に沿ってなだらかに膨らんだ形状となり、開口部３ａ・３ｂの側面が半田バンプ８・９の側面に強く当接することがなくなり、その結果、電子部品４が作動時に発生する熱による熱応力が半田バンプ８・９に繰り返し印加されたとしても、その応力が半田バンプ８・９の側面の一部に大きく集中して印加されることを極めて有効に防止することができる。したがって、ソルダーレジスト層３はその開口部３ａ・３ｂ側面を曲率半径が20〜50μｍ程度の丸みＲ２を有する凹面としておくことが好ましい。
【００３２】
このように、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面を曲率半径が20〜50μｍ程度の丸みＲ２を有する凹面とするには、例えば、ソルダーレジスト層３用の感光性を有する未硬化樹脂ペーストに露光および現像処理を行なって開口部３ａ・３ｂを形成する場合であれば、現像時間を長くすることによって曲率半径が20〜50μｍ程度の丸みＲ２を有する凹面とすることができる。
【００３３】
なお、硬化したソルダーレジスト層３用の樹脂フィルムにレーザービームを照射して開口部３ａ・３ｂを形成する場合には、このような丸みＲ２を形成することは多少困難であるので、このような丸みＲ２を形成する場合にはソルダーレジスト層３用の感光性を有する未硬化樹脂ペーストに露光および現像処理を行なって開口部３ａ・３ｂを形成する方が好ましい。
【００３４】
さらにまた、ソルダーレジスト層３は、図６に要部拡大断面図で示すように、開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂの主面近傍を半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して45〜85度の角度θ２で半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる形状としておくと、半田バンプ８・９において半田接合パッド２ａ・２ｂ主面とソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部に発生する応力を良好に分散させて、半田バンプ８・９が半田接合パッド２ａ・２ｂ主面とソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部から剥離することを有効に防止することができる。したがって、ソルダーレジスト層３は、開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂの主面近傍が半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して45〜85度の角度θ２で半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる形状としておくことが好ましい。
【００３５】
このように、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂの主面近傍を半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して45〜85度の角度θ２で半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる形状とするには、例えば、ソルダーレジスト層３用の感光性を有する未硬化樹脂ペーストに露光および現像処理を行なって開口部３ａ・３ｂを形成する場合であれば、散乱度の大きな強い光で短時間露光することによって開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂの主面近傍を半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して45〜85度の角度θ２で半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる形状とすることができる。また、硬化したソルダーレジスト層３用の樹脂フィルムにレーザービームを照射して開口部３ａ・３ｂを形成する場合であれば、レーザービームの照射を複数回に分けて行なうとともに最後の照射を強いレーザービームで行なうことにより開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂの主面近傍を半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して45〜85度の角度θ２で半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる形状とすることができる。なお、この場合、開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂの主面近傍が半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる角度θ２が半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して45度未満となると、電子部品４が作動時に発生する熱による熱応力によりソルダーレジスト層３に剥離が発生する危険性が高くなり、他方85度を超えると、半田バンプ８・９において半田接合パッド２ａ・２ｂ主面とソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部に発生する応力を良好に分散させることが困難となる傾向にある。したがって、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂ主面近傍が半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる角度θ２は半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して45〜85度の範囲が好ましい。