(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の接続パッドを備えた配線基板において、その各接続パッドは、平面視、外周寄り部位にハンダが濡れるハンダ濡れ面を備えると共に該外周寄り部位のハンダ濡れ面より内周側にリング状凸部を隆起状に備え、該リング状凸部に包囲される内側の面が該リング状凸部の上面より低く形成され、しかも該リング状凸部は少くともその外周側の側面がハンダに濡れないように形成されており、さらに各接続パッドには、前記外周寄り部位のハンダ濡れ面にハンダ付けされかつ前記リング状凸部を覆う形でハンダバンプが形成されており、しかも、該ハンダバンプと該リング状凸部の外周側の側面との間に空隙が形成されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
リング状凸部に包囲される内側の面が、ハンダ濡れ面を形成しており、前記ハンダバンプがこのハンダ濡れ面にもハンダ付けされてなることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
複数の接続パッドを備えた配線基板において、その各接続パッドは、平面視、外周寄り部位にハンダが濡れるハンダ濡れ面を備えると共に該外周寄り部位のハンダ濡れ面より内周側にリング状凸部を隆起状に備え、該リング状凸部に包囲される内側の面が該リング状凸部の上面より低く形成され、しかも該リング状凸部は少くともその外周側の側面がハンダに濡れないように形成されており、さらに、各接続パッドには、接続端子としてハンダ付け可能の金属ボールがその最下端部をリング状凸部に包囲される内側において該リング状凸部の上面より低位とされて、該金属ボールの融点より低融点のハンダでハンダ付けされていることを特徴とする配線基板。
【請求項４】
複数の接続パッドを備えた配線基板において、その各接続パッドは、平面視、外周寄り部位にハンダが濡れるハンダ濡れ面を備えると共に該外周寄り部位のハンダ濡れ面より内周側にリング状凸部を隆起状に備え、該リング状凸部に包囲される内側の面が該リング状凸部の上面より低く形成され、しかも該リング状凸部は少くともその外周側の側面がハンダに濡れないように形成されていると共に、リング状凸部に包囲される内側の面が、ハンダ濡れ面を形成しており、さらに、各接続パッドには、接続端子としてハンダ付け可能の金属ボールがその最下端部をリング状凸部に包囲される内側において該リング状凸部の上面より低位とされて、該金属ボールの融点より低融点のハンダでハンダ付けされていることを特徴とする配線基板。
【請求項５】
リング状凸部が、平面視、略円リング状であることを特徴とする請求項１、２、３又は４のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項６】
外周寄り部位のハンダ濡れ面が、平面視、周方向においてハンダ不濡れ面を介して適数に分割されていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５のいずれか１項に記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣパッケージ等に用いられるＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）パッケージ用基板やこのような配線基板を実装する樹脂製プリント基板（マザーボード）等として使用される配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＢＧＡパッケージ用基板は、アルミナセラミックや樹脂等の電気絶縁材料からなる基板の主面に、多数の接続端子を備えており、その端子の構造例としては図１５に示したものがある。このものは、パッケージ用基板１の主面２にメタライズされた各接続パッド（群）３に、所定のメッキを施し、その表面にＰｂ−Ｓｎ共晶ハンダ等の鉛組成分の小なるハンダ（以下、低融点ハンダともいう）５を介し、接続パッド間の間隙保持手段としてＰｂ９０−Ｓｎ１０など鉛組成分の大なる比較的高融点のハンダ（以下、高融点ハンダともいう）からなるハンダボール６などの金属ボール（球体）をハンダ付けし、これを接続端子（バンプ）７としている。
【０００３】
このような接続端子７をもつ配線基板１は、その配置に対応するように配置、形成された接続パッド（以下、単にパッドともいう）を有するプリント基板に対し、両配線基板の接続パッドを位置決めして重ね、両接続パッド間でハンダ付けすることにより電気的接続がなされる。図１６は、そのようなプリント基板２１に図１５に示した接続端子７を有するＢＧＡパッケージ用基板１を両者のパッド３，２３間でハンダ接合した構造である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような接合構造においては次のような問題があった。すなわち、セラミック製のパッケージ用基板のように熱膨張係数の小さいものが、それが大きい樹脂製プリント基板に両者の接続パッド間でハンダ付けされて一体化されたものでは、その後の温度変化によって、図１７に示したように、各配線基板１，２１材料の熱膨張係数の違いに起因する伸縮量の相違により、接続パッド３，２３間のハンダ接合部に亀裂Ｋが生じ、断線を生じるといったことがあった。これは、低融点ハンダが相対的に低強度であり、両基板１，２１間でその主面に沿って作用する熱応力（せん断応力）に抗しきれないためであり、この応力は各接続パッド間の低融点ハンダの接続パッドの界面近傍で最大となる。
