(57)【要約】【課題】  接続パッドが小さくなったり、導体バンプが鉛フリー半田で形成されるようになったりしたとしても、接続パッドと導体バンプとの間の接合面や、導体バンプ自体等に機械的な破壊が生じることを長期にわたって有効に防止することが可能な、外部電気回路基板に対する機械的、電気的な接続の信頼性に優れる配線基板を提供すること。【解決手段】  配線基板９は、複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基体１と、絶縁基体１の内部に形成された配線導体２と、絶縁基体１の側面に形成された複数の切欠き部１ａと、切欠き部１ａの内面に被着された側面導体７と、絶縁基体１の下面の外周部に、切欠き部１ａにそれぞれ延出するように配列形成された複数の接続パッド３と、絶縁基体１の下面に、接続パッド３の周縁を跨るようにして形成された非貫通の穴５と、穴５の内側面に形成された導体層６とを具備している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基体と、該絶縁基体の内部に形成された配線導体と、前記絶縁基体の側面に形成された複数の切欠き部と、該切欠き部の内面に被着された側面導体と、前記絶縁基体の下面の外周部に、前記切欠き部にそれぞれ延出するように配列形成された複数の接続パッドと、前記絶縁基体の下面に、前記接続パッドの周縁を跨るようにして形成された非貫通の穴と、該穴の内側面に形成された導体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】
前記配線導体は、前記接続パッドに前記側面導体および前記導体層の少なくとも一方を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記接続パッドは四角形状であり、前記穴は前記接続パッドの前記切欠き部と対向する辺部に形成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。
【請求項４】
前記切欠き部は横断面形状が半円形であり、前記穴は横断面形状が円形であることを特徴とする請求項３記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ，ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子，水晶振動子等の振動子、その他の種々の電子部品を搭載するための配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ，ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子，水晶振動子等の振動子、その他の種々の電子部品が搭載される配線基板は、一般に、酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミック焼結体、窒化アルミニウム質焼結体等の絶縁材料から成る絶縁層を、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、絶縁基体の下面の外周部に配列形成された複数の接続パッドとを有する構造である。
【０００３】
絶縁基体の側面には、通常、接続パッドが形成されている部位に対応して複数の切欠き部が配列形成されているとともに、この切欠き部に配線導体の一部が導出されている。また、切欠き部の内面に接続パッドが延出され、この延出部分で接続パッドと配線導体とが電気的に接続されている。
【０００４】
そして、絶縁基体の上面に電子部品を搭載するとともに、電子部品の信号用や接地用，電源用等の電極を対応する配線導体に、半田やボンディングワイヤを介して接続し、必要に応じて電子部品を樹脂やキャップで封止することにより電子装置として完成する。
【０００５】
その後、絶縁基体の下面の外周部に配列形成した複数の接続パッドを、それぞれ対応する外部電気回路基板の回路配線に半田等から成る導体バンプ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る。
【特許文献１】特開１９９４−５３６２６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、絶縁基体と外部電気回路の基板との熱膨張係数の差に起因して熱応力が生じ、この熱応力により、導体バンプと接続パッドとの接合面や導体バンプ自体にクラック等の機械的な破壊を生じ易く、配線基板の外部接続の信頼性が低くなり易いという問題を有している。
【０００７】
