(57)【要約】【課題】  絶縁基板の上面に形成された複数の電極パッドと電子部品の電極が強固に接合されるとともに、実装信頼性に優れた電子部品搭載用配線基板を提供すること。【解決手段】  電子部品搭載用基板９は、一方主面に電子部品の搭載部３が形成されるとともに導体バンプ６を介して電子部品の電極にそれぞれ接続される複数の電極パッド２が形成されている絶縁基板１を具備しており、電極パッド２の面積をＳ、電子部品の電極と電極パッド２との間の距離をＤ、Ｓ×Ｄの中心値をＶｍとしたとき、０．９×Ｖｍ≦Ｓ×Ｄ≦１．１×Ｖｍである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方主面に電子部品の搭載部が形成されるとともに導体バンプを介して前記電子部品の電極にそれぞれ接続される複数の電極パッドが形成されている絶縁基板を具備しており、前記電極パッドの面積をＳ、前記電子部品の電極と前記電極パッドとの間の距離をＤ、Ｓ×Ｄの中心値をＶｍとしたとき、０．９×Ｖｍ≦Ｓ×Ｄ≦１．１×Ｖｍであることを特徴とする電子部品搭載用配線基板。
【請求項２】
前記導体バンプの体積をＶｂとしたとき、１．０×Ｓ×Ｄ≦Ｖｂ≦１．４×Ｓ×Ｄであることを特徴とする請求項１記載の電子部品搭載用配線基板。
【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を搭載するための電子部品搭載用配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば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電子部品搭載用配線基板は、酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミック焼結体（ガラスセラミックス）等のセラミック焼結体、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等の有機樹脂、または酸化アルミニウム等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合してなる複合材料等の電気絶縁材料からなる絶縁基板と、絶縁基板内部に形成された配線導体と、絶縁基板の一方主面（上面等）に配列形成され、配線導体と電気的に接続した複数の電極パッドとを具備した構造である。
【０００３】
そして、搭載部に電子部品を搭載し、電子部品の電極を電極パッドにはんだやボンディングワイヤ等の接続材を介して接続し、必要に応じて電子部品を蓋体や封止用樹脂等で封止することにより電子装置が形成される。この電子装置について、配線導体の一部を絶縁基板の側面や他方主面（下面等）に露出させ、この露出した部位を外部電気回路にはんだ等を介して接続することにより、電子部品の電極が電極パッドと配線導体とを介して外部の電気回路に電気的に接続される。
【０００４】
近年、このような電子装置においては、例えば携帯電話等の電子機器に実装する部品として小型化および高密度実装が要求されるようになってきている。そのため、電極パッドについても、小型化（小面積化）が進み、また多数のものが高密度で形成されるようになってきている。
【０００５】
また、例えば電子部品の接続方法としてフリップチップ実装が提案されている。フリップチップ実装は、電子部品の主面に縦横に配列形成された複数の電極に、それぞれはんだバンプ等の導体バンプを形成し、その電極を絶縁基板の一方主面に形成された複数の電極パッドに位置合わせした後、導体バンプを溶かして、電極と電極パッドとを接続する実装構造である。そのため、電子部品搭載用配線基板の電極パッドは、電子部品の主面に縦横に配列形成されている電極と対向するようにして形成する必要があり、絶縁基板の一方主面の中央部に複数が縦横に配列形成される。
【特許文献１】特開２００３−３１９９３号公報
【特許文献２】特開２０００−２２８５７６号公報