また、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂ主面近傍が半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる高さｈが２μｍ未満では、半田バンプ８・９において半田接合パッド２ａ・２ｂ主面とソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部に発生する応力を良好に分散させることが困難となる傾向にあり、他方、５μｍを越えると、電子部品４が作動時に発生する熱による熱応力によりソルダーレジスト層３に剥離が発生する危険性が高くなる。したがって、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂ主面近傍が半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる高さｈは２〜５μｍの範囲が好ましい。
【００３６】
さらにまた、本発明の電子装置においては、図７に要部拡大断面図で示すように、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面の上端と半田バンプ８・９側面との間に１〜10μｍ程度の隙間Ｇを形成しておくと、電子部品４が作動時に発生する熱により半田バンプ８・９が大きく熱膨張したとしてもこの隙間Ｇによりその膨張が良好に許容され、半田バンプ８・９にソルダーレジスト層３の開口３ａ・３ｂ側面から熱応力が印加されることを良好に防止することができる。したがって、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面の上端と半田バンプ８・９の側面との間には１〜10μｍ程度の隙間Ｇを形成しておくことが好ましい。このような隙間Ｇは、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面の角度および半田バンプ８・９の体積、電子部品４と半田接合パッド２ａ・２ｂとの間隔等を適宜調整することにより１〜10μｍ程度に形成することができる。
【００３７】
かくして、本発明の配線基板および電子装置によれば、搭載する電子部品を長期間にわたり正常に作動させることが可能な配線基板および電子装置を提供することができる。
【００３８】
なお、本発明は、上述の実施の形態の一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が可能であることはいうまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の配線基板および電子装置によれば、ソルダーレジスト層の開口部の側面が半田接合パッドの主面に対して60〜85度の角度で外側に向かって広がっていることから、このソルダーレジスト層の開口部内に露出する半田接合パッドに半田バンプを接合すると、半田バンプの側面がソルダーレジスト層の開口側面に対して緩やかな角度で膨れた形状となり、そのためソルダーレジスト層の外側主面と開口側面との間の角部が半田バンプの側面に強く当接することがなく、その結果、電子部品が作動時に発生する熱による熱応力が半田バンプに繰り返し印加されたとしても、その応力が半田バンプの側面の一部に大きく集中して印加されることが有効に防止される。したがって、半田バンプに熱応力による破断が発生するようなことはなく、搭載する電子部品を長期間にわたり正常に作動させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の一例の要部拡大平面図である。
【図３】本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の一例の要部拡大断面図である。
【図４】本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の他の例の要部拡大断面図である。
【図５】本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の他の例の要部拡大断面図である。
【図６】本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の他の例の要部拡大断面図である。
【図７】本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の他の例の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基体
２・・・・・配線導体
２ａ，２ｂ・・・・半田接合パッド
３・・・・・ソルダーレジスト層
３ａ，３ｂ・・・ソルダーレジスト層３の開口部
４・・・・・電子部品としての半導体素子
８，９・・・半田バンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板およびこの配線基板上に半導体素子等の電子部品を搭載して成る電子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板は、例えばガラス−エポキシ板等から成る絶縁板やエポキシ樹脂等から成る絶縁層を複数層積層して成る絶縁基板の内部および上下面に銅箔等から成る配線導体を設けて成り、絶縁基板の上下面に設けられた配線導体の一部に半導体素子等の電子部品の電極が半田バンプを介して接合される略円形の電子部品接合用の半田接合パッドや外部電気回路基板の配線導体に半田バンプを介して接合される略円形の外部接合用の半田接合パッドが形成されている。そして、この配線基板は、電子部品接合用の半田接合パッドに電子部品の電極を半田バンプを介して接合して電子部品を搭載固定することにより電子装置となり、この電子装置は外部接合用の半田接合パッドを外部電気回路基板の配線導体に半田バンプを介して接合することにより外部電気回路基板に実装される。
