JP6215784B2 - 配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子を搭載するために用いられる配線基板に関するものである。

従来、図４（ａ），（ｂ）に示すように、下面外周部に電極端子Ｔがペリフェラル配置された半導体素子Ｓをフリップチップ接続により搭載する配線基板２００が知られている。このような配線基板２００は、絶縁基板２１と配線導体２２とソルダーレジスト層２３とを備えている。配線基板２００の上面中央部は、半導体素子Ｓが搭載される搭載部２００Ａとなっている。なお、図４（ｂ）においては、絶縁基板２１上面の配線導体２２のうち、ソルダーレジスト層２３で覆われている部分を破線で示している。

絶縁基板２１は、コア用の絶縁層２１ａとビルドアップ用の絶縁層２１ｂとから成る。絶縁層２１ａは、多数のスルーホール２４を備えている。絶縁層２１ｂは、多数のビアホール２５を備えている。

配線導体２２は、絶縁層２１ａの上下面およびスルーホール２４内ならびに絶縁層２１ｂの表面およびビアホール２５内に被着されている。上面側の絶縁層２１ｂの表面に被着された配線導体２２の一部は、半導体素子Ｓと接続するための多数の半導体素子接続パッド２６を形成している。半導体素子接続パッド２６は、搭載部２００Ａの外周部に千鳥状の並びで２列に配置されている。半導体素子接続パッド２６からは、搭載部２００Ａの外側または内側に向けて帯状配線導体２７が延在している。帯状配線導体２７の幅は半導体素子接続パッド２６の幅よりも狭くなっている。下面側の絶縁層２１ｂの表面に被着された配線導体２２の一部は、外部の回路基板と接続するための外部接続パッド２８を形成している。外部接続パッド２８は円形であり、格子状の並びに配置されている。

上面側のソルダーレジスト層２３は、全ての半導体素子接続パッド２６を一括して露出させる枠状の開口部２９を有している。なお、開口部２９内には半導体素子接続パッド２６に接続する帯状配線導体２７の一部も露出している。下面側のソルダーレジスト層２３は、外部接続パッド２８を個別に露出させる開口部３０を有している。そして、半導体素子Ｓの電極端子Ｔを半導体素子接続パッド２６上に当接させるとともに、両者を半田を介して接合することにより半導体素子Ｓの電極端子Ｔと半導体素子接続パッド２６とが電気的に接続される。半導体素子Ｓの電極端子Ｔと半導体素子接続パッド２６とを接合した後には、半導体素子Ｓと配線基板２００との間に残るフラックスを除去するために洗浄が行われる。洗浄は、半導体素子Ｓと配線基板２００との間に洗浄液を噴射することにより行われる。

ところで、半導体素子接続パッド２６のうちのいくつかは、電気的な接続に寄与しない浮きパッド２６Ｆとして設けられることがある。浮きパッド２６Ｆには、帯状配線導体２７の幅と同じ幅のダミーパターン２７Ｄが付設されている。ダミーパターン２７Ｄは、浮きパッド２６Ｆにおける半田接合性等を他の半導体素子接続パッド２６と近似させるためのものであり、十分なスペースがない場合、接合開口部２９内で終端している。

ところが、近時、帯状配線導体２７は、その幅が１５μｍ以下と極めて狭いものが出現するようになっている。このように帯状配線導体２７の幅が１５μｍ以下と極めて狭い場合、ダミーパターン２７Ｄの幅も１５μｍ以下の極めて狭いものとなる。しかしながら、ダミーパターン２７Ｄの幅が１５μｍ以下の極めて狭いものとなると、ダミーパターン２７Ｄの絶縁層２１ｂに対する被着強度が弱いものとなる。そのため、半導体素子Ｓの電極端子Ｔと半導体素子接続パッド２６とを接合した後、半導体素子Ｓと配線基板２００との間に残るフラックスを除去する際に両者間に洗浄液を噴射すると、図５（ａ），（ｂ）に示すように、洗浄液の噴射によりダミーパターン２７Ｄが開口部２９内の端部から剥がれてしまう不具合が発生した。このようなダミーパターン２７Ｄの剥がれは、浮きパッド２６Ｆの近傍に位置する半導体素子接続パッド２６同士に電気的な短絡を引き起こす危険がある。したがって、半導体素子Ｓとの電気的な接続信頼性が低いものなってしまう。