【０００５】
さらに、低融点ハンダは高融点ハンダに比べて比較的もろく粘りがないために塑性変形し難い性質を有する。加えて、低融点ハンダと接続パッドとの接合界面には、接続パッド上のＡｕメッキ又はＮｉメッキとハンダ中のＳｎとの拡散によってＡｕ−Ｓｎ、又はＮｉ−Ｓｎの硬くて脆い金属間化合物が形成される。こうしたことから、接合後に大きな温度変化があると、図１８に示したように、両配線基板１，２１のパッド３，２３間の低融点ハンダは、パッド３，２３上面に微小厚さＴ１，Ｔ２の低融点ハンダ層、すなわち低融点ハンダ薄皮１枚を残すようにして、その外周縁を起点として各配線基板１，２１の主面２，２２に沿う方向（図示矢印方向）にクラック（亀裂）Ｋが発生することがあった。こうしたクラックＫは、容易には発生しないものの、一度発生するとその起点から反対側に向けて一気に進展（進行）しやすく、その結果パッド３，２３間の導通不良（断線）を招いてしまうといったことがあった。
【０００６】
こうした問題は、接続端子が上記のように金属ボールを用いないで低融点ハンダだけからなるハンダバンプの場合でも同様である。また、樹脂製のＩＣパッケージ基板を樹脂製のプリント基板に接続する場合など、樹脂製の配線基板同士を接続する場合でも両者の熱膨張係数が異なる場合や、搭載するＩＣと樹脂の熱膨張係数の違いなどに起因して生ずるＩＣパッケージ基板の変形がある場合などに発生する危険性がある。そして両配線基板材料の熱膨張係数の差が大きいほど、また、配線基板のサイズが大きいほど顕著に現れ、サイズによっては樹脂製プリント基板にセラミック製のパッケージ用基板は搭載できないといった問題があり、さらに一方の配線基板の材質によっては他方の配線基板の材質が制限されたり、サイズを大きくできないといった問題を招いていた。
【０００７】
なお、パッド間のハンダのクラックは、図１７，１８に示したように、パッケージ用基板１側だけでなくプリント基板２１側のパッド２３近傍でも本来同様に発生するといえるが、例えばセラミック製パッケージ用基板（以下、セラミック基板ともいう）と樹脂製プリント基板との接合の場合には、実際にはセラミック基板側のパッドとハンダとの界面近傍でハンダにクラックが生じがちであり、樹脂製プリント基板側のパッドとハンダとの界面近傍ではほとんど生じない。その理由は次のようである。すなわち、セラミック基板の接続端子をなすパッドは、タングステン等のメタライズ層の上に、数ミクロンのメッキ層が形成されてなるものである一方、プリント基板のそれは、樹脂板上に形成されたパッドが通常、銅で２０〜３０μｍと極めて厚く、しかも銅はタングステンに比べると極めて柔らかい。
【０００８】
したがって、この両配線基板の各パッド間をハンダで接合した場合には、プリント基板側ではパッド自体が厚くしかも柔らい分、変形し易いため、温度差によって発生する前記の熱応力を吸収しやすいのに対し、セラミック基板側ではパッドが硬くて薄いためにこのような吸収作用はほとんど期待できない。このため、多くの場合にはセラミック基板側のパッドとハンダとの界面近傍でそれにクラックが生じている。
【０００９】
本発明は、アルミナセラミック製のパッケージ用基板を樹脂製プリント基板などに接合した場合のように、熱膨張係数の大きく異なる配線基板同士を接合した後、温度変化によって生じる接続パッド間のハンダのクラックの発生や進展を防ぎ、もって接続パッド間の断線（接続不良）を解消し、信頼性の高い接合を得ることのできる配線基板を提供することをその目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、複数の接続パッドを備えた配線基板において、その各接続パッドは、平面視、外周寄り部位にハンダが濡れるハンダ濡れ面を備えると共に該外周寄り部位のハンダ濡れ面より内周側にリング状凸部を隆起状に備え、該リング状凸部に包囲される内側の面が該リング状凸部の上面より低く形成され、しかも該リング状凸部は少くともその外周側の側面がハンダに濡れないように形成されており、さらに各接続パッドには、前記外周寄り部位のハンダ濡れ面にハンダ付けされかつ前記リング状凸部を覆う形でハンダバンプが形成されており、しかも、該ハンダバンプと該リング状凸部の外周側の側面との間に空隙が形成されていることにある。なお、本明細書において、ハンダ濡れ面とはハンダ付け可能の面をいい、ハンダに濡れない面（ハンダ不濡れ面）とはハンダ付け不能の面をいう。
【００１１】