【特許文献３】特開２０００−６８４０９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、このような従来の電子部品搭載用配線基板においては、絶縁基板と、その一方主面に形成された複数の電極パッドとの間で焼成時の収縮率に差があり、この収縮率の差に起因して絶縁基板を変形させるような応力が生じること、電極パッドが多数高密度で形成されるようになってきていること等により、絶縁基板の一方主面の電極パッドが形成されている領域に、絶縁基板をたわませるような応力が作用し、この応力により絶縁基板、特に電極パッドが形成されている領域に反りを生じる。その結果、この反りにより電極パッドの高さにバラつきが生じ、電子部品の電極パッドとの距離にバラつきが発生し、実装信頼性が低下するという問題があった。
【０００７】
即ち、電極パッドの高さの差に応じて電極と電極パッドとの間の距離が異なるため、はんだバンプを介して電極と電極パッドとを電気的に接続したとき、電極パッドの高さが低い部分、即ち電極と電極パッドとの間の距離が長い部分では、はんだバンプの量が不十分で接続の強度を確保することが難しくなる。一方、電極パッドの高さが高い部分、即ち電極と電極パッドとの間の距離が短い部分では、はんだバンプの量が過剰で、余計な半田により隣接する電極や電極パッドの間で半田接続時に使用するフラックスの洗浄不良から、電気絶縁性の低下、電気的短絡等の不具合を生じ易くなる。
【０００８】
また、電極パッドの小型化により、絶縁基板のわずかな変形でも電極パッドを電極に正常に位置合わせして接続することが難しくなり、電極パッドと電極との間で接続の信頼性の低下や接続作業の作業性の低下等の不具合を発生させてしまう。
【０００９】
本発明は、上記従来の技術の問題を解決するために完成されたものであり、その目的は
、絶縁基板の上面に形成された複数の電極パッドと電子部品の電極が強固に接合されるとともに、実装信頼性に優れた電子部品搭載用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】
本発明の電子部品搭載用配線基板は、一方主面に電子部品の搭載部が形成されるとともに導体バンプを介して前記電子部品の電極にそれぞれ接続される複数の電極パッドが形成されている絶縁基板を具備しており、前記電極パッドの面積をＳ、前記電子部品の電極と前記電極パッドとの間の距離をＤ、Ｓ×Ｄの中心値をＶｍとしたとき、０．９×Ｖｍ≦Ｓ×Ｄ≦１．１×Ｖｍであることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電子部品搭載用配線基板は好ましくは、前記導体バンプの体積をＶｂとしたとき、１．０×Ｓ×Ｄ≦Ｖｂ≦１．４×Ｓ×Ｄであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電子部品搭載用配線基板によれば、一方主面に電子部品の搭載部が形成されるとともに導体バンプを介して電子部品の電極にそれぞれ接続される複数の電極パッドが形成されている絶縁基板を具備しており、電極パッドの面積をＳ、電子部品の電極と電極パッドとの間の距離をＤ、Ｓ×Ｄの中心値をＶｍとしたとき、０．９×Ｖｍ≦Ｓ×Ｄ≦１．１×Ｖｍであることから、たとえ絶縁基板に反りが生じて電極パッドに高さのバラつきが生じても、導体バンプを介した接続に不具合を生じることは効果的に防止される。
【００１３】
例えば、電極パッドの高さが低い部分、つまりＤが大きな部位では、電極パッドは面積Ｓを小さくして形成されることから、小さい面積の電極パッドに接続される導体バンプは、はんだ等の接続導体の量が同じであっても、その高さを高くすることができる。そのため、導体バンプを確実に電極パッドに接続させることができ、電極と電極パッドとを導体バンプを介して確実かつ強固に接続させることができる。
【００１４】
また、電極パッドの高さが高い部分、つまりＤが小さな部位では、電極パッドは面積Ｓを大きくして形成されることから、大きい面積の電極パッドに接続される導体バンプは、はんだ等の接続導体の量が同じであっても、その量が電極パッドの面積に対して過剰になることは効果的に防止される。
【００１５】
その結果、電極パッドは電子部品の電極に強固に、かつ隣接する電極パッド間や電極間で電気絶縁性の劣化や電気的短絡等の不具合を生じさせることなく接合することができ、実装信頼性の優れた電子部品搭載用配線基板を提供することができる。
