| 【発明の名称】 |
配線基板 |
| 【発明者】 |
【氏名】小山 秀一
【住所又は居所】鹿児島県国分市山下町１番１号 京セラ株式会社鹿児島国分工場内
【氏名】藺牟田 一仁
【住所又は居所】鹿児島県国分市山下町１番１号 京セラ株式会社鹿児島国分工場内
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| 【要約】 |
【課題】複数の電極パッドが形成された絶縁基体の主面に反りやうねり等の変形が生じることが効果的に防止され、配線基板の接続パッドを外部電気回路に正確かつ強固に接続させることが可能な、実装の信頼性に優れた配線基板を提供すること。
【解決手段】配線基板９は、四角形状のセラミック絶縁層２を複数積層して成る絶縁基体１と、絶縁基体１の内部に形成された配線導体と６、絶縁基体１の一方主面の外周部の四角枠状の領域に配列形成され、それぞれが配線導体６に電気的に接続された複数の接続パッド３と、絶縁基体１の一方主面の中央部の四角形状の領域に配列形成された複数のダミーパッド４と、絶縁基体１の一方主面に形成された、複数のダミーパッド４の全面を一体的に覆うとともに接続パッド３の外周部を覆う絶縁層５とを具備している。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
四角形状のセラミック絶縁層を複数積層して成る絶縁基体と、該絶縁基体の内部に形成された配線導体と、前記絶縁基体の一方主面の外周部の四角枠状の領域に配列形成され、それぞれが前記配線導体に電気的に接続された複数の接続パッドと、前記絶縁基体の一方主面の中央部の四角形状の領域に配列形成された複数のダミーパッドと、前記絶縁基体の一方主面に形成された、前記複数のダミーパッドの全面を一体的に覆うとともに前記接続パッドの外周部を覆う絶縁層とを具備していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記絶縁基体の前記セラミック絶縁層の層間に接地導体層が形成されており、前記ダミーパッドは貫通導体を介して前記接地導体層に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１の配線基板。
【請求項３】
前記ダミーパッドは前記一方主面において互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の配線基板。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子や容量素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。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば半導体素子や容量素子等の電子部品を搭載するための配線基板は、四角形状の複数のセラミック絶縁層が積層されて成り、上面等の主面の中央部に電子部品の搭載部が形成された絶縁基体と、搭載部から絶縁基体の下面にかけて形成された配線導体と、絶縁基体の下面等の主面に縦横に配列形成され、配線導体と電気的に接続された接続パッドとを備えた構造である。
【０００３】
この配線基板の搭載部に電子部品を搭載するとともに、電子部品の電極を半田等の金属バンプを介して配線導体の露出している部分と電気的に接続することにより、電子部品の電極が金属バンプおよび配線導体を介して接続パッドに電気的に接続される。その後、必要に応じて電子部品を蓋体や封止用樹脂等で気密封止することにより電子装置として完成する。そして、接続パッドを外部電気回路に電気的に接続することにより、電子部品の電極が外部電気回路に電気的に接続され、信号の授受が行われる。
【０００４】
なお、接続パッドの配列形態としては、絶縁基体の四角形状の主面の全面に縦横に形成するのではなく、絶縁基体の主面の外周部の四角枠状の領域に配列形成する、いわゆるペリフェラル型のもの等、一部に接続パッドが形成されないような配列形態のものが、外部電気回路に位置決めして接続することが容易であること等のため多く用いられている。
【０００５】
このような配線基板は、例えば、絶縁基体を形成する各セラミック絶縁層が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、まず、酸化アルミニウムや酸化ケイ素等の原料粉末を有機溶剤，バインダーとともにシート状に成形して複数のセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を形成し、次に、タングステン等の金属の粉末に有機溶剤，バインダーを添加混練して成る金属ペーストを、スクリーン印刷法等によりグリーンシートに所定の配線導体のパターンに印刷し、次に、これらのグリーンシートを積層して積層体とし、これを高温で焼成することにより形成される。