特に、近時の配線基板の小型化（１辺の長さが５ｍｍ程度以下）にともない、接続パッドの面積がさらに小さくなってきていること、導体バンプの材料として、従来の錫−鉛共晶半田に代わり、錫−銀半田、錫−銀−銅半田等の所謂鉛フリー半田が多用されるようになってきており、鉛フリー半田の半田付け温度が高く、また変形しにくいため熱応力等の応力を吸収する作用が低いので、接続パッドの接合部分に作用する熱応力がより大きくなってきていること等から、接続パッドと半田等との接合面等に亀裂がより生じ易くなり、上記のような外部電気回路基板に対する電気的、機械的な接続の長期信頼性の低下が顕著になってきている。
【０００８】
また、導体バンプとして鉛フリー半田等を用いた場合、上述のように半田付け温度が高く熱応力もより大きくなることから、接続パッドと導体バンプとの接合面や、導体バンプ自体に機械的な破壊が生じることも確実に防止することは難しくなる。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題に鑑み完成されたものであり、その目的は、接続パッドが小さくなったり、導体バンプが鉛フリー半田で形成されるようになったりしたとしても、接続パッドと導体バンプとの間の接合面や、導体バンプ自体等に機械的な破壊が生じることを長期にわたって有効に防止することが可能な、外部電気回路基板に対する機械的、電気的な接続の信頼性に優れる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、複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基体と、該絶縁基体の内部に形成された配線導体と、前記絶縁基体の側面に形成された複数の切欠き部と、該切欠き部の内面に被着された側面導体と、前記絶縁基体の下面の外周部に、前記切欠き部にそれぞれ延出するように配列形成された複数の接続パッドと、前記絶縁基体の下面に、前記接続パッドの周縁を跨るようにして形成された非貫通の穴と、該穴の内側面に形成された導体層とを具備していることを特徴とする。
【００１１】
本発明の配線基板は好ましくは、前記配線導体は、前記接続パッドに前記側面導体および前記導体層の少なくとも一方を介して電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の配線基板は好ましくは、前記接続パッドは四角形状であり、前記穴は前記接続パッドの前記切欠き部と対向する辺部に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の配線基板は好ましくは、前記切欠き部は横断面形状が半円形であり、前記穴は横断面形状が円形であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の配線基板は、複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基体と、絶縁基体の内部に形成された配線導体と、絶縁基体の側面に形成された複数の切欠き部と、切欠き部の内面に被着された側面導体と、絶縁基体の下面の外周部に、切欠き部にそれぞれ延出するように配列形成された複数の接続パッドと、絶縁基体の下面に、接続パッドの周縁を跨るようにして形成された非貫通の穴と、穴の内側面に形成された導体層とを具備していることから、外部電気回路基板の回路配線に接続パッドを半田等から成る導体バンプを介して接続する際に、絶縁基体の側面に形成された複数の切欠き部の内面に形成された側面導体と、接続パッドの周縁を跨るようにして形成された非貫通の穴の内側面に形成された導体層とに、導体バンプが接続され、導体バンプを介した接続パッドと回路配線との間の電気的，機械的な接続を効果的に補強することができる。その結果、接続パッドと導体バンプとの間の接合面や、導体バンプ自体等に機械的な破壊が生じることを長期にわたって有効に防止することができ、外部電気回路基板に対する接続の信頼性に優れた配線基板となる。
【００１５】
本発明の配線基板は好ましくは、配線導体は、接続パッドに側面導体および導体層の少なくとも一方を介して電気的に接続されていることから、接続パッドとの接触面積の広い側面導体や導体層を介して配線導体を接続パッドに電気的に接続させることができ、外部電気回路基板に対する電気的な接続の信頼性により一層優れる配線基板となる。
【００１６】
また、本発明の配線基板は好ましくは、接続パッドは四角形状であり、穴は接続パッドの切欠き部と対向する辺部に形成されていることから、切欠き部と対向する辺部の範囲内に穴が存在することとなり、穴の幅を考慮せずとも接続パッドを配列させることができる。そのため、接続パッド間の距離を広く取る必要がない小型化に適した配線基板を提供できる。
【００１７】