【０００３】
なお、この従来の配線基板においては、隣接する半田接合パッド同士の半田による電気的短絡を防止するとともに半田接合パッドの絶縁基板に対する接合強度を大とするために、半田接合パッドの外周部を含む絶縁基板の上下面に、半田接合パッドの中央部を露出させる開口部を有するエポキシ樹脂等の絶縁樹脂から成るソルダーレジスト層を被着させており、半田バンプはこのソルダーレジスト層に設けられた開口部内に露出する半田接合パッド上に接合されるようになっている。そして、このようなソルダーレジスト層を有する従来の配線基板においては、ソルダーレジスト層に設けられた開口部の側面は、半田接合パッドの主面に対して略垂直になっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明は、この従来の配線基板によると、ソルダーレジスト層に設けられた開口部の側面が半田接合パッドの主面に対して略垂直になっていることから、次のような問題点を有していることを見出した。
【０００５】
すなわち、ソルダーレジスト層に設けられた開口部の側面が半田接合パッドの主面に対して略垂直になっているため、開口部内に露出する半田接合パッドに半田バンプを介して電子部品の電極や外部電気回路基板の配線導体を接合させると、半田バンプが溶融したときの表面張力により半田バンプの側面がソルダーレジスト層の開口部の外側において開口部の側面に対して急角度で膨らんだ形状となるので、ソルダーレジスト層の外側主面と開口部側面との間の角部が半田バンプの側面に強く当接し、その結果、この半田バンプに電子部品が作動時に発生する熱による熱応力が印加されると、半田バンプの側面でソルダーレジスト層の外側主面と開口部側面との間の角部が当接する部位にその熱応力が大きく集中して作用し、そのためそのような熱応力が長期間にわたり繰り返し印加されると、半田バンプにソルダーレジスト層の外側主面と開口部側面との間の角部に当接する部位から破断が発生し、ついには搭載する電子部品を正常に作動させることができなくなってしまうという問題点を有していた。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、ソルダーレジスト層に設けられた開口部内に露出する半田接合パッドに半田バンプを介して電子部品の電極や外部電気回路基板の配線導体を接合させた後、電子部品を長期間にわたり繰り返し作動させたとしても、半田バンプに破断が発生することがなく、搭載する電子部品を長期間にわたり正常に作動させることが可能な信頼性の高い配線基板および電子装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、絶縁基板と、該絶縁基板上に形成された接合パッドと、該接合パッド上に配置された開口部を有しており、前記絶縁基板上に形成されたソルダーレジスト層とを備え、前記ソルダーレジスト層の前記開口部の側面は、前記接合パッドに対して６０度〜８５度の角度で狭まる第１の側面と、該第１の側面より前記接合パッド側に位置しており、前記接合パッドに向かって広がる第２の側面とを有することを特徴とする。本発明の配線基板は、前記開口部の前記第２の側面が前記接合パッドに向かって４５度〜８５度で広がることを特徴とする。本発明の配線基板は、前記開口部の前記第２の側面の高さが前記接合パッドから２〜５μｍであることを特徴とする。本発明の配線基板は、前記ソルダーレジスト層の表面と前記ソルダーレジスト層の開口部の側面との間の角部の曲率半径が２〜５μｍであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の電子装置は、上述のいずれかに記載の配線基板と、該配線基板上に半田バンプを介して接合された電子部品とを有することを特徴とする。本発明の電子装置は、前記ソルダーレジスト層の開口部の側面と前記半田バンプの側面との間に、１〜１０μｍの隙間を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の配線基板および電子装置によれば、ソルダーレジスト層の開口部の側面が半田接合パッドの主面に対して60〜85度の角度で外側に向かって広がっていることから、このソルダーレジスト層の開口部内に露出する半田接合パッドに半田バンプを接合すると、半田バンプの側面がソルダーレジスト層の開口部側面に対して緩い角度で膨れた形状となり、そのためソルダーレジスト層の外側主面と開口部側面との間の角部が半田バンプの側面に強く当接することがないので、半田バンプに電子部品が作動時に発生する熱による熱応力が印加されてもその角部が当接する部位にその熱応力が大きく集中して作用するようなことがなく、そのような熱応力が長期間にわたり繰り返し印加されても半田バンプにソルダーレジスト層の外側主面と開口部側面との間の角部に当接する部位から破断が発生するようなことがない。したがって、搭載する電子部品を長期間にわたり正常に作動させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明を半導体素子を搭載するための配線基板およびこれに半導体素子を搭載した電子装置に適用した場合の実施の形態の一例を示す断面図であり、１は絶縁基板、２は配線導体、３はソルダーレジスト層である。この絶縁基板１と配線導体２とソルダーレジスト層３とで本発明の配線基板が構成され、これに電子部品としての半導体素子４を搭載することにより本発明の電子装置が形成される。
【００１１】
絶縁基板１は、例えばガラス繊維を縦横に織り込んだガラス織物にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る板状の芯体１ａの上下面にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂをそれぞれ複数層ずつ積層して成り、その上面から下面にかけては銅箔や銅めっき膜等から成る複数の配線導体２が形成されている。