【００１６】
本発明の電子部品搭載用基板によれば、好ましくは、導体バンプの体積をＶｂとしたとき、１．０×Ｓ×Ｄ≦Ｖｂ≦１．４×Ｓ×Ｄであることから、導体バンプは、電極と電極パッドとの間に十分な量で介在して両者を接続することができる。また、導体バンプは、円柱形状より高さ方向の中央部がくびれることがなく、中央部の径が電子部品の電極あるいは接続パッドの径の少なくとも一方よりも適度に大きい形状となって、くびれ等に応力が集中することにより破断され易くなることがないので、応力により破断され難い形状となる。従って、電極と電極パッドとを強固に接合することができ、より一層実装信頼性の優れた電子部品搭載用配線基板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の電子部品搭載用配線基板について図面に基づき以下に説明する。図１（ａ）は、本発明の電子部品搭載用配線基板の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）はその断面図である。図１において、１は絶縁基板、２は電極パッド、３は搭載部である。これらの絶縁基板１、電極パッド２、搭載部３により、本発明の電子部品搭載用配線基板９が基本的に構成される。
【００１８】
絶縁基板１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（ガラスセラミックス）、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体等のセラミック焼結体、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の有機樹脂、または、酸化アルミニウム等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合してなる複合材料等の電気絶縁材料により形成されている。
【００１９】
絶縁基板１は、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，溶剤を添加混合して泥漿状のセラミックスラリーとなし、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シート状となすことによって複数のセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得て、しかる後、この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らのセラミックグリーンシートを積層して積層体とし、最後にこの積層体を還元雰囲気中にて約１６００℃の温度で焼成することによって絶縁基板１が製作される。
【００２０】
この絶縁基板１は、一方主面（図１の例では上面）に、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搭載部３を有している。
【００２１】
また、絶縁基板１の一方主面（図１の例では上面）には、電極パッド２が形成されている。電極パッドは、搭載部３に搭載される電子部品（図示せず）の電極との接続を容易かつ確実とするために、搭載部３、またはその周辺、即ち搭載部３に電子部品が搭載されたときに電子部品の外周縁の近傍に位置する程度の部位に、形成される。
【００２２】
また、図１の例では、絶縁基板１の内部（絶縁層の層間）には配線導体４が形成されている。配線導体４は、絶縁層を厚み方向に貫通するようにして形成された貫通導体５を介して電極パッド２と電気的に接続され、一部が絶縁基体１の下面（他方主面）に露出している。
【００２３】
そして、例えば、搭載部３に搭載される電子部品の主面に縦横に配列形成されている複数の電極を、搭載部３に縦横に配列形成されている電極パッド２に対向させて、はんだ等の導電性接続材から成る導体バンプ６を介して電気的に接続させることにより、電子部品の電極が、電極パッド２、貫通導体５および配線導体４を介して絶縁基板１の下面側に電気的に導出される。この配線導体４の導出部分を外部の電気回路にはんだ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、電極パッド２および配線導体４を介して外部の電気回路と電気的に接続される。なお、配線導体４は、絶縁基板１の側面に導出されていてもよい。また、貫通導体５を直接、絶縁基板１の搭載部から下面側まで貫通させて、貫通導体５の露出端部を外部の電気回路に接続するようにしてもよい。
