(57)【要約】【課題】  反りやうねり等の変形を低減させた配線基板を提供すること。【解決手段】  複数の絶縁層１を間に内部配線６を介して積層して成る積層体の一主面に電子部品が表面実装される矩形状の搭載部５を設けるとともに、搭載部５の外周域に電子部品の端子に電気的に接続される複数個の電極パッド２を配置させ、これら電極パッド２を搭載部の外周と直交する方向に導出された外部配線３と絶縁層中に埋設された貫通導体４とを介して内部配線６に電気的に接続しており、搭載部５の直下に位置する絶縁層間に、積層体を平面透視して、外周を搭載部５の外周と略合致させた導体層７が介在されている。【選択図】  図１
2006185977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層を間に内部配線を介して積層して成る積層体の一主面に電子部品が表面実装される矩形状の搭載部を設けるとともに、該搭載部の外周域に前記電子部品の端子に電気的に接続される複数個の電極パッドを配置させ、これら電極パッドを前記搭載部の外周と直交する方向に導出された外部配線と前記絶縁層中に埋設された貫通導体とを介して前記内部配線に電気的に接続してなる配線基板であって、
前記搭載部の直下に位置する前記絶縁層間に、前記積層体を平面透視して、外周を前記搭載部の外周と略合致させた導体層が介在されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記電極パッドが前記電子部品の端子とスタッドバンプを介して電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【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が表面実装される搭載部を備えた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、複数の絶縁層が積層されて成る積層体と、積層体の一主面に形成された電子部品の搭載部と、搭載部に形成された複数個の電極パッドと、絶縁層の間に形成された内部配線と、絶縁層中に埋設され、電極パッドと内部配線とを接続する貫通導体とを備えた構造である。絶縁層は、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，ムライト質焼結体等の絶縁材料により形成される。配線基板の搭載部に電子部品を搭載し、電子部品の端子を電極パッドに半田を介して電気的、機械的に接続することにより電子部品が実装され電子装置が形成される。
【０００３】
このような配線基板は、例えば、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、これらのグリーンシートのうち貫通導体を形成する部位に機械的な打抜き加工やレーザ加工等により貫通孔を形成し、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、グリーンシートの表面に所定の電極パッドや内層配線導体層のパターンに印刷塗布するとともに貫通孔内に充填し、次に、これらのグリーンシートを積層してグリーンシート積層体とし、これを高温で焼成することにより形成される。
【０００４】
近年、電子部品の実装方法としては表面実装が多用されており、この表面実装の手法としては、従来の半田に代わり、銀−パラジウムあるいは銀をフィラーとする導電性樹脂により、電子部品の下面に設けられた金属バンプを配線基板の電極パッドに電気的に接続するというＳＢＢ（Stud Bump Bonding）実装が多用されるようになってきている。
【０００５】
ＳＢＢ実装の場合、金属バンプが硬く変形しにくいことから、電子部品の金属バンプを配線基板の電極パッドに確実に接続するためには、配線基板に形成された複数の電極パッド全体の平坦度を高くしておく必要がある。
【特許文献１】特開２００３−６８８０６号公報
【特許文献２】特開２００２−２９９５４７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、従来の配線基板においては、電子部品の搭載部の直下領域の周辺部において内部配線の密度が高くなっており、内部配線となる金属ペーストを印刷した複数のグリーンシートを積層して焼成する際、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、焼成時に、内層配線となる金属ペーストの配線密度の差に応じて、絶縁層に反りやうねり等の変形が生じる可能性があった。
【０００７】
特に、搭載部の直下に位置する領域は、電子部品の電極パッドと電気的に接続される多数の内部配線が配置され、その配線密度のばらつきも大きいことから、特に、搭載部において絶縁層が変形する可能性が高かった。
【０００８】