前記手段は、各接続パッド上に低融点ハンダペーストを印刷又は塗布してリフローすることによって接続端子（ハンダバンプ）が形成されるが、各接続パッド上に、低融点ハンダペーストを印刷又は塗布し、さらにその上にそれより高融点のハンダボールなどのハンダ付け可能の金属ボールを搭載し、これをその低融点ハンダでハンダ付けすることによって接続端子（ハンダバンプ）を形成するとよい。このように形成された各接続端子をなすハンダは、各接続パッドにおいてリング状凸部の外周側の側面（ハンダ不濡れ面）ではじかれることから、その側面側には微小な空隙（空間）が形成される。
【００１２】
このような配線基板は、その各接続端子の配置に対応するように配置、形成された低融点ハンダ付き接続パッドを有する例えば樹脂製プリント基板に、両配線基板の各接続パッドを位置決めして重ね、その相互間の低融点ハンダを溶融して両接続パッド間でハンダ付けされる。そして、このハンダ付け後においてもリング状凸部の外周側の側面はハンダが濡れないために微小な空隙（空間）が形成されたままである。
【００１３】
したがって、このような接合構造部分に温度変化があり、両配線基板（材料）の熱膨張係数の相違により、その主面に沿って作用する応力が各接続端子における低融点ハンダにかかる場合には次のような作用がある。すなわち、このような応力がかかったときにはその空隙があるため、バンプが変形して応力を緩和するので従来よりもクラックが発生し難くなる。さらに、たとえ本発明に係る配線基板側の各パッドと低融点ハンダとの界面近傍のハンダの外周縁にクラックが発生し、パッド面に沿って進展してもリング状凸部の外周側の側面側に存在する空隙に至ればそこで進展はとまる。したがってリング状凸部を挟む反対側まで一気に進展することがないから直ちに断線に至ることが防止される。
【００１４】
すなわち、従来の平坦なパッドではクラックは反対側に一気に進展するが、本発明ではクラックが発生してもその進展はリング状凸部の外周側の側面側の空隙で止まるから断線に至ることが防止される。なお前記手段においては、リング状凸部は少くとも外周側の側面がハンダ不濡れ面を形成していればよく、したがって、リング状凸部の上面さらには内周側の側面がハンダ不濡れ面を形成していてもよい。ただし、外周側の側面のみをハンダ不濡れ面とする場合には、ハンダ付けされる面積が増えるので、ハンダバンプの引張り強度が高まり、その分、接合強度が向上するので好ましい。本発明では同様の理由から、ハンダ濡れ面を上記手段における外周寄り部位に加えて、リング状凸部に包囲される内側の面（パッド面）に形成すると、さらにその分ハンダ付けされる面積が増えるのでハンダバンプの引張り強度が向上するので好ましい。
【００１５】
なお、セラミック製基板のパッド近傍のハンダにクラックの発生がなくなれば、逆に樹脂製プリント基板のパッド近傍でそれが発生する危険があるが、前記したようにそのパッドは通常セラミック基板側のパッドに比べて柔らかくて厚い銅であり、それ自体が変形して応力を吸収することができるので、クラックの発生に至ることは少ない。もっとも、接合されるべき両配線基板側のパッドで本発明を具体化すれば、さらに断線の危険が防止され、信頼性の向上が図られる。
【００１６】
また、ハンダバンプの形成に用いられるハンダは、鉛−すずを主成分とする合金（Ｐｂ−Ｓｎ）などから適宜のものを用いれば良く、また金属ボールのハンダ付けに使用されるハンダは、共晶ハンダなど、鉛−すずを主成分とする合金（Ｐｂ−Ｓｎ）のうちＰｂ成分比率が低いもの（Ｓｎ成分比率が高いもの）から適宜選択して用いればよい。
【００１７】
さらに本発明に係る配線基板は、リング状凸部に包囲される内側の面がリング状凸部の上面より低く形成されていることから、接続端子として金属ボールをハンダ付けする場合には、ハンダ付け可能の金属ボールがその最下端部をリング状凸部に包囲される内側（パッド中央部）において該リング状凸部の上面より低位とされて、該金属ボールの融点より低融点のハンダで前記ハンダ濡れ面にハンダ付けされたものとすることができる。
【００１８】
すなわち、このような配線基板では、金属ボールがリング状凸部の内側つまりパッド中央部に落込み、横方向に係止する形となってハンダ付けされるから、金属ボールの位置が安定するし、その落込みがある分、接合後において発生する横方向の力（熱応力）に対する耐久性を高めることができる。とくに、リング状凸部が、平面視、略円リング状のものは金属ボールの位置が安定するので好ましい。なお、リング状凸部は、金属ボールをハンダ付けする場合には、それが適切深さ安定して落込むようにその内径や上面までの高さを設定するとよいし、金属ボールをハンダ付けしない場合には、クラックの進展を防止できる程度にその高さを設定するなど、配線基板の種類などに応じて設計すればよい。
【００１９】
そして、このような接合において、本発明に係る配線基板側の各パッドの外周寄り部位のハンダ濡れ面と低融点ハンダとの界面近傍のハンダの外周縁にクラックが発生し、ハンダ濡れ面に沿って進展して金属ボールの表面側に達した場合には、前記したようにそのハンダ濡れ面で、ある範囲のハンダが切断されるが、この際においてせん断力はリング状凸部の内側に落込んで横方向への動きが規制されている金属ボールで受圧されことになる。したがって、外周寄り部位のハンダ濡れ面で、ある範囲のハンダが切断されても、残るハンダにクラックが入るのを遅らせることができる。