【００１２】
絶縁基板１を構成する芯体１ａは、厚みが0.3〜1.5ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直径が0.1〜1.0ｍｍ程度の複数の貫通孔５を有している。そして、その上下面および各貫通孔５の内壁には配線導体２の一部が被着されており、上下面の配線導体２が貫通孔５を介して電気的に接続されている。
【００１３】
このような芯体１ａは、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートを熱硬化させた後、これに上面から下面にかけてドリル加工を施すことにより製作される。なお、芯体１ａ上下面の配線導体２は、芯体１ａ用のシートの上下全面に厚みが３〜50μｍ程度の銅箔を貼着しておくとともにこの銅箔をシートの硬化後にエッチング加工することにより所定のパターンに形成される。また、貫通孔５内壁の配線導体２は、芯体１ａに貫通孔５を設けた後に、この貫通孔５内壁に無電解めっき法および電解めっき法により厚みが３〜50μｍ程度の銅めっき膜を析出させることにより形成される。
【００１４】
さらに、芯体１ａは、その貫通孔５の内部にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る樹脂柱６が充填されている。樹脂柱６は、貫通孔５を塞ぐことにより貫通孔５の直上および直下に絶縁層１ｂを形成可能とするためのものであり、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂を貫通孔５内にスクリーン印刷法により充填し、これを熱硬化させた後、その上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そして、この樹脂柱６を含む芯体１ａの上下面に絶縁層１ｂが積層されている。
【００１５】
芯体１ａの上下面に積層された絶縁層１ｂは、それぞれの厚みが20〜60μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が30〜100μｍ程度の複数の貫通孔７を有している。これらの絶縁層１ｂは、配線導体２を高密度に配線するための絶縁間隔を提供するためのものである。そして、上層の配線導体２と下層の配線導体２とを貫通孔７を介して電気的に接続することにより高密度配線を立体的に形成可能としている。このような絶縁層１ｂは、厚みが20〜60μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂のフィルムを芯体１ａ上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザー加工により貫通孔７を穿孔し、さらにその上に同様にして次の絶縁層１ｂを順次積み重ねることによって形成される。なお、各絶縁層１ｂ表面および貫通孔７内に被着された配線導体２は、各絶縁層１ｂを形成する毎に各絶縁層１ｂの表面および貫通孔７内に５〜50μｍ程度の厚みの銅めっき膜を公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法等のパターン形成法により所定のパターンに被着させることによって形成される。
【００１６】
絶縁基板１の上面から下面にかけて形成された配線導体２は、半導体素子４の各電極を外部電気回路基板に接続するための導電路として機能し、絶縁基板１の上面に設けられた部位の一部が半導体素子４の各電極に例えば鉛−錫共晶合金から成る半田バンプ８を介して接合される電子部品接合用の半田接合パッド２ａを、絶縁基板１の下面に露出した部位の一部が外部電気回路基板に例えば鉛−錫共晶合金から成る半田バンプ９を介して接合される外部接合用の半田接合パッド２ｂを形成している。このような半田接合パッド２ａ・２ｂは、図２にソルダーレジスト層３を除いた本発明の配線基板の要部拡大平面図で示すように、配線導体２に接続された略円形であり、その直径φが電子部品接合用の半田接合パッド２ａであれば略70〜200μｍ程度であり、外部接合用の半田接合パッド２ｂであれば略0.5〜１ｍｍ程度である。
【００１７】
そして、この配線基板においては、電子部品接合用の半田接合パッド２ａに半導体素子４の各電極を半田バンプ８を介して接合して半導体素子４を搭載することによって電子装置となり、この電子装置における外部接合用の半田接合パッド２ｂを外部電気回路基板の配線導体に半田バンプ９を介して接合することにより本発明の電子装置が外部電気回路基板に実装されることとなる。
【００１８】
さらに、本発明の配線基板および電子装置においては、半田接合パッド２ａ・２ｂの外周部を含む絶縁基板１の上下面に半田接合パッド２ａ・２ｂの中央部を露出させる開口３ａ・３ｂを有するソルダーレジスト層３が被着されている。ソルダーレジスト層３は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂にシリカやタルク等の無機物粉末フィラーを30〜70重量％程度分散させた絶縁材料から成り、半田接合パッド２ａ間・２ｂ間が半田バンプ８や９により電気的に短絡するのを防止するとともに、半田接合パッド２ａ・２ｂの絶縁基板１への接合強度を大きなものとする作用をなす。
【００１９】
このようなソルダーレジスト層３は、その厚みが10〜50μｍ程度であり、ソルダーレジスト層３用の感光性を有する未硬化樹脂ペーストをロールコーター法やスクリーン印刷法を採用して絶縁基板１の上下面の半田接合パッド２ａ・２ｂを含む全面に所定の厚みに塗布し、これを乾燥させた後、フォトリソグラフィー技術を採用して露光および現像処理を行なって半田接合パッド２ａ・２ｂの中央部を露出させる開口部３ａ・３ｂを形成した後、これを熱硬化させることによって形成される。あるいは、ソルダーレジスト層３用の未硬化の樹脂フィルムを絶縁基板１の上下面の半田接合パッド２ａ・２ｂを含む全面に貼着した後、これを熱硬化させ、しかる後、半田接合パッド２ａ・２ｂの中央部に対応する位置にレーザービームを照射し、硬化した樹脂フィルムを部分的に除去することによって半田接合パッド２ａ・２ｂの中央部を露出させる開口部３ａ・３ｂを有するように形成される。