【特許文献１】特開２００２−３５３６２３号公報
【特許文献２】特開２０００−３１５８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の配線基板においては、一般に、配線基板の一方主面に形成された接続パッドが一部配列形成されない箇所があり配列が不均一であること、また、金属ペーストとグリーンシートとの間で焼成時の収縮率が異なることから、この収縮の割合の差に応じて接続パッドが形成されている絶縁基体の一方主面に反りやうねり等の変形が生じてしまうという問題があった。
【０００７】
このような変形が、特に複数の接続パッドが形成されている部位（接続部）において生じると、その接続部を外部電気回路に接続する際に、配線基板が傾いたり、配線基板の接続パッドを対応する外部電気回路に正確かつ強固に接続することが難しくなり、実装の信頼性が低くなってしまう。
【０００８】
特に、近時、配線基板の薄型化、高機能化等に応じて各セラミック絶縁層の厚さが薄くなってきており、また、電子部品の多ピン化に伴い接続パッドの数が多くなってきているため、接続パッドとなる金属ペーストの収縮がセラミック絶縁層となるグリーンシートの収縮に及ばす影響も大きくなってきていることから、上記のような問題の発生が顕著なものとなってきている。
【０００９】
本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、複数の電極パッドが形成された絶縁基体の主面に反りやうねり等の変形が生じることが効果的に防止され、配線基板の接続パッドを外部電気回路に正確かつ強固に接続させることが可能な、実装の信頼性に優れた配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の配線基板は、四角形状のセラミック絶縁層を複数積層して成る絶縁基体と、該絶縁基体の内部に形成された配線導体と、前記絶縁基体の一方主面の外周部の四角枠状の領域に配列形成され、それぞれが前記配線導体に電気的に接続された複数の接続パッドと、前記絶縁基体の一方主面の中央部の四角形状の領域に配列形成された複数のダミーパッドと、前記絶縁基体の一方主面に形成された、前記複数のダミーパッドの全面を一体的に覆うとともに前記接続パッドの外周部を覆う絶縁層とを具備していることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の配線基板は、好ましくは、前記絶縁基体の前記セラミック絶縁層の層間に接地導体層が形成されており、前記ダミーパッドは貫通導体を介して前記接地導体層に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の配線基板は、好ましくは、前記ダミーパッドは前記一方主面において互いに電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の配線基板によれば、四角形状のセラミック絶縁層を複数積層して成る絶縁基体と、絶縁基体の内部に形成された配線導体と、絶縁基体の一方主面の外周部の四角枠状の領域に配列形成され、それぞれが配線導体に電気的に接続された複数の接続パッドと、絶縁基体の一方主面の中央部の四角形状の領域に配列形成された複数のダミーパッドと、絶縁基体の一方主面に形成された、複数のダミーパッドの全面を一体的に覆うとともに接続パッドの外周部を覆う絶縁層とを具備していることから、例えば、絶縁層をセラミックペーストとして焼成することで形成することにより、接続パッドとなる金属ペーストとグリーンシートとの焼成時の収縮の差にともなって生じる応力を、絶縁層となるセラミックペーストの焼成時の収縮にともなう応力およびダミーパッドとなる金属ペーストの収縮で相殺し緩和することができ、絶縁基体に反りやうねり等の変形が生じることを効果的に防止することができる。
【００１４】
その結果、配線基板の接続パッドを外部電気回路に正確かつ強固に接続させることが可能な、実装の信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【００１５】
また、複数のダミーパッドの全面を一体的に覆うとともに接続パッドの外周部を覆う絶縁層とを具備していることから、ダミーパッドが外部電気回路と電気的に短絡することは無く、また接続パッドの外周部が絶縁層で覆われていることから、接続パッドの絶縁基体への接続強度が強くなり、より実装の信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【００１６】