【００２０】
さらに、鉛成分の多い高融点ハンダや銅からなる金属ボールは、柔らかく外力に対して容易に変形して応力を吸収する作用を持つから、新たなクラックを発生させることもなく、したがって断線に至る危険性を低減する。とりわけ、Ｐｂ成分の割合が高い高融点ハンダや鉛からなる金属ボールは、極めて柔軟で展延性に富むとともに再結晶する温度が常温に近いため、これに配線基板の主面に沿う方向にせん断力が作用するときには金属ボール自体が変形して応力を許容、吸収する。すなわち、このような金属ボールを用いることによって、本発明によれば、低融点ハンダの外周縁であって例えばセラミック基板側のパッドとの界面近傍で発生しがちであったクラックの進展は同金属ボールでその進展を止めることができるとともに、金属ボール自体の変形容易性によりパッド間の断線を防止することができる。
【００２１】
ただし、金属ボールを用いることなくハンダバンプを形成する場合には、鉛成分比率の高い高融点ハンダを用いるのが好ましい。ハンダは融点が高くなるほど、すなわちＰｂ成分の割合が高くなるほど、柔軟で展延性に富むようになるとともに再結晶する温度が常温に近付き、熱膨張係数の相違に起因する応力を吸収しやすく、たとえクラックの発生があってもハンダが変形しやすく、したがってその進展を防ぐことができるからである。
【００２２】
なお、本発明におけるリング状凸部は、配線基板が例えばセラミック製である場合にパッドがタングステン、モリブデン等の高融点金属からなる場合には、リング状凸部全体をセラミックとし、同時焼成で形成すればよい。すなわち、セラミック基板では、それが未焼成セラミックの段階で、パッド用の高融点金属ペーストを印刷ないし塗布し、その上にセラミックからなるリング状凸部を接着したりセラミックペーストをリング状に塗布することなどにより形成して同時焼成すればよい。また、セラミック基板の焼成後にパッド上にセラミックやガラスペーストを塗布し焼き付けて形成してもよい。また、樹脂製などの配線基板では、リング状凸部（全体）をハンダ付け不能の樹脂で形成してもよい。例えば銅メッキでパッドを形成する際に、そのパッドの形成後、その上に樹脂でリング状凸部を形成すればよい。
【００２３】
また、リング状凸部の外周側の側面のみをハンダ不濡れ面とする場合には、例えばセラミック基板では、セラミックからなるリング状凸部の上面及び内周側の側面にハンダ付け可能な金属層を設ればよい。また樹脂製などの配線基板では銅メッキでパッド上にリング状凸部を作り、その外周側の側面を樹脂で囲んで全体としてリング状凸部の上面と内周面をハンダ付け可能としてもよい。
【００２４】
さらに上記各手段においては、各接続パッドにおける外周寄り部位のハンダ濡れ面は、平面視、周方向においてハンダ不濡れ面を介して適数に分割されていてもよい。このような接続パッドでは、外周寄り部位のハンダ濡れ面にかかる応力が分割された各ハンダ濡れ面部分に分散され、その各ハンダ濡れ面部分当たりの応力が小さくなるため、基本的にクラックが発生し難くなる。そして、その場合、外周寄り部位の各ハンダ濡れ面部分は、平面視、略同形状同寸法とされているのが好ましい。このような接続パッドでは、各ハンダ濡れ面部分に応力が平均に分散されるからである。
【００２５】
なおこのようにハンダ濡れ面を分割する場合には、３以上に分割するのが好ましく、さらにこれを略同形状同寸法で各接続パッドの中心に関して略等角度間隔で配置するのがとくに好ましい。というのは、基板の冷熱によって応力が作用する方向は基板の中心に関し放射状方向と考えられる。したがって、このように分割されている場合には、各接続パッドにおいて熱伸縮による応力を略同じ状態で受けられるからである。なお、リング状凸部は、無端リング状であるのがクラックの進展を防止するために好ましいが、平面視、適数箇所で切欠かれて分割され、有端リング状となっていてもよい。
【００２６】
さらに、本発明が具体化される一パッドの平面視形状は、円形が代表的なものとして例示されるが、これ以外のものでも具体化できる。ただし、円形など角部を有しない形状であるものが好ましい。角部のある形状となっていると、基板に作用する応力により、角部近傍が起点となってクラックが生じ易くなるが、角部を有しない形状、例えば円形のように曲線で囲まれた形状の場合には、応力が分散され、クラックの起点となる部分が特定部分に集中し難くなり、結果としてクラックの発生を遅らせることができるからである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施形態例について、図１〜３を参照しながら詳細に説明する。図中、１は、アルミナセラミック製のＢＧＡパッケージ用基板であって、その一主面２には平面視略円形に形成され、表面がハンダに濡れる金属からなるパッド３，３が縦横に多数形成されており、その各パッド３は、平面視、外周寄り部位と内周寄り部位に同心状にハンダ濡れ面３ａ，３ｂが存在し、両ハンダ濡れ面３ａ，３ｂの間に円リング状（短円筒状）で所定高さに隆起状に形成されたセラミックからなるリング状凸部４が同心状に形成されている。このような構成により、本例パッド３はその内外のハンダ濡れ面３ａ，３ｂがリング状凸部４の上面４ａよりその高さＨ分低く形成され、後述するハンダボールがパッド中央部のハンダ濡れ面３ｂに落ち込むように設定されている。