特に、近年の配線基板の薄型化および高機能化等に応じて、各絶縁層の厚さが薄くなり、また、内部配線の配線密度が全般的に高くなってきており、内部配線となる金属ペーストの収縮が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に鑑みて完成されたものであり、その目的は、反り等の変形を低減させ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、複数の絶縁層を間に内部配線を介して積層して成る積層体の一主面に電子部品が表面実装される矩形状の搭載部を設けるとともに、該搭載部の外周域に前記電子部品の端子に電気的に接続される複数個の電極パッドを配置させ、これら電極パッドを前記搭載部の外周と直交する方向に導出された外部配線と前記絶縁層中に埋設された貫通導体とを介して前記内部配線に電気的に接続してなる配線基板であって、前記搭載部の直下に位置する前記絶縁層間に、前記積層体を平面透視して、外周を前記搭載部の外周と略合致させた導体層が介在され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、前記電極パッドが前記電子部品の端子とスタッドバンプを介して電気的に接続され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、前記電極パッドが前記電子部品の端子とスタッドバンプを介して電気的に接続されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の配線基板は、搭載部の直下に位置する絶縁層間に、積層体を平面透視して、外周を搭載部の外周と略合致させた導体層が介在されていることにより、搭載部の直下領域において金属層の密度を均一化させることができ、配線基板の変形を低減させることが可能となる。
【００１４】
すなわち、本発明の配線基板は、搭載部の直下領域において、内部配線の配線密度が不均一であったとしても、複数の内部配線間に導体層を介在させることにより、焼成される際の金属ペーストの配置を均一にすることができる。そのため、金属ペーストとグリーンシート（絶縁層）との間の収縮率の差に起因する応力の発生を効果的に抑制し、配線基板の搭載部において、反りやうねり等の変形が生じる可能性を低減させることができる。
【００１５】
また、本発明の配線基板は、電極パッドが電子部品の端子とスタッドバンプを介して電気的に接続されることにより、半田を用いなくとも低温硬化導電性樹脂を用いて電極パッドと端子とを電気的に接続することができ、半田を用いた場合に比べて低温で電子部品を配線基板に実装できる。そのため、実装の信頼性に優れるとともに、信頼性の高い電子装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の配線基板について添付の図面を参照して詳細に説明する。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２（ａ）は図１に示す配線基板の平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す配線基板の最上層の絶縁層を取り除いた状態の平面透視図である。
【００１７】
図１および図２（ａ），（ｂ）において、１は積層体を形成する絶縁層、１ａは積層体の一主面側の最表層の絶縁層（第１の絶縁層）、２は電極パッド、３は外部配線、４は貫通導体、１ｂは絶縁層１ａ直下の絶縁層（第２の絶縁層）、６は内部配線、７は導体層を示している。
【００１８】
絶縁層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，ガラスセラミックス焼結体等の電気絶縁材料により形成される。
【００１９】
絶縁層１が積層されて成る積層体の上面には、ＳＢＢ実装等により表面実装される、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子、ＬＤ，ＬＥＤ，フォトダイオード，ＣＣＤ等の光半導体素子、容量素子，圧電素子，水晶振動子，ＳＡＷデバイス等の電子部品（図示せず）が搭載される搭載部５が設けられている。
【００２０】
絶縁層１は、例えば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、各グリーンシートを所定の順に上下に位置決め積層してグリーンシート積層体と成す。このグリーンシート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複数の絶縁層１が積層されて成る積層体が製作される。
【００２１】
これらの絶縁層１は間に内部配線６を介して積層されている。また、搭載部５の外周域に電子部品（図示せず）の端子に電気的に接続される複数個の電極パッド２が形成されている。
【００２２】
これら電極パッド２は搭載部５の外周と直交する方向に導出された外部配線３と、絶縁層１中に埋設された貫通導体４とを介して内部配線６に電気的に接続されている。
【００２３】