特開２０００−７７４７１号公報

本発明の課題は、ソルダーレジスト層の開口部内に露出する浮きパッドに接続されたダミーパターンに剥がれが発生することがなく、半導体素子との電気的な接続信頼性の高い配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、上面に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基板と、該絶縁基板の上面の前記搭載部から該搭載部の外側にかけて被着された配線導体と、前記絶縁基板の上面および前記配線導体上に被着されており、前記搭載部の外周部における前記絶縁基板上面および前記配線導体を一括して露出させる枠状の開口部を有するソルダーレジスト層とを具備しており、前記配線導体は、前記搭載部の外周辺に沿って前記開口部内に並ぶように配置された多数の半導体素子接続パッドと、該半導体素子接続パッドから前記ソルダーレジスト層の下にかけて前記半導体素子接続パッドの幅よりも狭い幅で延在する帯状配線導体と、前記半導体素子接続パッドのうちの少なくとも一つとして含まれる浮きパッドと、前記浮きパッドから前記開口部内のみを前記帯状配線導体と同じ幅で延在するダミーパターンとを含んでおり、前記ダミーパターンにおける前記浮きパッドの反対側に、前記ダミーパターンの幅よりも広い幅の補強パターンが接続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、浮きパッドに接続されたダミーパターンにおける浮きパッドの反対側に、ダミーパターンの幅よりも広い幅の補強パターンが接続されていることから、この補強パターンによりダミーパターンが絶縁基板に強固に係止される。したがって、ダミーパターンに剥がれが発生することがなく、半導体素子との電気的な接続信頼性の高い配線基板を提供することができる。

図１（ａ）は、本発明の配線基板における実施形態の一例を示す概略断面図であり、図１（ｂ）は、その概略上面図である。 図２（ａ）は、図１に示す配線基板の要部拡大断面図であり、図２（ｂ）は、その上面図である。 図３（ａ）は、本発明の配線基板における実施形態の他の例を示す要部拡大断面図であり、図３（ｂ）は、その上面図である。 図４（ａ）は、従来の配線基板を示す概略断面図であり、図４（ｂ）は、その概略上面図である。 図５（ａ）は、図４に示す配線基板の要部拡大断面図であり、図５（ｂ）は、その上面図である。

次に、本発明の配線基板について、図１〜図３を基にして説明する。図１（ａ），（ｂ）に本発明を実施するための形態の一例である配線基板１００を示す。本例の配線基板１００は、主として絶縁基板１と配線導体２とソルダーレジスト層３とから構成されている。配線基板１００の上面中央部は、半導体素子Ｓが搭載される搭載部１００Ａとなっている。なお、図１（ｂ）においては、絶縁基板１上面の配線導体２のうち、ソルダーレジスト層３で覆われている部分を破線で示している。

絶縁基板１は、コア用の絶縁層１ａの上下にビルドアップ用の絶縁層１ｂが積層されて成る。コア用の絶縁層１ａは、例えばガラスクロス基材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た厚みが３０〜２００μｍ程度の電気絶縁材料から成る。絶縁層１ａには、その上面から下面にかけて直径が５０〜２５０μｍ程度の複数のスルーホール４が形成されている。絶縁層１ａの上下面およびスルーホール４の内壁には、配線導体２の一部が被着されている。他方、ビルドアップ用の絶縁層１ｂは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に酸化ケイ素等の無機絶縁フィラーを分散させた厚みが１０〜５０μｍ程度の電気絶縁材料から成る。絶縁層１ｂには、その上面から下面にかけて直径が３０〜１００μｍ程度の複数のビアホール５が形成されている。絶縁層１ｂの表面およびビアホール５の内部には、配線導体２の一部が被着されている。