また、本発明の配線基板において、好ましくは、絶縁基体のセラミック絶縁層の層間に接地導体層が形成されており、ダミーパッドは貫通導体を介して接地導体層に電気的に接続されていることから、接地に対する電気抵抗が低くなり、配線基板に搭載される電子部品をより確実に接地させることができる、電気的信頼性により一層優れた配線基板を提供できる。
【００１７】
また、接地導体層により、電子部品が搭載される搭載部を、絶縁基体の下面側から電磁的に遮断するシールド効果もより高くなるため、外部電気回路と電子部品との間で電磁的な干渉作用が生じて電子部品が誤動作することをより効果的に防止することができる。
【００１８】
また、本発明の配線基板は、好ましくは、ダミーパッドは一方主面において互いに電気的に接続されていることから、複数のダミーパッドを、その複数のダミーパッドが形成されている領域を取り囲む全域にわたるような一つの広面積のダミーパッドが形成されているのと同じような電気的、磁気的な効果を生じるものとすることができる。その結果、接地に対する電気抵抗をより一層低くして電気的信頼性をより一層優れたものとすることができるとともに、搭載部に対するシールド効果をより確実に得ることができる。
【００１９】
また、広面積のダミーパッドを絶縁基体の一方主面の中央部に形成した場合、広面積のダミーパッドの外縁部に沿って、ダミーパッドと絶縁基体との熱膨張係数の差に起因する応力等の応力が集中し、この外縁部からダミーパッドが剥がれやすくなるおそれがあるが、本発明の配線基板のように、複数のダミーパッドを互いに電気的に接続した構造としておくと、複数のダミーパッドで応力を分散させることができるので、ダミーパッドが絶縁基体から剥がれやすくなることを有効に防止することもでき、より長期信頼性に優れた配線基板とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の配線基板について添付図面に基づき以下に説明する。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は複数のセラミック絶縁層２が積層されて成る絶縁基体、２はセラミック絶縁層、３は接続パッド、４はダミーパッド、５は絶縁層、６は配線導体、７は接地導体層である。これら絶縁基体１，セラミック絶縁層２，接続パッド３，ダミーパッド４，絶縁層５，配線導体６，接地導体層７により、本発明の配線基板９が基本的に構成される。
【００２１】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，窒化珪素質焼結体，炭化珪素質焼結体，ガラスセラミック焼結体等の電気絶縁材料から成るセラミック絶縁層２が複数積層されることにより形成されている。この絶縁基体１の接続パッド３が形成されている一方主面に対向する他方主面（図１の例では上面）の中央部に、電子部品（図示せず）を搭載する搭載部が形成されている。
【００２２】
この絶縁基体１は、例えば各セラミック絶縁層２が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には以下のようにして作製される。まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化カルシウム，酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バインダー，溶剤を添加混合して泥漿状のセラミックスラリーを作製し、このセラミックスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形技術を採用してシート状となすことによって、四角板状等の複数のグリーンシート（セラミック生シート）を得る。しかる後、グリーンシートを所定の順に上下に積層してグリーンシートの積層体と成し、この積層体を還元雰囲気中で約１６００℃の高温で焼成することによって絶縁基体１が製作される。
【００２３】
絶縁基体１の一方主面（図１の例では下面）には、複数の接続パッド３が配列形成されている。また、絶縁基体１の内部には配線導体６が形成されている。接続パッド３と配線導体６とは、直接接することや、セラミック絶縁層２を貫通するようにして形成された貫通導体を介した接続等により、電気的に接続されている。
【００２４】
そして、搭載部に電子部品を搭載するとともに、電子部品の電極を配線導体６のうち搭載部に露出している部位に半田等を介して電気的に接続することにより、電子部品の電極が接続パッド３と電気的に接続され、接続パッド３を外部電気回路基板（図示せず）の対応する電気回路に半田等を介して電気的に接続することにより、電子部品の電極と外部電気回路とが電気的に接続される。
【００２５】