【００２８】
なお本例では、パッド３の直径Ｄ１が８６０μｍであり、そのリング状凸部４は外径Ｄ２が６００μｍで、内径Ｄ３が３００μｍであり、高さＨが５０〜１００μｍに設定されており、断面形状が略矩形となるように形成されている。なお、本例の各パッド３は、基板１中の図示しない所定の内部回路配線に各々接続されており、そのリング状凸部４の全表面（上面４ａと内外側面４ｂ、４ｃ）を除き、パッド３の全表面に図示はしないがＮｉメッキ及びＡｕメッキが施されている。
【００２９】
さて、このようなパッド３の上には、図３に示されるように低融点ハンダ（Ｐｂ−Ｓｎ共晶ハンダ）５を介して、それより高融点の例えばＰｂ９０％−Ｓｎ１０％からなるハンダボール（単にハンダボールともいう）６を搭載、載置し、パッド３の内外周寄り部位のハンダ濡れ面３ａ，３ｂにその低融点ハンダ５にてハンダ付けし、図３，４に示したように、それぞれ接続端子（バンプ）７を備えたセラミック基板１をなすように形成されている。
【００３０】
かくして本例では、各接続パッド３の内外周寄り部位のハンダ濡れ面３ａ，３ｂにハンダボール６がハンダ付けされて各接続端子（バンプ）７をなすＢＧＡパッケージ用基板１が形成されるが、リング状凸部４の表面はハンダに濡れないことから、低融点ハンダ５はリング状凸部４の表面とは縁切状態（不濡れ状態）にあり、その間に微小な空隙Ｇが形成される（図３参照）。そして、ハンダボール６は、その自重により最下端部６ａがリング状凸部４に包囲される内側にその上面４ａから所定深さ落込んでおり、その分、横方向の力に対する耐久性が大きいものとなっている。なお、本例におけるハンダボール６は、その直径が６００μｍのものとされ、ハンダボール６の下部のうちその直径の略７％の部分がリング状凸部４の上面４ａより低位となり、リング状凸部４の内側に落込むように設定されている。
【００３１】
このようにハンダボール６がハンダ付けされて各接続端子（バンプ）７をなすセラミック基板１は、図４中、２点鎖線で示すようにその接続端子７の配置に対応するように配置、形成された低融点ハンダ２５付き接続（銅製）パッド２３を有する従来と同様のプリント基板（例えばガラス−エポキシ樹脂製プリント基板）２１に対し、各パッド３，２３が対面するようにして位置決めして重ね（図４，５参照）、低融点ハンダ２５を溶融する。すると図６に示したように、両接続パッド３，２３間が低融点ハンダ５，２５及びハンダボール６を介してハンダ付けされるが、接続パッド３とハンダボール６の接合状態は接合前の接続端子７のときと基本的に同じであり、低融点ハンダ５はリング状凸部４の表面に濡れることなくその間に空隙Ｇを形成してパッド３の上に接着されている。
【００３２】
その後、この接続状態の下で温度変化を受けると、両配線基板１，２１の熱膨張係数の相違により、同図中の矢印方向にその主面２に沿って応力Ｓが作用する。このとき空隙Ｇがあるため低融点ハンダ５が比較的容易に変形し、パッド３のハンダ濡れ面３ａ，３ｂと低融点ハンダ５との界面にかかる応力Ｓを緩和する。したがって、従来よりも空隙Ｇの存在によりクラックの発生が困難となり、結果としてクラックの発生を遅らせることができる。
【００３３】
さらに、もしその応力Ｓによって、同図中、破線矢印で示した位置Ｐ、すなわちハンダ５の外周縁であってリング状凸部４の根元のハンダ濡れ面３ａと低融点ハンダ５との界面近傍に図８に示したようにクラックＫが発生し、進展した場合であっても、そのクラックＫはリング状凸部４の外周側の側面４ｂの空隙Ｇに達すると縁切れとなりその進展が止まる。以後は周方向そして後方（クラックの起点Ｐと反対方向（図８左））に進展し、図７中２点鎖線で示したように横断面において全体として略Ｕ字形に破断するもののその状態でクラックの進展は止まるか、あるいは進展を遅らせることができる。
【００３４】
そして、このような破断があっても、リング状凸部４を挟み亀裂発生の起点Ｐと反対側（図７左）のハンダ５はハンダ濡れ面３ａにハンダ付けされた状態にあるから断線に至ることが防止され、あるいは断線に至る時期を遅らせることができる。しかも、本例では、リング状凸部４に包囲される内側のハンダ濡れ面３ｂにもハンダ付けされているため、接合強度が高い上に外周寄り部位のハンダ濡れ面３ａが全部切断されても、この部位に新たなクラックが発生しないかぎり断線しない。
【００３５】