また、接続パッドと導体バンプとの間の接続を、対向する側面導体および導体層により、四角形状の接続パッドを挟んで、熱応力が作用する方向（穴から切欠き部に向かう方向または切欠き部から穴に向かう方向）に沿って効果的に補強することができ、配線基板の外部電気回路基板に対する電気的，機械的な接続の信頼性をより優れたものとすることができる。
【００１８】
また、本発明の配線基板は好ましくは、切欠き部は横断面形状が半円形であり、穴は横断面形状が円形であることから、半田等からなる導体バンプと側面導体および導体層との接合面積を大きくすることができるとともに導体バンプを切欠き部や穴の内側に溜まり易くすることができるため、導体バンプのメニスカスが形成されやすく、外部電気回路基板に対する接続の信頼性により一層優れた配線基板となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の配線基板を添付の図面に基づき以下に詳細に説明する。図１（ａ）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り、（ｂ）はその平面図である。図１（ａ），（ｂ）において、１は複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基体、２は配線導体、３は接続パッド、５は非貫通の穴、６は非貫通の穴５の内側面に形成された導体層、１ａは切欠き部、７は側面導体である。これら絶縁基体１、配線導体２、接続パッド３、穴５、導体層６、切欠き部１ａおよび側面導体７により、主に本発明の配線基板９が構成される。
【００２０】
絶縁基体１は、ガラスセラミック焼結体，酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），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，炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成る。
【００２１】
絶縁基体１は、例えばガラスセラミック焼結体から成る場合、酸化珪素，酸化アルミニウム等のガラスセラミック原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤を添加混合して泥漿状となし、これをドクターブレード法を採用してシート状となすことにより複数枚のセラミックグリーンシートを得て、しかる後、セラミックグリーンシートを切断加工や打ち抜き加工により適当な形状とするとともにこれを複数枚積層し、最後にこの積層されたセラミックグリーンシートを還元雰囲気中、約１０００℃の温度で焼成することによって製作される。
【００２２】
絶縁基体１は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ，ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子，水晶振動子等の振動子、その他の種々の電子部品（図示せず）を搭載し支持するための基体として機能し、その主面（後述する接続パッド３が形成されている主面と対向する主面等）に電子部品（図示せず）が搭載される。
【００２３】
なお、図１の例では、絶縁基体１は電子部品を収納し搭載するための凹部を上面に形成した形状であるが、平板状のものでもよい。
【００２４】
絶縁基体１の内部には、配線導体２が形成されており、この配線導体２は、その一部が絶縁基体１のうち電子部品が搭載される部位（以下、搭載部ともいう）に露出し、他の一部が絶縁基体１の側面に導出されている。
【００２５】
絶縁基体１の下面の外周部には、複数の接続パッド３が配列形成され、配線導体２の一部が接続パッド３と接すること等により、配線導体２と接続パッド３とが電気的に接続されている。
【００２６】
絶縁基体１の側面には、上下方向に溝状の切欠き部１ａが複数形成され、切欠き部１ａの内面には側面導体７が被着されている。切欠き部１ａは、それぞれ接続パッド３と対応するような位置に形成され、接続パッド３の一部が切欠き部１ａに延出している。そして、接続パッド３の延出部分が側面導体７と直接連なること等により、側面導体７と接続パッド３とが電気的に接続されている。
【００２７】
配線導体２，側面導体７および接続パッド３は、搭載部に搭載される電子部品を外部電気回路に接続するための導電路として機能する。配線導体２のうち、搭載部に露出した部位に電子部品の電極をボンディングワイヤや半田等を介して電気的に接続し、接続パッド３を外部電気回路（図示せず）に半田等から成る導体バンプ（図示せず）を介して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る。
【００２８】