【００２４】
なお、導体バンプ６は、例えば予め電子部品の電極（図示せず）の表面に蒸着法やめっき法等の手段で取着しておくことにより、電極と電極パッド２との間に介在させて、両者を接続させることができる。
【００２５】
電極パッド２，配線導体４および貫通導体５は、タングステン，モリブデン，マンガン，銅，銀，パラジウム，金，白金等の金属材料からなり、メタライズ導体や蒸着層，金属箔，めっき層等の形態で絶縁基板１に形成される。
【００２６】
配線導体４，電極パッド２および貫通導体５は、例えばタングステン，銅−タングステンのメタライズ導体からなる場合、タングステン，銅−タングステンの粉末に有機溶剤，樹脂バインダ等を添加して作製した金属ペーストを、絶縁基板１となるセラミックグリーンシートの表面や、予めセラミックグリーンシートに打抜き形成しておいた貫通孔の内部に、印刷塗布、充填することにより形成される。
【００２７】
本発明の電子部品搭載用配線基板９においては、電極パッド２の面積をＳ、電子部品の電極と電極パッド２との間の距離をＤ、Ｓ×Ｄの中心値をＶｍとしたとき、０．９×Ｖｍ≦Ｓ×Ｄ≦１．１×Ｖｍである。これにより、たとえ絶縁基板１となるセラミックグリーンシートと電極パッド２となる金属ペーストとの間の焼成時の収縮差等に起因する応力で絶縁基板１に反りが生じ、電極パッド２に高さのバラつきが生じても、導体バンプ６を介した接続に不具合を生じることは効果的に防止される。
【００２８】
例えば、電極パッド２の高さが低い部分、つまりＤが大きな部位では、電極パッド２は面積Ｓを小さくして形成されることから、小さい面積の電極パッド２に接続される導体バンプ６は、はんだ等の接続導体の量が同じであっても、その高さを高くすることができる。そのため、導体バンプ６を確実に電極パッド２に接続させることができ、電極と電極パッド２とを導体バンプ６を介して確実かつ強固に接続させることができる。また、電極パッド２の高さが高い部分、つまりＤが小さな部位では、電極パッド２は面積Ｓを大きくして形成されることから、大きい面積の電極パッド２に接続される導体バンプは、はんだ等の接続導体の量が同じであっても、その量が電極パッド２の面積に対して過剰になることは効果的に防止される。
【００２９】
その結果、電極パッド２は電子部品の電極に強固に、かつ隣接する電極パッド２間や電極間で電気絶縁性の劣化や電気的短絡等の不具合を生じさせることなく接合することができ、実装信頼性の優れた電子部品搭載用配線基板９を提供することができる。
【００３０】
上記の効果は、電極パッド２の面積Ｓと電極パッド２と電極との間の距離Ｄとの積、つまり電極パッド２の直上における電極との間の空間の体積をほぼ一定とし、その空間内に配置される導体バンプ６の体積に合わせて導体バンプ６の過不足を制御したことによる。なお、Ｓ×Ｄの中心値Ｖｍは、全部の電極パッド２における値の平均値である。
【実施例】
【００３１】
本発明の実施例を以下に説明する。
【００３２】
（実施例１）
絶縁基板を酸化アルミニウム質焼結体で形成し、その上面側に銅−タングステンのメタライズ層により電極パッドを形成して、電子部品搭載用配線基板（試料）とした。なお、この試料においては、絶縁基板の表面に配線導体を形成しているが、絶縁基板内部には配線導体等の導体は形成していない。
【００３３】
この試料について、下面に電極が縦横に配列形成された半導体集積回路素子から成る電子部品を搭載し、電極と電極パッドとを予め電極に形成された半田から成る導体バンプを介して電気的に接続した。電子部品の下面と絶縁基板の上面との間の距離Ｄは、Ｓ×Ｄの中心値Ｖｍが０．０１４１ｍｍ３となるように設定した。このＶｍは、導体バンプの体積と同じ値とした。
【００３４】