しかも、ハンダボール６がリング状凸部４の内側に所定深さＨｂ落ち込んでいるため、せん断力Ｓはハンダボール６にもかかるから、基本的にクラックが発生しにくい。また、外周寄り部位のハンダ濡れ面３ａが切断されてクラックＫが高融点ハンダボール６の表面側に至ると、同ボール６にせん断力Ｓがかかるが、ハンダボール６はその最下端部６ａを含む下部がリング状凸部４の内側に落込み、横方向への動きが規制されており、したがって、その際のせん断力Ｓはハンダボール６でも受圧されるから、その応力によってはハンダボール６はリング状凸部４の上面４ａより上部が図８中２点鎖線で示したように変形してその応力を吸収する。かくして、新たなクラックを発生させることもなく、パッド間の断線を防止する。このように、本例においてはクラックの発生を抑え、またクラックが発生しても断線に至ることを防止でき、基板１とプリント基板２１との間の接続全体の耐久性、信頼性を大幅に向上させることができる。
【００３６】
図９に示したように、とくにハンダボール６がリング状凸部４の内側に落込む深さＨｂがボール６の直径Ｄｂの略１５％以上となるようにすると、リング状凸部４の上面４ａがボール表面（接線Ｓｅ）と交わる角度θが４５度以上となり、せん断力が確実にハンダボール６内にかかるので、クラックの進行を確実に止めることができる。すなわち、ハンダボール６などの金属ボールがリング状凸部４の内側に落込んだ際、ボール６はリング状凸部４の内周側の側面（壁面）４ｃに当接状態となるが、同ボール６がリング状凸部４の上面４ａから落込む深さＨｂが同ボール６の直径Ｄｂの略１５％以上と深く落込むようにすると、ボール６がその直径Ｄｂに近い（円形）横断面でせん断力を受けるからである。したがって、ボール６の直径Ｄｂ及びリング状凸部４の内径やその隆起高さはボール６の表面と、リング状凸部４の上面４ａとのなす角度θが４５度以上となるように設定するとよい。なお、図９においてリング状凸部の断面形状は略台形としたが、前例のように矩形とすることもできる。
【００３７】
さて次に、この様な配線基板１ないし接続端子７の製法について図１０を参照して説明する。まず、アルミナを主成分とするセラミックグリーンシート１１を成形し（図１０−Ａ参照）、その所定位置に、すなわち各接続パッドをなす位置にタングステン等の高融点金属からなるメタライズペースト１３をパッド形状にあわせて印刷などにより塗布する（図１０−Ｂ参照）。そして、その各パッド用のメタライズペースト１３の上面中央に、所定の高さを備えたリング状凸部用の未焼成セラミック体１４を載置し（図１０−Ｃ参照）、そして、これらを同時（一括）焼成する。すると、セラミックからなるリング状凸部が上面に隆起状に存在する接続パッド（群）が一主面に多数存在するセラミック基板が形成される。また、パッド用のメタライズペースト１３の上面にセラミックペーストをリング状に塗布し同時焼成してもよい。
【００３８】
そして、その状態の接続パッドのうちリング状凸部を除く表面に、図示はしないがＮｉメッキ及びＡｕメッキを施すことで、ハンダ付け不能のリング状凸部を備えた所望とする接続パッドが形成される。この後、その接続パッドの表面に低融点ハンダ（ペースト）１７を印刷などにより塗布する（図１０−Ｄ参照）。さらに、この上に高融点ハンダボール６を載置し、例えば２２０℃に加熱して低融点ハンダ１７のみを溶融させると、図３に示したように、各接続パッド３に同ボール６がハンダ付けされてなる接続端子７を備えた配線基板１となる。
【００３９】
上記の実施形態では、接続端子（ハンダバンプ）７として高融点ハンダボール６を用い、これを低融点ハンダ５でハンダ付けすることで形成した場合を説明したが、金属ボールを用いる場合には高融点ハンダボール６に代えてＣｕボールを用いてもよい。ただしＣｕボールを用いる場合にはハンダの濡れ性を高めるためその表面に低融点ハンダをコーティングしておくとよい。
【００４０】
もっとも、本発明では、接続パッド３にこのような金属ボールを用いることなく、図１１に示したように、一種類のハンダ５のみを略半球状乃至略球状に形成したものとしておいてもよい。例えば、低融点ハンダ５のみをパッド３上に印刷（塗布）したあとリフローして接続端子７としてもよい。この場合には、接続端子７全体が低融点ハンダ５から形成される。そして、この場合も同図に示したようにリング状凸部４の表面（ハンダ不濡れ面）ではハンダ５がはじかれて空隙Ｇが形成され、内外周寄りのハンダ濡れ面３ａ，３ｂに跨がってハンダ付けされる。なお、このような場合には、金属ボールによる作用効果はないものの、クラックの発生があっても、その進展は前記したように空隙Ｇで止まるので直ちに断線には至らない。
【００４１】
上記においてはリング状凸部４の全表面４ａ，４ｂ，４ｃがハンダ付けされないように形成したが、クラックの進展防止のためにはその外周側の側面４ｂのみがハンダ付けされないように形成されていれば十分であり、したがって、例えば、図１２に示したように、リング状凸部４の上面４ａ及び内周側の側面４ｃにハンダ付け可能の金属層４ｍを形成しておいてもよい。この様にしておけば、同図に示したように例えば全体が高融点ハンダ５からなるハンダバンプ７を形成すると、ハンダ５はパッド３の内外周寄り部位のハンダ濡れ面３ａ，３ｂとリング状凸部４の上面４ａ及び内周側の側面４ｃの各金属層４ｍに付き、その外周側の側面４ｂ側にのみ空隙Ｇが形成される。すなわち接合においてリング状凸部４の上面及び内周側の側面にもハンダが付くことから、その分、配線基板同士の接合強度が向上する。