なお、絶縁基体１の側面の切欠き部１ａは、接続パッド３を絶縁基体１の側面に延出させて面積を大きくするとともに、接続パッド３から側面導体７にかけて導体バンプのメニスカスを大きく形成し、側面導体７および接続パッド３と導体バンプとの接合をより強くする機能をなす。
【００２９】
配線導体２，側面導体７および接続パッド３は、銅や銀，パラジウム，金，タングステン，モリブデン，マンガン等の金属材料からなり、例えば銅から成る場合、銅の粉末を有機溶剤、樹脂バインダとともに混練して作製した金属ペーストを、絶縁基体１となるセラミックグリーンシートに印刷しておくこと等により形成される。
【００３０】
また、絶縁基体１の側面の切欠き部１ａは、絶縁基体１と成るセラミックグリーンシートの側面に溝状の切欠きを、金型を用いた打抜き加工等の加工を施すことにより形成される。この場合、このような配線基板９となる領域が広面積の母基板の主面に縦横に配列された多数個取りの形態（図示せず）で作製し、各配線基板９となる領域の境界にまたがるようにして貫通孔（図示せず）を形成しておき、その後、配線基板９となる領域の境界に沿って母基板を分割することによって、側面に切欠き部１ａを有する配線基板９を形成することができる。貫通孔が分割溝に沿って縦に２分割され、それぞれの配線基板９の側面の切欠き部１ａとなる。この方法によれば、切欠き部１ａを有する配線基板９を、多数個一括して形成できるので、配線基板９の生産性を良好に確保することができる。
【００３１】
そして、絶縁基体１の上面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２の露出部分に半田やボンディングワイヤ等の導電性接続材を介して電気的に接続し、必要に応じて電子部品を蓋体や封止用樹脂で封止することにより電子装置として完成する。
【００３２】
この電子装置について、接続パッド３を外部の電気回路基板の回路配線に半田等から成る導体バンプを介して電気的，機械的に接続することにより、電子部品の電極が配線導体２，接続パッド３および導体バンプを介して外部の電気回路と電気的に接続される。
【００３３】
本発明の配線基板９においては、絶縁基体１の下面に、接続パッド３の周縁を跨るようにして非貫通の穴５が形成され、穴５の内側面には導体層６が形成されている。この導体層６は、配線基板９（電子装置）の接続パッド３を外部電気回路基板の回路配線に電気的、機械的に接続するときに、その接続を補強する機能をなす。
【００３４】
つまり、導体バンプを介して接続パッド３を外部電気回路基板の回路配線に接続する際に、導体バンプの一部が穴５の中に入り込んで導体層６と接合されることにより、配線基板９と外部電気回路基板との電気的，機械的な接続が補強される。これにより、側面導体７と導体バンプとの間の接合による補強の効果と合わせて、接続パッド３と導体バンプとの接合面や導体バンプ自体にクラック等の機械的な破壊が生じることが効果的に防止され、接続パッド３と回路配線との電気的、機械的な接続を長期にわたって維持することができる。その結果、外部電気回路基板に対する機械的、電気的な接続の信頼性に優れる配線基板９を提供することができる。
【００３５】
このような穴５は、例えば、絶縁層のうち最下層のもの、または最下層から上方向に複数の層にわたって、接続パッド３の周縁を跨るように貫通孔を打ち抜き形成しておき、貫通孔を形成した絶縁層の上に貫通孔を形成していない絶縁層を積層すること等により形成される。なお、貫通孔の形成は、焼成前のセラミックグリーンシートの状態のときに、金属ピンを用いた機械的な打抜き加工やレーザ光を利用した穴あけ加工等の手段で行なう。
【００３６】
導体層６は、配線導体２や接続パッド３、側面導体７と同様の金属材料を用いて形成することができ、例えば銅から成る場合、銅の粉末を有機溶剤、樹脂バインダとともに混練して作製した金属ペーストを、絶縁層（セラミックグリーンシート）に形成した、穴５となる貫通孔の内側面に印刷しておくこと等により形成される。
【００３７】
また、本発明の配線基板９は、配線導体２は、接続パッド３に側面導体７および導体層６の少なくとも一方を介して電気的に接続されていることが好ましい。これにより、内部貫通導体を使うことなく、電子部品の電極に接続される配線導体２が接続パッド３に容易に接続される。この場合、接続パッド３との接触面積の広い側面導体７や導体層６を介して配線導体２を接続パッド３に電気的に接続させることができ、外部電気回路基板に対する、電気的な接続の信頼性により一層優れる配線基板９を提供できる。
【００３８】
また、接続パッド３は四角形状であり、穴５は接続パッド３の切欠き部１ａと対向する辺部に形成されていることが好ましい。これにより、穴５の分の幅を考慮することなく接続パッド３を配列させることができるため、接続パッド３間の距離を広く取る必要がない、小型化に適した配線基板９を提供できる。