【００２０】
そして、本発明の配線基板および電子装置においては、このソルダーレジスト層３は、図３に要部拡大断面図で示すように、その開口部３ａ・３ｂの側面が半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して60〜85度の角度θ１で外側に広がって形成されている。このようにソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂの側面が半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して60〜85度の角度θ１で外側に広がっていることから、開口部３ａ・３ｂ内に露出する半田接合パッド２ａ・２ｂに電子部品４の各電極や外部電気回路基板の配線導体を半田バンプ８・９を介して接合させると、半田バンプ８・９は、その側面が開口部３ａ・３ｂの側面に対して緩やかな角度で膨らんだ形状となり、ソルダーレジスト層３の外側主面と開口部３ａ・３ｂの側面との間の角部が半田バンプ８・９の側面に強く当接することがなくなり、その結果、電子部品４が作動時に発生する熱による熱応力が半田バンプ８・９に繰り返し印加されたとしても、その応力が半田バンプ８・９の側面の一部に大きく集中して印加されることはなく、半田バンプ８・９がソルダーレジスト層３の外側主面と開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部に接する部位から破断するようなことはない。したがって、本発明の配線基板および電子装置によれば、搭載する電子部品４を長期間にわたり正常に作動させることができる。
【００２１】
このようなソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂの側面を半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して60〜85度の角度θ１で外側に広がる形状とするには、例えば、ソルダーレジスト層３用の感光性を有する未硬化樹脂ペーストに露光および現像処理を行なって開口部３ａ・３ｂを形成する場合であれば、露光の光の強さや散乱度あるいは露光時間等を適宜調整することによって開口部３ａ・３ｂの側面を所望の角度で外側に広げることができる。
【００２２】
この場合、露光の際の光の強さを強くするとともに露光時間を短くすると、半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対する開口部３ａ・３ｂの側面の角度が大きくなり、逆に露光の際の光の強さを弱くするとともに露光時間を長くすると、半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対する開口部３ａ・３ｂの側面の角度が小さくなる。また、露光の際に散乱度が小さな光により露光すると、半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対する開口部３ａ・３ｂの側面の角度が大きくなり、逆に散乱度が大きな光により露光すると、半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対する開口部３ａ・３ｂの側面の角度が小さくなる。
【００２３】
また、硬化したソルダーレジスト層３用の樹脂フィルムにレーザービームを照射して開口部３ａ・３ｂを形成する場合であれば、レーザービームの強さや波長分布・照射回数等を適宜調整することによって開口部３ａ・３ｂの側面を所望の角度で外側に広げることができる。この場合、レーザービームの強さを強くしたり照射回数を増やすと半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対する開口部３ａ・３ｂの側面の角度が大きくなり、逆にレーザービームの強さを弱くしたり照射回数を減らすと半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対する開口部３ａ・３ｂの側面の角度が小さくなる。また、レーザービームとして波長分布の狭いものを使用すると、半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対する開口部３ａ・３ｂの側面の角度が大きくなり、逆に波長分布の広いものを使用すると半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対する開口部３ａ・３ｂの側面の角度が小さくなる。
【００２４】
なお、ソルダーレジスト層３は、その開口部３ａ・３ｂ側面が半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して60度未満の角度で外側に広がっている場合、半田接合パッド２ａ・２ｂの絶縁基板１に対する接合強度が弱いものとなって半田接合パッド２ａ・２ｂが絶縁基板１から剥離する危険性が大きくなる傾向にあり、他方、85度を超える角度の場合には、開口部３ａ・３ｂ内に露出する半田接合パッド２ａ・２ｂに電子部品４の各電極や外部電気回路基板の配線導体を半田バンプ８・９を介して接合させた際に、ソルダーレジスト層３の外側主面と開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部が半田バンプ８・９の側面に強く当接し、そのため、電子部品４が作動時に発生する熱による熱応力がソルダーレジスト３の外側主面と開口３ａ・３ｂ側面との間の角部に当接する半田バンプ８・９の側面に大きく集中して作用し、半田バンプ８・９にソルダーレジスト層３の外側主面と開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部に当接する部位から破断が発生しやすくなってしまう。したがって、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面が外側に広がる角度は、半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して60〜85度の範囲に特定される。