【００４２】
なお、上記各例ではリング状凸部４の内側のパッド面もハンダ濡れ面としたが、接合強度の低下は招くものの、この内側の面をハンダ不濡れ面としておくことも可能である。金属ボールを用いない場合など、リング状凸部４の内径を小さくできる場合に具体化できる。
【００４３】
また、上記においてリング状凸部４は平面視円リング形としたが、その形はパッドの平面形状などに応じ適宜の形とすることができる。少くとも外周側の側面（壁面）がハンダ付け不能な表面からなるものであればよく、図示はしないが平面視、四角などの多角形のリング状とすることも可能である。ただし、リング状凸部４の配置はパッドに同心状に設けるのが適切である。なおリング状凸部の断面形状は上記においては矩形或いは台形としたが、この形状に限定されるものではない。
【００４４】
さて次に本発明に係る別の形態例について図１３，１４を参照して説明する。ただし本例のものは、上記例における外周寄り部位のハンダ濡れ面３ａを平面視適数（図は４箇所）のハンダ濡れ面部分１３ａ，１３ａに所定の角度間隔で分割した点のみが相違するだけであるから相違点のみ説明し、同一部位には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。すなわち、このものは、外周寄り部位のハンダ濡れ面３ａより内周側にリング状凸部４を隆起状に形成する一方、外周寄り部位のハンダ濡れ面３ａが平面視４つの円弧状のハンダ濡れ面部分１３ａ，１３ａに分割されるように、リング状凸部４の外周側の側面４ｂから連続して外周寄り部位のハンダ濡れ面３ａを横断する形で前記したのと同様、セラミックなどからなるハンダ不濡れ材３４，３４を所定の厚さ及び幅で隆起状に形成したものである。
【００４５】
しかして、このものにおいて図１４に示したようにハンダボール６を低融点ハンダ５にてハンダ付けする場合には、ハンダ５はリング状凸部４の内側のハンダ濡れ面３ｂとその外側の四つのハンダ濡れ面部分１３ａ，１３ａに跨がって付くが、リング状凸部４の表面の他、そのハンダ不濡れ材３４の表面（ハンダ不濡れ面）ではじかれ、その各表面で空隙Ｇを形成する。
【００４６】
したがって、このような配線基板１とプリント基板とが接続端子相互で接続され、せん断力が作用して、外周寄り部位の一ハンダ濡れ面１３ａに沿ってハンダ５にクラックが発生、進展する場合には、図示はしないがその一ハンダ濡れ面１３ａ全体に進展して空隙Ｇにいたって縁切れとなりその進展がとまるから、前例のようにＵ字状に進展しないのでより断線を遅らせることができる。すなわち、外周寄り部位のハンダ濡れ面３ａにおけるハンダの切断は、分割された一ハンダ濡れ面１３ａの数分、クラックが発生するまで切断されないから断線を遅らせることができる。図示はしないが１種類のハンダでハンダバンプを形成する場合でも同様である。
【００４７】
なお、このように分割する場合その数は最大８程度とするのが適切である。あまり多くすると、分割された一ハンダ濡れ面１３ａが小さくなり過ぎるためである。前記ではリング状凸部４の内側もハンダ濡れ面３ｂとしたが、接合強度の低下は招くものの、この内側の部位をハンダ不濡れ面としておくことも可能である。
【００４８】
本発明におけるリング状凸部は、上記の各例では無端状に連続しているものを示したが、クラックの進展防止作用の低下はあるものの、適所で切り欠かれていてもよい。このようなリング状凸部でも、少くともその外周側の側面がハンダ付け不能に形成されていれば、接合後にはハンダとその側面との間に空隙が形成されることから、熱膨張係数の相違によるせん断力でクラックが発生したとしても端子間が断線に至るような進展が防止されるからである。
【００４９】
上記においては、セラミック製のパッケージ用基板に本発明を具体化し、これを樹脂製のプリント基板に搭載した場合で説明したが、本発明は樹脂製のプリント基板にも具体化できる。このようなプリント基板に前例のセラミック基板を搭載、接続した場合には、両配線基板のパッド相互間の断線がさらに有効に防止される。すなわち、本発明は、パッケージ基板やプリント基板など配線基板の種類、或いはその材質にかかわらず、熱膨張係数の異なる配線基板や変形を生ずる配線基板などを接合する場合に極めて効果的である。
【００５０】
なお、ガラス−エポキシ樹脂等からなる樹脂製の配線基板において具体化する場合には次のような形成手法が例示される。すなわち、図１〜４のパッド３を樹脂製の配線基板に具体化する場合には、例えば、樹脂基板１のパッド部位に、無電解Ｃｕメッキや電解Ｃｕメッキを用いたアディティブ法によって、或いはサブトラクティブ法によって所定厚さの銅パターン（パッド３）を形成し、その後、ハンダ不濡れ材として例えば感光性エポキシ樹脂を印刷し、平面視、リング状凸部４が形成されるように露光・現像し硬化させる。これにより、ハンダ濡れ性のある接続パッド（群）３にその樹脂の厚さを高さとするハンダ濡れ性のないリング状凸部４を有する配線基板１が形成される。
