JP4172790B2

JP4172790B2 - 配線基板

Info

Publication number: JP4172790B2
Application number: JP2003396936A
Authority: JP
Inventors: 浩一平山; 一仁藺牟田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2023-11-27
Also published as: JP2005159095A

Description

本発明は、半導体素子や水晶発振子等の電子部品を搭載するための配線基板に関するものである。

従来、半導体素子や水晶発振子等の電子部品を搭載するための配線基板としての一般的なフラットリードタイプのもの（ＱＦＰ：Quad Flat Package）は、通常、上面の中央部に電子部品の搭載部が形成されるとともに上面の搭載部の周囲から外周部にかけて複数の配線導体が形成された絶縁基体と、複数の配線導体の外周側の端部にそれぞれ形成された接続パッドと、接続パッドに一端部が取着されて互いに平行に設置された複数の外部リード端子とを具備した構造である。

接続パッドは、通常、配線導体よりも幅の広い四角形状のパターンであり、絶縁基体の縁に沿って互いに平行に一列に並んで形成されている。

また、外部リード端子は、一般に、帯状の金属材料（鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金等）から成り、一端部が接続パッドに銀ろう等のろう材を介して接合されている。

この配線基板の搭載部に電子部品を搭載するとともに、電子部品の上面の外周部等に形成されている電極を配線導体のうち搭載部の周囲に位置する部位にボンディングワイヤー等を介して電気的に接続し、その後、必要に応じて蓋体や封止樹脂等で気密封止することにより電子装置となる。そして、外部リード端子の他端部を外部電気回路基板の配線導体に半田等の導電性の接続材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、搭載した電子部品が外部電気回路に電気的に接続される。

この場合、フラットリードタイプの配線基板を用いた電子装置は、外部リード端子が直線状に絶縁基体の外側に向かって突き出た形状であるため、外部電気回路に対する位置合わせや半田等を介しての接合の作業が容易であり、また実装時の低背化が容易である。
特開平６−３７２３４号公報

しかしながら、近時、電子部品の高集積化，高機能化等により、電子部品の電極の数が増えてきているため、これに応じて配線基板の外部リード端子の数を例えば２００本以上と多くすることが必要になってきている。また、電子装置の小型化のために、配線基板を例えば絶縁基体の１辺の長さが５〜１５ｍｍ程度の四角形状等として小型化することも必要になってきている。

これに対し、従来の配線基板は接続パッドが絶縁基体の外周部に並んで形成されているため、一定の幅を有する接続パッドを多数形成すると、絶縁基体の外寸が大きくなり、配線基板を小型化することができなくなる。また、接続パッドの幅を狭くすると、接続パッドに外部リード端子をろう材等を介して接合し取着したときの接合面積が小さくなって、外部リード端子の接合強度が低下してしまう。

本発明は上記従来の課題に鑑みて完成されたものであり、その目的は、多数の外部リード端子を小型の絶縁基体に取着した小型で高密度配線が可能な配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、上面の中央部に電子部品の搭載部が形成されるとともに上面の前記搭載部の周囲から外周部にかけて複数の配線導体が形成された絶縁基体と、前記複数の配線導体の外周側の端部にそれぞれ形成された接続パッドと、該接続パッドに一端部が取着されて互いに平行に設置された複数の外部リード端子とを具備しており、前記複数の接続パッドは、前記絶縁基体の縁に沿って複数の列状に配列されているとともに、外周側の列における隣接する前記接続パッド間の中央位置に、前記外周側の列に隣接する内周側の列における前記接続パッドが位置するように形成されており、前記複数の外部リード端子は、前記外周側の列の前記接続パッドに接続されたものが直線状であり、前記内周側の列の前記接続パッドに取着されたものが、前記外周側の列の前記接続パッドに取着されたものの取着部の間を跨るように屈曲部を有するとともに該屈曲部から外側に前記外周側の列の前記接続パッドに取着されたものと高さが同じ直線部分を有し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、複数の接続パッドは、絶縁基体の縁に沿って複数の列状に配列されているとともに、外周側の列における隣接する接続パッド間の中央位置に、外周側の列に隣接する内周側の列における接続パッドが位置するように形成されていることから、絶縁基体の縁に多数の接続パッドを、たとえば２列であれば従来に比べて約２倍の数の接続パッドを、外部リード端子の接合強度を確保するのに十分な幅で形成することができ、多数の外部リード端子を高密度でかつ強固に取着することができる。また、外周側の列の接続パッド間の中央を通って、内周側の接続パッドに取着された外部リード端子を外側に突き出させることができるので、これらの外部リード端子を外部電気回路基板に容易かつ確実に接続することができる。