【００２５】
さらに、この角度を75〜85度の範囲としておくと、半田バンプ８・９において半田接合パッド２ａ・２ｂ主面とソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部に発生する応力を小さなものとして、半田バンプ８・９が半田接合パッド２ａ・２ｂ主面とソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部から剥離することを有効に防止することができる。したがって、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面が外側に広がる角度は、半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して75〜85度の範囲であることが特に好ましい。
【００２６】
また、ソルダーレジスト層３は、半田接合パッド２ａ・２ｂの外周部を被覆する厚みｔが10μｍ未満の場合、半田接合パッド２ａ・２ｂを絶縁基板１に強固に接合することが困難となる傾向にあり、他方、半田接合パッド２ａ・２ｂの外周部を被覆する厚みｔが40μｍを超えると、半田接合パッド２ａ・２ｂを十分な面積で被覆したままで半田接合パッド２ａ・２ｂの中央部を十分な面積で露出させることが困難となる傾向にある。したがって、ソルダーレジスト層３は、半田接合パッド２ａ・２ｂの外周部を被覆する厚みｔが10〜40μｍの範囲であることが好ましい。
【００２７】
さらに、ソルダーレジスト層３は、半田接合パッド２ａ・２ｂの外周部を被覆する幅ｗが10μｍ未満では、半田接合パッド２ａ・２ｂを絶縁基板１に強固に接合することが困難となる傾向にあり、他方、半田接合パッド２ａ・２ｂの外周部を被覆する幅ｗが40μｍを超えると、隣接する半田接合パッド２ａ間・２ｂ間の距離を十分に確保したままで半田接合パッド２ａ・２ｂの中央部を十分な面積で露出させることが困難となる傾向にある。したがって、ソルダーレジスト層３は、半田接合パッド２ａ・２ｂの外周部を被覆する幅ｗが10〜40μｍの範囲であることが好ましい。
【００２８】
また、ソルダーレジスト層３は、図４に要部拡大断面図で示すように、その外側主面と開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部に曲率半径が２〜５μｍ程度の丸みＲ１を形成しておくと、ソルダーレジスト層３の外側主面と開口部３ａ・３ｂ側面との角部に接触する半田バンプ８・９の側面に印加される応力の集中をより良好に防止することができる。したがって、ソルダーレジスト層３は、その外側主面と開口部３ａ・３ｂの側面との間の角部に曲率半径が２〜５μｍ程度の丸みＲ１を形成しておくことが好ましい。
【００２９】
なお、丸みＲ１は、その曲率半径が２μｍ未満では、ソルダーレジスト層３の外側主面と開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部に接触する半田バンプ８・９の側面に印加される応力の集中を良好に緩和することが困難となる傾向にあり、他方、その曲率半径が５μｍを超えると、半田接合パッド２ａ・２ｂの絶縁基板１に対する接合強度が弱いものとなって半田接合パッド２ａ・２ｂが絶縁基板１から剥離する危険性が大きくなる傾向にある。したがって、ソルダーレジスト層３の外側主面と開口部３ａ・３ｂの側面との間の角部に形成する丸みＲ１の曲率半径は、２〜５μｍの範囲が好ましい。
【００３０】
このような丸みＲ１は、例えば、ソルダーレジスト層３用の感光性を有する未硬化樹脂ペーストに露光および現像処理を行なって開口部３ａ・３ｂを形成する場合であれば、露光の光の強さや現像の際に用いる現像液の濃度および現像時間等を適宜調整することによって２〜５μｍ程度の曲率半径で形成することができる。この場合、露光の光の強さを強いものとするとともに現像液の濃度を高くして短時間で現像すると丸みＲ１の曲率半径が大きくなり、逆に露光の光の強さを弱いものとするとともに現像液の濃度を低くして長時間で現像すると、丸みＲ１の曲率半径が小さくなる。また、硬化したソルダーレジスト層３用の樹脂フィルムにレーザービームを照射して開口部３ａ・３ｂを形成する場合であれば、照射するレーザービームの強さをビームの中心部で強く、ビームの外周部で弱くして照射することによって２〜５μｍの曲率半径で形成することができる。この場合、ビームの中心部と外周部とのビームの強さの差が少ないと丸みＲ１の曲率半径が小さくなり、逆に差が大きいと丸みＲ１の曲率半径が大きくなる。
【００３１】
またさらに、ソルダーレジスト層３は、図５に要部拡大断面図で示すように、その開口部３ａ・３ｂの側面を曲率半径が20〜50μｍ程度の丸みＲ２を有する凹面としておくと、開口部３ａ・３ｂ内に露出する半田接合パッド２ａ・２ｂに電子部品４の各電極や外部電気回路基板の配線導体を半田バンプ８・９を介して接合させると、半田バンプ８・９は、その側面が開口部３ａ・３ｂの側面の凹面に沿ってなだらかに膨らんだ形状となり、開口部３ａ・３ｂの側面が半田バンプ８・９の側面に強く当接することがなくなり、その結果、電子部品４が作動時に発生する熱による熱応力が半田バンプ８・９に繰り返し印加されたとしても、その応力が半田バンプ８・９の側面の一部に大きく集中して印加されることを極めて有効に防止することができる。したがって、ソルダーレジスト層３はその開口部３ａ・３ｂ側面を曲率半径が20〜50μｍ程度の丸みＲ２を有する凹面としておくことが好ましい。