これらの接続パッド３や配線導体６は、タングステンやモリブデン，銅，銀等の金属材料から成る。例えば、タングステンから成る場合、まず、セラミック絶縁層２となるグリーンシートの所定部位に貫通孔を、機械的な打抜き加工やレーザ加工等により形成し、次に、タングステンの粉末に有機溶剤，バインダー等を添加混練して得た金属ペーストを、各セラミック絶縁層２となるグリーンシートの表面に所定の接続パッド３やダミーパッド４，配線導体６のパターンに印刷塗布するとともに、貫通孔内に充填しておくことにより形成される。
【００２６】
本発明の配線基板９において、接続パッド３は、絶縁基体１の一方主面の外周部の四角枠状の領域に配列形成されている。接続パッド３を四角枠状の領域に配列形成するのは、接続パッド３を対応する外部電気回路に接続するときの位置合わせ等が容易かつ正確に行えるためである。四角枠状の領域は、例えば、絶縁基体１の一方主面の各辺から辺の長さの２５％程度までの長さで一方主面の中央部に入り込んだ枠状の領域である。これ以上絶縁基体１の中央部に入り込むと、接続パッド３の正確な位置合わせが難しくなる傾向がある。
【００２７】
本発明の配線基板９において、絶縁基体１の中央部の四角形状の領域に複数のダミーパッド４が配列形成されており、また、複数のダミーパッド４の全面を一体的に覆うとともに接続パッド３の外周部を覆う絶縁層５が形成されている。この構成により、例えば、絶縁層５をセラミックペーストを焼成することで形成することにより、接続パッド３となる金属ペーストと絶縁基体１となるグリーンシートとの焼成時の収縮の差にともなって発生する応力を、絶縁層５となるセラミックペーストの焼成時の収縮にともなう応力およびダミーパッド４となる金属ペーストの収縮で相殺し緩和することができ、絶縁基体１に反りやうねり等の変形が生じることを効果的に防止することができる。その結果、配線基板９の接続パッド３を外部電気回路に正確かつ強固に接続させることが可能な、実装の信頼性に優れた配線基板９を提供することができる。
【００２８】
また、絶縁層５がダミーパッド４の全面を一体的に覆っていることから、ダミーパッド４が外部電気回路と電気的に短絡することは無く、また接続パッド３の外周部が絶縁層５で覆われていることから、接続パッド３の絶縁基体１への接続強度が強くなり、より実装の信頼性に優れた配線基板９を提供することができる。
【００２９】
ダミーパッド４は、接続パッド３と同様にして形成することができ、例えば、タングステンのペーストを、絶縁基体１となるグリーンシートのうち一方主面の中央部の四角形状の領域に縦横に印刷しておくことにより形成される。
【００３０】
なお、接続パッド３およびダミーパッド４は、例えば、平面視で円形状や楕円形状等の形状であり、生産性の向上、反り，うねりの防止等の効果を得るうえでは、これらは同様の形状にしておくことが好ましい。この場合、ダミーパッド４が形成される四角形状の領域は、接続パッド３が配列形成されている枠状の領域のすぐ内側にあるようにして設けておくと、絶縁基体１の主面の全面に、同様の形状の接続パッド３およびダミーパッド４が均一に縦横に並ぶことになるので、反り，うねり等の防止効果をより有効に発揮させることができる。
【００３１】
また、絶縁層５は、酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，窒化珪素質焼結体，炭化珪素質焼結体，ガラスセラミック焼結体等の電気絶縁材料から成り、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，酸化珪素，酸化カルシウム，酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バインダー，溶剤を添加混練してセラミックペーストを作製し、このセラミックペーストを、絶縁基体１となるグリーンシートのうち絶縁基体１の一方主面に相当する部位に、接続パッド３と成る金属ペーストの外周部およびダミーパッド４となる金属ペーストの全面を一体的に、それぞれ覆うようにして印刷塗布しておくことにより形成される。
【００３２】
絶縁層５の厚さは１５〜３０μｍが好ましい。１５μｍ未満では、絶縁基体１の反りやうねりを防止する効果が不十分になる傾向があり、３０μｍを超えると、絶縁層５の焼成時の収縮等にともなう応力により、かえって絶縁基体１の反りやうねりを発生させるおそれがある。
【００３３】
また、絶縁層５が覆う接続パッド３の外周部は、接続パッド３の外部電気回路への電気的接続を確実に行うことができる範囲とし、接続パッド３の外周端から１０μｍ以上とすることが好ましい。１０μｍ未満では、接続パッド３の絶縁基体１に対する接合を補強する効果が小さくなるので、外部電気回路基板と絶縁基体１との熱膨張係数の差に起因する熱応力等の応力が接続パッド３に作用したときに、接続パッド３が絶縁基体１から剥がれやすくなる。
【００３４】