電極パッド２、外部配線３、貫通導体４および内部配線６は、搭載部５に搭載される電子部品の端子を積層体の外部に導出する導電路として機能する。例えば、内部配線６の一部を積層体の側面や下面に露出させておき、電極パッド２に電子部品の端子を接続した後、内部配線６の露出部分を外部の電気回路に接続することにより、電子部品の端子が、電極パッド２，外部配線３，貫通導体４および内部配線６を介して外部の電気回路と電気的に接続される。
【００２４】
電極パッド２，外部配線３，貫通導体４および内部配線６は、タングステンやモリブデン，マンガン，銅，銀，パラジウム，金，白金等の金属材料により形成される。
【００２５】
電極パッド２，外部配線３，貫通導体４および内部配線６は、例えば、タングステンから成る場合、絶縁層１となるグリーンシートに予め貫通孔４を機械的な打ち抜き加工等により形成しておき、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作製した金属ペーストをグリーンシートの表面および貫通孔内に印刷塗布，充填しておくことにより形成することができる。
【００２６】
本発明の配線基板９は、搭載部５の直下に位置する絶縁層１間（第１の絶縁層１ａと第２の絶縁層１ｂとの間）に、積層体を平面透視して、外周を搭載部５の外周と略合致させた導体層７を介在させることにより、搭載部５の直下において、内部配線６の配線密度が不均一であったとしても、その内部配線６の間に導体層７を介在させること、つまり、内部配線６となるものおよび導体層７となるものを合わせて焼成時の金属ペーストの配置を均一にすることができる。
【００２７】
そのため、金属ペーストとグリーンシート（絶縁層１）との間の収縮率の差に起因する応力の発生を効果的に抑制し、積層体の特に搭載部において、反り、うねり等の変形が生じることが効果的に防止される。
【００２８】
その結果、ＳＢＢ実装等の表面実装により電子部品の電極を電極パッド２に正確かつ容易に接続することが可能な、表面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】
導体層７は、電極パッド２や外部配線３，貫通導体４，内部配線６と同様の金属材料（タングステンやモリブデン，マンガン，銅，銀，パラジウム，金，白金等）により形成される。導体層７は、生産性や、焼成時の収縮率の制御を考慮すると、内部配線６と同じ金属材料で形成されることが好ましい。例えば、（内部配線６を形成するのと同様の）タングステンの金属ペーストを、第２の絶縁層１ｂとなるグリーンシートの表面に、外周が搭載部と合致するようなパターンで印刷することにより、導体層７が形成される。
【００３０】
この場合、導体層７は、内部配線６との電気的な短絡を避けるために、内部配線６との間に一定の隙間が確保されるようにして形成する必要がある。
【００３１】
例えば、導体層７となる金属ペーストを内部配線６の周りに印刷するには、内部配線６を絶縁層１に印刷する際、内部配線６の片側に０．１５ｍｍ程の絶縁余白を設けながら、平面透視で搭載部５と外周を略合致させる位置まで内部配線６と同時に印刷することにより、導体層７が形成できる。
【００３２】
導体層７は、搭載部５での変形を防止するために、特に、搭載部５の外周域にまで配置されている電極パッドの上面の平坦度（複数の電極パッド２の上面同士の高さの均一さ）を確保するために、
その外周を搭載部５の外周と略合致させて形成する必要がある。
【００３３】
例えば、導体層７の外周が、ほぼ全周に及ぶような範囲で搭載部５の外周よりも内側に位置すると、平面視で導体層７と重ならない部位（外周域）において搭載部５に変形が生じ、電極パッド２の上面に平坦度が低下し、電子部品を表面実装で搭載部に実装することが難しくなり、電気的な接続不良等の不具合を生じる。
【００３４】
なお、導体層７の外周と搭載部５の外周とは、完全に合致したものが望ましいが、完全に合致しなくてもよい。
【００３５】
例えば、内部配線６の配置や、電子部品の端子の位置、上下の絶縁層間の密着性の確保等の条件に応じて、導体層７や搭載部５の一部が、合致する線から内側や外側に入り込んだり出ていたりしてもよい。
【００３６】
また、導体層７は、中央域まで連続する、いわゆるベタパターン（内部配線６が位置する部分は除く）で形成することが好ましい。
【００３７】
また、導体層７の厚さは、内部配線６の厚さと同じであることが好ましい。導体層７と内部配線６との間で厚さが異なると、その厚さの差に起因して、上に位置する絶縁層１（第１の絶縁層１ａ）の主面に段差が生じるおそれがある。
【００３８】
そして、搭載部５に電子部品を搭載するとともに、銀−パラジウムあるいは銀をフィラーとする導電性樹脂で、電子部品の下面に形成されている端子に設けられた金属バンプを配線基板９の電極パッド２に電気的、機械的に接続することにより電子部品が実装され、必要に応じて電子部品を蓋体や封止用樹脂等の封止材（図示せず）で封止することにより電子装置として完成する。
【００３９】