【００５１】
そして、こうした樹脂製の基板のパッドの表面にＮｉメッキ、Ａｕメッキをかけ、その後、そのパッドに低融点ハンダペーストを印刷し、金属ボールを搭載してリフローし、或いは共晶ハンダペーストを印刷してリフローすれば、上記したセラミック製の配線基板と同様、金属ボールをハンダ付けしてなるもの或いはハンダバンプを備えてなる配線基板を得ることができ、それぞれ上記の各形態と同様な作用ないし効果がある。
【００５２】
上記においては、セラミック製パッケージ用基板又は樹脂製プリント基板にて具体化した場合を説明したが、本発明はこのような配線基板の種類や材質のものに限定されるものではなく、接合される配線基板であれば、互いに熱膨張係数の大きく相違する各種のものに広く適用できる。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る配線基板によれば、その各接続パッドに接続端子として、ハンダバンプが形成され若しくはハンダ付け可能の金属ボールがハンダ付けされる際、ハンダはリング状凸部の外周側の側面ではじかれてパッドの表面に接合される。そして、このような配線基板で接合した際には、その各接続パッドでは、ハンダはリング状凸部の外周側の側面ではじかれて空隙を形成しているから、このような状態の下で熱応力（剪断力）が作用しても、その応力によって各パッドの上面と低融点ハンダとの界面近傍のハンダの外周縁にクラックは発生し難く、またたとえクラックが発生しその面に沿って進展した場合でも、その進展はリング状凸部の外周側の側面に至ってそこに存在する空隙で止まる。すなわち、本発明においてはクラックが進展しても、それが一気に反対側まで進展することはないから断線には至らない。このように本発明によれば断線に至るまでの時間が延長されるので、その分接合の信頼性を高めることができる。
【００５４】
さらに本発明に係る配線基板は、リング状凸部に包囲される内側の面がリング状凸部の上面より低く形成されていることから、接続端子として金属ボールをハンダ付けする場合には、ハンダ付け可能の金属ボールがその最下端部をリング状凸部に包囲される内側（パッド中央部）において該リング状凸部の上面より低位とされて、該金属ボールの融点より低融点のハンダで前記ハンダ濡れ面にハンダ付けされ、金属ボールが隆起するリング状凸部の内側つまりパッド中央部に落込み、横方向に係止する形となってハンダ付けされるから、金属ボールの位置が安定するし、その落込みがある分、接合後において横方向の力に対する耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＢＧＡパッケージ用基板の一実施形態例を示す一部破断側面図及びその一接続パッドを説明する拡大断面図。
【図２】図１の一接続パッドの拡大平面図。
【図３】図１，２の一接続パッドにハンダボールをハンダ付けした断面図。
【図４】接続パッドにハンダボールがハンダ付けされた図１のＢＧＡパッケージ用基板の概略構成側面図。
【図５】図４のＢＧＡパッケージ用基板をプリント基板に重ね合わせた際における両配線基板の接続端子部分の拡大断面図。
【図６】図５においてハンダ付けした図。
【図７】図６におけるＸ−Ｘ断面図。
【図８】図７でクラックが発生しその進展が止まる状態の説明用部分断面図。
【図９】一接続パッドの別の実施形態を示す断面図。
【図１０】配線基板及び接続パッドの製造工程図。
【図１１】図２のパッドに低融点ハンダからなるハンダバンプを形成した縦断面図。
【図１２】リング状凸部の上面及び内周側の側面をハンダ付け可能にした接続パッドの拡大断面図およびそれにハンダバンプを形成した図。
【図１３】リング状凸部の別例を示す平面図。
【図１４】図１３のパッドにハンダバンプを形成したＹ−Ｙ線断面図。
【図１５】従来のＢＧＡ配線基板の接続端子を説明する図。
【図１６】従来のＢＧＡ配線基板をプリント基板に重ねて接続端子を接合した状態の説明用断面図。
【図１７】図１６において温度変化により両配線基板の伸縮で、ハンダにクラックが生じる状態の説明用断面図。
【図１８】図１７の部分拡大図。
【符号の説明】
１  セラミック基板
２  セラミック基板の主面
３  セラミック基板の接続パッド
３ａ  外周寄り部位のハンダ濡れ面
３ｂ  リング状凸部に包囲される内側のハンダ濡れ面
４  リング状凸部
４ａ  リング状凸部の上面
４ｂ  リング状凸部の外周側の側面
４ｃ  リング状凸部の内周側の側面
５  低融点ハンダ
６  ハンダボール
７  接続端子
１３ａ  分割された一ハンダ濡れ面部分
２１  プリント基板
２２  プリント基板の主面
２３  プリント基板の接続パッド
２４  プリント基板の接続パッドのリング状凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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