特に、近時、接続パッド３を外部電気回路に接続する半田として、従来の錫−鉛共晶半田に代わり、錫−銀系等のいわゆる鉛フリー半田が使用されるようになってきている。このような鉛フリー半田の半田付け温度は高く、熱応力も大きいことから、上記接続パッド３が絶縁基体１から剥がれやすくなるおそれがあるので、接続パッド３の外周部を１０μｍ以上の幅で絶縁層５により覆うことが好ましい。
【００３５】
また、絶縁層５は、上述したような反り，うねりの防止の効果を得たり、生産性を良好としたりするうえで、全域で同じ厚さで形成することが好ましい。この場合、絶縁層５が、ダミーパッド４の全面を一体的に覆い、接続パッド３の外周部のみを覆うようにするためには、例えば、接続パッド３の中央部の高さを外周部の高さよりも高くしておくとともに、ダミーパッド４の高さを、接続パッド３の外周部の高さと同じまたはそれ以下としておく等の構成とするのがよい。
【００３６】
接続パッド３の高さを中央部と外周部とで異ならせるためには、例えば、接続パッド３と成る金属ペーストを印刷するときに、まず接続パッド３の形状に金属ペーストを一定の厚さで印刷した後、その中央部分のみに別の製版を用いて再度金属ペーストを印刷すること等の方法を用いることができる。
【００３７】
また、本発明の配線基板９においては、絶縁基体１のセラミック絶縁層２の層間に接地導体層７を形成しておき、ダミーパッド４を貫通導体を介して接地導体層７に電気的に接続しておくことが好ましい。この場合、ダミーパッド４は貫通導体を介して接地導体層７に電気的に接続されていることから、接地に対する電気抵抗が低くなり、配線基板に搭載される電子部品を、より確実に接地させることができる電気的信頼性により一層優れた配線基板９を提供できる。
【００３８】
また、接地導体層７により、電子部品が搭載される搭載部を、絶縁基体１の下面側から電磁的に遮断するシールド効果もより高くなるため、外部電気回路と電子部品との間で電磁的な干渉作用が生じて電子部品が誤動作することを、より効果的に防止することができる。
【００３９】
また、本発明の配線基板９は、ダミーパッド４は絶縁基体１の一方主面において互いに電気的に接続されていることが好ましい。この構成により、複数のダミーパッド４を、その複数のダミーパッド４が形成されている領域を取り囲む全域にわたるような一つの広面積のダミーパッドが形成されているのと同じような電気的、磁気的な効果を生じるものとすることができる。その結果、接地に対する電気抵抗をより一層低くして電気的信頼性をより一層優れたものとすることができるとともに、搭載部に対するシールド効果をより確実に得ることができる。
【００４０】
また、広面積のダミーパッドを絶縁基体１の一方主面の中央部に形成した場合、広面積のダミーパッドの外縁部に沿って、ダミーパッド４と絶縁基体１との熱膨張係数の差に起因する応力等の応力が集中し、この外縁部からダミーパッド４が剥がれやすくなるおそれがあるが、本発明の配線基板９のように、複数のダミーパッド４を互いに電気的に接続した構造としておくと、複数のダミーパッド４で応力を分散させることができるので、ダミーパッド４が絶縁基体１から剥がれやすくなることを有効に防止することもでき、より長期信頼性に優れた配線基板９とすることができる。
【００４１】
なお、本発明は上記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。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】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。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・絶縁基体
２・・・セラミック絶縁層
３・・・接続パッド
４・・・ダミーパッド
５・・・絶縁層
６・・・配線導体
７・・・接地導体層
９・・・配線基板
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６６３３
【氏名又は名称】京セラ株式会社
【住所又は居所】京都府京都市伏見区竹田鳥羽殿町６番地
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| 【出願日】 |
平成１６年２月２５日（２００４．２．２５） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００５−２１００４１（Ｐ２００５−２１００４１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１７年８月４日（２００５．８．４） |
| 【出願番号】 |
特願２００４−５０５７４（Ｐ２００４−５０５７４） |
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