また、本発明の配線基板によれば、複数の外部リード端子は、外周側の列の接続パッドに接続されたものが直線状であり、内周側の列の接続パッドに取着されたものが、外周側の列の接続パッドに取着されたものの取着部の間を跨るように屈曲部を有するとともに屈曲部から外側に外周側の列の接続パッドに取着されたものと高さが同じ直線部分を有していることから、外周側の接続パッドに取着された外部リード端子の取着部に、内周側の列の接続パッドに取着された外部リード端子が接触することは効果的に防止され、外部リード端子同士や、外部リード端子と接続パッドまたは接合に用いられたろう材との間等で電気的な短絡を生じることが効果的に防止される。その結果、外部リード端子が高密度で、外部電気回路への接続を容易かつ確実なものとして取着されるとともに、電気的短絡等の不具合が効果的に防止された、小型で信頼性の高い配線基板を提供することができる。

本発明の配線基板を図面に基づき詳細に説明する。図１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。図１において、１は絶縁基体、２は配線導体、３は接続パッド、４は外部リード端子である。これらの絶縁基体１、配線導体２、接続パッド３および外部リード端子４で、半導体素子や水晶発振子等の電子部品（図示せず）を搭載する配線基板９が主に構成される。

本発明における絶縁基体１は、上面のほぼ中央部に電子部品を搭載するための搭載部１ａを有している。この絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体等のセラミック材料や、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の有機樹脂、またはセラミックフィラー粉末を有機樹脂で結合してなる複合材料等の絶縁材料により形成される。

絶縁基体１は、例えば、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、酸化ケイ素等の原料粉末を樹脂バインダ等とともにシート状に成形して得た複数のセラミックグリーンシートを積層し焼成することにより形成される。

絶縁基体１の上面の搭載部１ａの周囲から絶縁基体１の外周部にかけて配線導体２が形成されている。この配線導体２は、搭載部１ａの周囲に露出した部位に電子部品の電極がボンディングワイヤやはんだを介して電気的に接続され、電子部品の電極を絶縁基体１の上面の外周部まで導出する機能をなす。また、配線導体２の外周側の端部には、それぞれ接続パッド３が形成されている。この接続パッド３は、外部リード端子４をロウ付けすること等により取着するための下地金属層として機能する。

これらの配線導体２および接続パッド３は、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、金、パラジウム等の金属材料により形成されている。これらの金属材料は、メタライズ層、めっき層、金属箔等の形態で絶縁基体１に被着形成され、例えば、タングステンのメタライズ層から成る場合、タングステンの粉末に有機溶剤、樹脂バインダを添加し混練して得た金属ペーストを、絶縁基体１となるセラミックグリーンシートに塗布しておくこと等により形成される。

外部リード端子４は、鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−コバルト合金等の鉄を主成分とする合金や、銅または銅を主成分とする合金等の金属材料により形成されている。この外部リード端子４の一端部が、接続パッド３に銀ろう等のろう材を介して接合されている。

接続パッド３は、配線導体２よりも幅の広い四角形状等であり、また、外部リード端子４の一端部は、接続パッド３の表面に沿って接合されている。これにより、外部リード端子４の一端部と接続パッド３との接合面積を十分に確保し、外部リード端子４を接続パッド３に強固に接合するようにしている。

この外部リード端子４の他端部を外部電気回路基板の配線導体に半田等の導電性の接続材を介して接続することにより、配線基板９に搭載した電子部品が、配線導体２と外部リード端子４とを介して外部電気回路に電気的に接続される。

また、本発明の配線基板９においては、複数の接続パッド３は、絶縁基体１の縁に沿って複数の列状に配列されているとともに、外周側の列における隣接する接続パッド３間の中央位置に、外周側の列に隣接する内周側の列における接続パッド３が位置するように形成されている。これにより、絶縁基体１の縁に多数の接続パッド３を、例えば２列であれば従来に比べて約２倍の数の接続パッド３を、外部リード端子４の接合強度を確保するのに十分な幅で形成することができ、多数の外部リード端子４を高密度でかつ強固に取着することができる。また、外周側の列の接続パッド３間の中央を通って、内周側の接続パッド３に取着された外部リード端子４を外側に突き出させることができるので、これらの外部リード端子４を外部電気回路基板に容易かつ確実に接続することができる。

接続パッド３を四角形状に形成する場合、その幅は外部リード端子４の幅の１．５倍以上確保することが好ましい。接続パッド３の幅が外部リード端子４の幅に対して１．５倍未満では、外部リード端子４を接続パッド３に銀ろう等ろう材を介して接合したときにろう材の接合面積が狭くなるので、接合強度が不十分になるおそれがある。