【００３９】
また、接続パッド３と導体バンプとの間の接続を、対向する側面導体７および導体層６により、四角形状の接続パッド３を挟んで、熱応力が作用する方向に沿って効果的に補強することができ、配線基板９の外部電気回路基板に対する電気的，機械的な接続の信頼性をより優れたものとすることができる。
【００４０】
また、切欠き部１ａは横断面形状が半円形であり、穴５は横断面形状が円形であることが、好ましい。これにより、半田等からなる導体バンプと側面導体７および導体層６との接合面積を大きくすることができるとともに、導体バンプを切欠き部１ａや穴５の内側に溜まり易くすることができるため、導体バンプのメニスカスが形成されやすく、外部電気回路基板に対する接続の信頼性により一層優れた配線基板を提供できる。
【００４１】
また、切欠き部１ａおよび穴５には、応力の集中する角部が無くなり、長期にわたって、接続パッド３と絶縁基体１との間や、接続パッド３と半田との間等の接合をより確実に維持し、配線基板１と外部電気回路基板との接続をより長期にわたって強固に確保することができる。
【００４２】
従って、接続パッド３と導体バンプとの間の接合面や、導体バンプ自体等に機械的な破壊が生じることを長期にわたってより確実に防止することが可能な、外部電気回路基板に対する機械的、電気的な接続の信頼性に極めて優れる配線基板を提供することができる。
【００４３】
切欠き部１ａの横断面形状の半円形の直径ｄ１ａと、穴５の横断面形状の円形の直径ｄ５は、ｄ１ａ≧ｄ５の関係にあることが好ましい。ｄ５の方がｄ１ａより大きいと、隣接するｄ５間で、絶縁基体１に亀裂等が発生しやすくなり、長期に渡っての信頼性が低下するおそれがある。
【００４４】
また、非貫通の穴５は、その深さを０．２ｍｍ以上とすることが好ましい。０．２ｍｍ未満では、接続パッド３に対する半田等の導体バンプの接合を補強する効果が不十分になるおそれがあり、接続パッド３と回路配線との間の電気的、機械的な接続を長期にわたって効果的に補強することが難しくなる傾向がある。
【００４５】
また、穴５の内側面の導体層６は、その下端部が接続パッド３の周縁部と接するようにしておくことが好ましい。両者の間が離れていると、接続パッド３に接合される半田等を導体層６の表面にまで接合させることが難しくなり、配線基板９の接続を効果的に補強することが難しくなる傾向がある。
【００４６】
なお、導体層６は、穴５のうち接続パッド３に接した部位だけでなく、内側面の全面に形成してもよい。即ち、穴５の底面にも形成してもよい。
【００４７】
また、側面導体７，導体層６および接続パッド３は、厚みが１０μｍ未満では半田等の接合の強度が不十分となる傾向があり、３５μｍを超えると、内部応力により絶縁層に対する接合の強度が劣化する傾向がある。したがって、側面導体７，導体層６および接続パッド３は、厚みを１０〜３５μｍとすることが好ましい。
【００４８】
また、配線導体２、接続パッド３、側面導体７および導体層６は、その露出する表面にニッケルや金等のめっき層（図示せず）を被着させておいてもよい。この場合、それぞれの酸化腐食をより有効に防止することができるとともに、導体バンプの接合をより容易かつ強固なものとすることができる。
【００４９】
なお、本発明は上述の実施の形態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種々の変更は可能である。例えば、切欠き部１ａおよび穴５を、絶縁基体１の下面の中央部を中心として放射線状に伸びる仮想線の線上（熱応力が主に作用する方向）に並ぶようにして配置し、接続パッド３と導体バンプとの接続をより効果的に補強するようにしてもよい。
【００５０】
また、図１（ｂ）の構成では、複数の穴５が絶縁基体１の下面に全体として四角形状に配列されるように形成されているが、全体として円形に配列されるように形成されていてもよい。この場合、切欠き部１ａおよび穴５を、絶縁基体１の下面の中央部を中心として放射線状に伸びる仮想線の線上に並ぶようにして配置することがより容易となり、熱応力の緩和をより有効に行なうことができる。
【００５１】
また、切欠き部１ａまたは穴５において、一つのものの形状を他のものの形状と異ならせておいて、その異なる形状のものを、配線基板を外部電気回路基板に実装するときのインデックスマークとして機能させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・絶縁基体
１ａ・・・切欠き部
２・・・配線導体
３・・・接続パッド
５・・・非貫通の穴
６・・・導体層
７・・・側面導体
９・・・配線基板
【図１】
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