この電子装置について、積層体の外表面、例えば一主面に対向する他の主面（図１では下面）側に露出する内部配線６の一部を外部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、電子部品の電極が外部電気回路と電気的に接続される。
【００４０】
なお、外部電気回路に対する電子装置の電気的な接続は、内部配線６を介して行なうものに限らず、貫通導体４の端面を積層体の他の主面（下面）側に露出させて、この露出端面を介して行なってもよい。
【００４１】
この場合、上述したように、外周を搭載部５の外周と略合致させた導体層７が介在していることにより、搭載部５の直下において、反り、うねり等の変形が生じることが効果的に防止され、ＳＢＢ実装等の表面実装により電子部品の端子を電極パッド２に正確かつ容易に接続することができ、表面実装の信頼性および作業性を優れたものとすることができる。
【００４２】
なお、上記構成の配線基板９においては、電極パッド２が、搭載部５の外周と直交する方向に導出された外部配線３と、絶縁層１中に埋設された貫通導体４とを介して内部配線６に電気的に接続されていることから、電極パッド２の近くには絶縁層１に貫通導体が存在せず、電極パッド２の直下で絶縁層１に貫通導体４を埋設した場合に比べて、さらに電極パッド２の変形を防止して実装の信頼性および作業性を優れたものとすることができる。
【００４３】
つまり、絶縁層１に貫通導体４が埋設されていると、貫通導体４となる金属ペーストと絶縁層１となるグリーンシートとの間の焼成時の収縮率の差に起因して応力が生じ、個能力によりグリーンシート（絶縁層１）に変形が生じるおそれがある。本発明の配線基板９では、電極パッド２は、いったん外部配線３で電極パッド２から遠ざかるように引き出され、その引き出された部位に、内部配線６と電気的に接続するための貫通導体４が形成されているので、貫通導体４の存在に起因する変形が絶縁層１に生じたとしても、その変形は電極パッド２から離れているため、搭載部５電極パッド２に変形等の悪影響が及ぶことは効果的に防止される。この場合、外部配線３は、搭載部５に位置する長さを極力短くするため、搭載部５の外周と直交する方向に導出される。
【００４４】
また、配線基板９に、内層接地用導体層および内層電源用導体層の少なくとも一方が形成されるような場合、このような内層接地用導体層や内層電源用導体層が、平面視で一部のみが搭載部５と重なるようにして形成される場合があり、この場合、内層接地用導体層や内層電源用導体層となる金属ペーストが搭載部５と重なっている部位と重なっていない部位とでは焼成時の収縮の割合が異なる。そのため、この収縮の割合の差に応じて、搭載部５に段差や凹凸が生じてしまう。この場合も、上記内層配線導体の配線密度の差に起因する凹凸が発生したときと同様に、電子部品の実装の信頼性が低くなってしまう。
【００４５】
また、本発明の配線基板９において、電極パッド２は電子部品の端子とスタッドバンプを介して電気的に接続されることが好ましい。
【００４６】
この場合、半田を使用しない、低温硬化導電性樹脂を使用してスタッドバンプを固定することにより電極パッド２と端子との電気的な接続を確保することができ、半田を用いた場合に比べて低温で電子部品を配線基板９に実装できる。そのため、表面実装の信頼性に優れるとともに、電子部品の作動の信頼性を向上させた電子装置を作製することができる。
【００４７】
平面視における導体層７と搭載部５との間の距離は、０．１ｍｍ以上確保することが好ましい。０．１ｍｍ未満では、搭載部５の平坦度が低下する傾向がある。また、この距離は、配線基板９を小型化することも考慮すると、０．１〜０．５ｍｍの範囲とすることがより一層好ましい。
【００４８】
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。
【００４９】
たとえば、導体層７の焼成時の収縮を絶縁層１の収縮よりも大きくしておくと、搭載部５は凹型に反り、電子部品の下面中央部に当たってしまって、電子部品が実装できないという問題は、より一層低減できる。
【００５０】
また、図１に示した例では絶縁層１が４層積層されて積層体が形成されているが、２層（第１および第２の絶縁層１ａ，１ｂ）のみでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【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。
【図２】（ａ）は図１に示した配線基板の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の配線基板の最上層を取り除いた状態の平面透視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・絶縁層
１ａ・・・第１の絶縁層
１ｂ・・・第２の絶縁層
２・・・電極パッド
３・・・配線導体
４・・・貫通導体
５・・・搭載部
６・・・内部配線
７・・・導体層
９・・・配線基板
【図１】
2006185977.tif 000003
【図２】
2006185977.tif 000004