【００３２】
このように、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面を曲率半径が20〜50μｍ程度の丸みＲ２を有する凹面とするには、例えば、ソルダーレジスト層３用の感光性を有する未硬化樹脂ペーストに露光および現像処理を行なって開口部３ａ・３ｂを形成する場合であれば、現像時間を長くすることによって曲率半径が20〜50μｍ程度の丸みＲ２を有する凹面とすることができる。
【００３３】
なお、硬化したソルダーレジスト層３用の樹脂フィルムにレーザービームを照射して開口部３ａ・３ｂを形成する場合には、このような丸みＲ２を形成することは多少困難であるので、このような丸みＲ２を形成する場合にはソルダーレジスト層３用の感光性を有する未硬化樹脂ペーストに露光および現像処理を行なって開口部３ａ・３ｂを形成する方が好ましい。
【００３４】
さらにまた、ソルダーレジスト層３は、図６に要部拡大断面図で示すように、開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂの主面近傍を半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して45〜85度の角度θ２で半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる形状としておくと、半田バンプ８・９において半田接合パッド２ａ・２ｂ主面とソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部に発生する応力を良好に分散させて、半田バンプ８・９が半田接合パッド２ａ・２ｂ主面とソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部から剥離することを有効に防止することができる。したがって、ソルダーレジスト層３は、開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂの主面近傍が半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して45〜85度の角度θ２で半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる形状としておくことが好ましい。
【００３５】
このように、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂの主面近傍を半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して45〜85度の角度θ２で半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる形状とするには、例えば、ソルダーレジスト層３用の感光性を有する未硬化樹脂ペーストに露光および現像処理を行なって開口部３ａ・３ｂを形成する場合であれば、散乱度の大きな強い光で短時間露光することによって開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂの主面近傍を半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して45〜85度の角度θ２で半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる形状とすることができる。また、硬化したソルダーレジスト層３用の樹脂フィルムにレーザービームを照射して開口部３ａ・３ｂを形成する場合であれば、レーザービームの照射を複数回に分けて行なうとともに最後の照射を強いレーザービームで行なうことにより開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂの主面近傍を半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して45〜85度の角度θ２で半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる形状とすることができる。なお、この場合、開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂの主面近傍が半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる角度θ２が半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して45度未満となると、電子部品４が作動時に発生する熱による熱応力によりソルダーレジスト層３に剥離が発生する危険性が高くなり、他方85度を超えると、半田バンプ８・９において半田接合パッド２ａ・２ｂ主面とソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部に発生する応力を良好に分散させることが困難となる傾向にある。したがって、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂ主面近傍が半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる角度θ２は半田接合パッド２ａ・２ｂの主面に対して45〜85度の範囲が好ましい。また、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂ主面近傍が半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる高さｈが２μｍ未満では、半田バンプ８・９において半田接合パッド２ａ・２ｂ主面とソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面との間の角部に発生する応力を良好に分散させることが困難となる傾向にあり、他方、５μｍを越えると、電子部品４が作動時に発生する熱による熱応力によりソルダーレジスト層３に剥離が発生する危険性が高くなる。したがって、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面の半田接合パッド２ａ・２ｂ主面近傍が半田接合パッド２ａ・２ｂに向かってすぼまる高さｈは２〜５μｍの範囲が好ましい。