配線導体２は、銅箔や銅めっき層等の良導電性材料から成り、絶縁基板１の上面からビアホール５およびスルーホール４を介して絶縁基板１の下面に導出している。配線導体２の厚みは、１０〜２０μｍ程度である。絶縁層１ａ上下面の配線導体２は銅箔およびその上の銅めっき層から成り、周知のサブトラクティブ法により所定のパターンに形成されている。スルーホール４内の配線導体２は銅めっき層から成り、スルーホール４の内壁の全面に被着されている。なお、配線導体２が被着されたスルーホール４の内部は熱硬化性樹脂により充填されている。絶縁層１ｂの表面およびビアホール４内の配線導体２は銅めっき層から成り、周知のセミアディティブ法により所定のパターンに形成されている。

絶縁基板１の上面に被着された配線導体２は、搭載部１００Ａから搭載部１００Ａの外側にかけて被着されている。絶縁基板１の上面に被着された配線導体２の一部は、半導体素子Ｓと接続するための多数の半導体素子接続パッド６を形成している。半導体素子接続パッド６は、搭載部１００Ａの外周辺に沿って千鳥状に２列の並びに配置されている。半導体素子接続パッド６は幅が１５〜２０μｍ程度、長さが２０〜６０μｍ程度である。

半導体素子接続パッド６からは、帯状配線導体７が搭載部１００Ａの外側または内側に向けて延在している。帯状配線導体７の幅は、半導体素子接続パッド６の幅よりも５〜１０μｍ程度狭い。これにより後述するように、半導体素子Ｓの電極Ｔを半田を介して半導体素子接続パッド６に接続する際に、溶融した半田が表面張力により半導体素子接続パッド６上に留まることができる。

絶縁基板１の下面に被着された配線導体２の一部は、外部の電気回路基板に接続するための外部接続パッド８を形成している。外部接続パッド８は、直径が２００〜１０００μｍ程度の円形であり、絶縁基板１の下面に格子状の並びに配置されている。

ソルダーレジスト層３は、アクリル変性エポキシ樹脂等の感光性の熱硬化性樹脂に酸化ケイ素等の無機絶縁フィラーを分散させた電気絶縁材料から成り、絶縁基板１の上下面にそれぞれ被着されている。

絶縁基板１の上面側に被着されたソルダーレジスト層３は、搭載部１００Ａの外周部およびその近傍の絶縁基板１および配線導体２を一括して露出させる枠状の開口部９を有している。開口部９内には、半導体素子接続パッド６とこれに接続された帯状配線導体７が露出している。帯状配線導体７は、開口部９内からソルダーレジスト層３の下にかけて延在している。

絶縁基板１の下面側に被着されたソルダーレジスト層３は、外部接続パッド８を個別に露出させる開口部１０を有している。そして、開口部１０から露出した外部接続パッド８を外部の電気回路基板の配線導体に半田を介して接合することにより、配線基板１００に搭載した半導体素子Ｓが外部の電気回路基板に電気的に接続されることとなる。導体素子Ｓの電極端子Ｔと半導体素子接続パッド６とを接合した後には、半導体素子Ｓと配線基板１００との間に残るフラックスを除去するために洗浄が行われる。洗浄は、半導体素子Ｓと配線基板１００との間に洗浄液を噴射することにより行われる。

ところで、本例の配線基板１００においては、半導体素子接続パッド６のうちのいくつかは、電気的な接続に寄与しない浮きパッド６Ｆを形成している。図２（ａ），（ｂ）に示すように、浮きパッド６Ｆには、ダミーパターン７Ｄが接続されている。ダミーパターン７Ｄは、開口部９内における帯状配線導体７と同じ幅である。ダミーパターン７Ｄは、開口部９内で終端している。このダミーパターン７Ｄは、浮きパッド６Ｆにおける半田接合性等を他の半導体素子接続パッド６と近似させるためのものである。