接続パッド３を絶縁基体１の縁に沿って複数の列状に配列する場合、各列に形成される接続パッドは、同じ形状，寸法で形成することが好ましい。接続パッド３の形状が各列ごとに異なっていると、列間で外部リード端子の接合強度が異なってしまうので、外部接続の信頼性が不十分なものとなるおそれがある。

また、本発明の配線基板９においては、複数の外部リード端子４は、外周側の列の接続パッド３に接続されたものが直線状であり、内周側の列の接続パッド３に取着されたものが、外周側の列の接続パッド３に取着されたものの取着部の間を跨るように屈曲部を有するとともに屈曲部から外側に外周側の列の接続パッド３に取着されたものと高さが同じ直線部分を有している。これにより、外周側の接続パッド３に取着された外部リード端子４の取着部に、内周側の列の接続パッド３に取着された外部リード端子４が接触することは効果的に防止され、外部リード端子４同士や、外部リード端子４と接続パッド３または接合に用いられたろう材との間等で電気的な短絡を生じることが効果的に防止される。その結果、外部リード端子４が高密度で、外部電気回路への接続を容易かつ確実なものとして取着されているとともに、電気的短絡等の不具合が効果的に防止された、小型で信頼性の高い配線基板９を提供することができる。

なお、内周側の列の接続パッド３に取着された外部リード端子４（内周側の外部リード端子４）について、外周側の列の接続パッド３に取着された外部リード端子４（外周側の外部リード端子４）の取着部の間を跨るとともに、外側に外周側の外部リード端子４と高さが同じ直線部分を有するように屈曲部を設けるには、例えば、内周側の列の接続パッド３に外部リード端子４を取着（ろう付け）する前に、予めその外部リード端子４のうち外周側の列の接続パッド３間に対応する部位に曲げ加工を施して、外周側の接続パッド３における取着部の間を跨るとともに、外側に外周側の外部リード端子４と高さが同じ直線部分を有する形状に加工する等の方法を用いることができる。

内周側の外部リード端子４の曲げ加工部分は、外周側の外部リード端子４の取着部の間を跨ぎ、この取着部において外周側の外部リード端子４や接続パッド３ろう材等との間で一定のスペースを確保できるような形状であればよく、側面視で楕円弧状または楕円弧に近似した折れ線状等に加工する。この場合、内周側の外部リード端子４について、あまり大きく曲げてしまうと、曲げた部分と直線部分との境界部分等に大きな応力が集中しやすくなって外部リード端子４の機械的な強度が低下し、外部接続の長期信頼性が低下するおそれがある。したがって、内周側の外部リード端子４の一部を、外周側の外部リード端子４の取着部の間を跨るように加工する際、直線部分と屈曲部との高低差が０．８ｍｍ程度以下の大きさとなるように曲げることが好ましい。

また、複数の列状に配列された接続パッド３は、各列の間に０．５ｍｍ以上の間隔を確保することが好ましい。この間隔が０．５ｍｍ未満になると、内周側の外部リード端子４について、外周側の外部リード端子４の取着部の間を跨らせるために急な角度で屈曲させる必要があるため、屈曲部に応力が集中しやすく、破断等の不具合を生じやすくなる傾向がある。

また、屈曲部の曲げの角度が９０°に近くなると高周波信号が屈曲部で反射されやすくなるため、屈曲部の曲げの角度は４５°程度以下とするのがよい。

なお、本発明は上述の実施の形態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内であれば種々の変更は可能である。例えば、外部リード端子４の露出表面にニッケル，金等のめっき層を被着させて、外部リード端子４の耐食性を向上させたり、半田等の接続強度をより強くするようにしてもよい。

（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
１ａ・・・搭載部
２・・・配線導体
３・・・接続パッド
４・・・外部リード端子
９・・・配線基板

Claims

上面の中央部に電子部品の搭載部が形成されるとともに上面の前記搭載部の周囲から外周部にかけて複数の配線導体が形成された絶縁基体と、前記複数の配線導体の外周側の端部にそれぞれ形成された接続パッドと、該接続パッドに一端部が取着されて互いに平行に設置された複数の外部リード端子とを具備しており、前記複数の接続パッドは、前記絶縁基体の縁に沿って複数の列状に配列されているとともに、外周側の列における隣接する前記接続パッド間の中央位置に、前記外周側の列に隣接する内周側の列における前記接続パッドが位置するように形成されており、前記複数の外部リード端子は、前記外周側の列の前記接続パッドに接続されたものが直線状であり、前記内周側の列の前記接続パッドに取着されたものが、前記外周側の列の前記接続パッドに取着されたものの取着部の間を跨るように屈曲部を有するとともに該屈曲部から外側に前記外周側の列の前記接続パッドに取着されたものと高さが同じ直線部分を有していることを特徴とする配線基板。