【００３６】
さらにまた、本発明の電子装置においては、図７に要部拡大断面図で示すように、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面の上端と半田バンプ８・９側面との間に１〜10μｍ程度の隙間Ｇを形成しておくと、電子部品４が作動時に発生する熱により半田バンプ８・９が大きく熱膨張したとしてもこの隙間Ｇによりその膨張が良好に許容され、半田バンプ８・９にソルダーレジスト層３の開口３ａ・３ｂ側面から熱応力が印加されることを良好に防止することができる。したがって、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面の上端と半田バンプ８・９の側面との間には１〜10μｍ程度の隙間Ｇを形成しておくことが好ましい。このような隙間Ｇは、ソルダーレジスト層３の開口部３ａ・３ｂ側面の角度および半田バンプ８・９の体積、電子部品４と半田接合パッド２ａ・２ｂとの間隔等を適宜調整することにより１〜10μｍ程度に形成することができる。
【００３７】
かくして、本発明の配線基板および電子装置によれば、搭載する電子部品を長期間にわたり正常に作動させることが可能な配線基板および電子装置を提供することができる。
【００３８】
なお、本発明は、上述の実施の形態の一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が可能であることはいうまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の配線基板および電子装置によれば、ソルダーレジスト層の開口部の側面が半田接合パッドの主面に対して60〜85度の角度で外側に向かって広がっていることから、このソルダーレジスト層の開口部内に露出する半田接合パッドに半田バンプを接合すると、半田バンプの側面がソルダーレジスト層の開口側面に対して緩やかな角度で膨れた形状となり、そのためソルダーレジスト層の外側主面と開口側面との間の角部が半田バンプの側面に強く当接することがなく、その結果、電子部品が作動時に発生する熱による熱応力が半田バンプに繰り返し印加されたとしても、その応力が半田バンプの側面の一部に大きく集中して印加されることが有効に防止される。したがって、半田バンプに熱応力による破断が発生するようなことはなく、搭載する電子部品を長期間にわたり正常に作動させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の一例の要部拡大平面図である。
【図３】本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の一例の要部拡大断面図である。
【図４】本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の他の例の要部拡大断面図である。
【図５】本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の他の例の要部拡大断面図である。
【図６】本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の他の例の要部拡大断面図である。
【図７】本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の他の例の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基体
２・・・・・配線導体
２ａ，２ｂ・・・・半田接合パッド
３・・・・・ソルダーレジスト層
３ａ，３ｂ・・・ソルダーレジスト層３の開口部
４・・・・・電子部品としての半導体素子
８，９・・・半田バンプ
Claims (6)
- 絶縁基板と、
該絶縁基板上に形成された接合パッドと、
該接合パッド上に配置された開口部を有しており、前記絶縁基板上に形成されたソルダーレジスト層とを備え、
前記ソルダーレジスト層の前記開口部の側面は、前記接合パッドに対して６０度〜８５度の角度で狭まる第１の側面と、該第１の側面より前記接合パッド側に位置しており、前記接合パッドに向かって広がる第２の側面とを有することを特徴とする配線基板。 - 前記開口部の前記第２の側面は、前記接合パッドに対して４５度〜８５度で広がることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
- 前記開口部の前記第２の側面の高さは、前記接合パッドから２〜５μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
- 前記ソルダーレジスト層の表面と前記ソルダーレジスト層の前記開口部の前記側面との間の角部の曲率半径は、２〜５μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の配線基板。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の配線基板と、
該配線基板上に半田バンプを介して接合された電子部品とを有することを特徴とする電子装置。 - 前記ソルダーレジスト層の前記開口部の前記側面と前記半田バンプの側面との間に、１〜１０μｍの隙間を有することを特徴とする請求項５に記載の電子装置。
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