さらに、本例の配線基板１００においては、ダミーパターン７Ｄにおける浮きパッド６Ｆと反対側に、ダミーパターン７Ｄの幅よりも幅の広い補強パターン１１が接続されている。この補強パターン１１は、ダミーパターン７Ｄがその端部から剥がれることを防止するためのものである。補強パターン１１は、ダミーパターン７Ｄよりも幅が広いので絶縁基板１に対する被着強度が大きい。したがって、半導体素子Ｓの電極端子Ｔと半導体素子接続パッド６とを接合した後、半導体素子Ｓと配線基板１００との間に残るフラックスを除去するための洗浄液を噴射したとしても、補強パターン１１により、ダミーパターン７Ｄがその端部から剥がれることを有効に防止することができる。その結果、本例の配線基板１００によれば、半導体素子Ｓとの電気的な接続信頼性の高い配線基板１００を提供することができる。

なお、補強パターン１１の幅は、ダミーパターン７Ｄの幅よりも５〜１００μｍ程度広いことが好ましい。補強パターン１１の幅がダミーパターン７Ｄの幅よりも５μｍ未満広い場合、補強パターン１１自体の絶縁基板１に対する被着強度が低くなり、絶縁基板１から剥がれてしまう危険性が高くなる。他方、補強パターン１１の幅がダミーパターン１１の幅よりも１００μｍを超えて広い場合、そのような広い幅の補強パターン１１を開口部９内に設けるスペースを確保することが困難となる。

さらにまた、本例の配線基板１００は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、補強パターン１１の下にビアホール５を設けるとともに、このビアホール５内に補強パターン１１と一体的に形成された導体を充填する形態をとっても良い。これにより補強パターン１１の絶縁基板１に対する密着強度をさらに高めることができ、ダミーパターン７Ｄの剥離をより確実に防止することが可能となる。

なお、上述した配線基板１００によれば、浮きパッド６Ｆと補強パターン１１との間には、これらよりも幅の狭いダミーパターン７Ｄが介在することから、半導体素子Ｓの電極Ｔを半田を介して半導体素子接続パッド６に接続する際に、溶融した半田が幅の狭いダミーパターン７を超えて補強パターン１１へと流出することが有効に防止され、半導体素子Ｓの電極Ｔと浮きパッド６Ｆとを強固に接続するとこができる。

１ 絶縁基板
２ 配線導体
３ ソルダーレジスト層
６ 半導体素子接続パッド
６Ｆ 浮きパッド
７ 帯状配線導体
７Ｄ ダミーパターン
９ ソルダーレジスト層の開口
１００ 配線基板
１００Ａ 搭載部
Ｓ 半導体素子
Ｔ 半導体素子の電極端子

Claims (2)

1. 上面に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基板と、該絶縁基板の上面の前記搭載部から該搭載部の外側にかけて被着された配線導体と、前記絶縁基板の上面および前記配線導体上に被着されており、前記搭載部の外周部における前記絶縁基板上面および前記配線導体を一括して露出させる枠状の開口部を有するソルダーレジスト層とを具備しており、前記配線導体は、前記搭載部の外周辺に沿って前記開口部内に並ぶように配置された多数の半導体素子接続パッドと、該半導体素子接続パッドから前記ソルダーレジスト層の下にかけて前記半導体素子接続パッドの幅よりも狭い幅で延在する帯状配線導体と、前記半導体素子接続パッドのうちの少なくとも一つとして含まれる浮きパッドと、前記浮きパッドから前記開口部内のみを前記帯状配線導体と同じ幅で延在するダミーパターンとを含んでおり、前記ダミーパターンにおける前記浮きパッドの反対側に、前記ダミーパターンの幅よりも広い幅の補強パターンが接続されていることを特徴とする配線基板。
2. 前記補強パターンの下にビアホールが形成されており、該ビアホール内に補強パターンと一体的に形成された導体が充填されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。

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