この試料について、電極パッドの露出する面積を絶縁性の樹脂で外周部を被覆する手段で調整し、Ｓ×Ｄを表１に示すように変化させて接続の信頼性を試験した。接続の信頼性は、電子部品を絶縁基板に導体バンプを介して実装し、温度サイクルをかけ、電子部品と絶縁基板の各導体バンプに接続された配線導体との間の電気抵抗を測定する方法で行なった。その結果を表１に示す。
【表１】
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【００３５】
表１より、Ｓ×Ｄが０．９×Ｖｍよりも小さいと、電極と電極パッドとの間の距離に対して導体バンプの量が不足し、導体バンプの高さが十分に得られず、導体バンプの表面形状にばらつきが生じて、導体バンプと電極パッドとの間で電気的な接続不良が発生し易くなった。
【００３６】
また、Ｓ×Ｄが１．１×Ｖｍよりも大きいと、電極と電極パッドとの間の距離に対して導体バンプの量が多くなり過ぎ、隣接する電極同士間、電極パッド同士間で電気絶縁性の低下が見られた。
【００３７】
また、導体バンプの体積をＶｂとしたとき、１．０×Ｓ×Ｄ≦Ｖｂ≦１．４×Ｓ×Ｄであることが好ましい。これにより、導体バンプは、電極と電極パッドとの間に十分な量で介在して両者を接続することができる。また導体バンプは、円柱形状より高さ方向の中央部がくびれることがなく、中央部の径が電子部品の電極あるいは接続パッドの径の少なくとも一方よりも適度に大きい形状となり、くびれ等に応力が集中することにより破断されることがないので、応力により破断され難い形状となる。その結果、電極と電極パッドとを強固に接合することができ、より一層実装信頼性に優れた電子部品搭載用配線基板を得ることができる。
【００３８】
導体バンプの体積Ｖｂが１．０×Ｓ×Ｄよりも小さいと、導体バンプは円柱形状の高さ方向の中央部の径が両端部の径よりも小さくなり、円柱状の中央部がくびれた形となり、そこに応力が集中して、表２に示すように、電子部品と絶縁基板とに温度サイクルによるクラックが発生し易くなる。導体バンプの体積Ｖｂが１．４×Ｓ×Ｄよりも大きいと、表２に示すように、半田等で電子部品を絶縁基板に実装する際のフラックス等が洗浄で除去できないという問題が発生し易くなる。除去されないフラックスにより、電極パッド間や電極間で電気絶縁性の低下、電気的短絡等の不具合を生じるおそれがある。
【表２】
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【００３９】
（実施例２）
実施例１に用いたのと同じ試料を用い、導体バンプの体積Ｖｂ、電極パッドの面積Ｓ、電極と電極パッドとの間の距離Ｄを、表２に示すように変化させて、導体バンプを介して接続の信頼性を試験した。接続の信頼性の試験方法は、実施例１と同様に電子部品を絶縁基板に導体バンプを介して実装して温度サイクルをかけ、電子部品と絶縁基板の各導体バンプに接続された配線導体との間の電気抵抗を測定するという方法で行なった。
【００４０】
なお、本発明の電子部品搭載用において、絶縁基板上面に電子部品を搭載するとともに、電子部品の電極を電極パッドに電気的に接続し、必要に応じて電子部品を蓋体や封止用樹脂等で封止することにより電子装置が形成される。この電子装置は、小型で高精度の携帯電話等の電子機器の部品として使用される。
【００４１】
また、電極パッドは、図１では、縦方向での隣接間隔および横方向での隣接間隔がそれぞれ同じであるとともに全体として四角形状の配列になるように形成された例を示しており、絶縁基板１は電極パッド２の配列の中央部で下面側に凸になるように変形し、中央部に近付くなるほど電極パッド２と電極との間の距離Ｄが漸次大きくなっている。そのため、電極パッド２の面積をＳ、電子部品の電極と電極パッド２との間の距離をＤ、Ｓ×Ｄの中心値をＶｍとしたとき、０．９×Ｖｍ≦Ｓ×Ｄ≦１．１×Ｖｍの関係を満たすように配列形成された電極パッド２は、配列の中央部に近付くほど面積が小さくさるようにして形成されている。
【００４２】
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。例えば、電極パッド２は、実施の形態で説明したような配列パターンに限らず、その他のパターン、例えば全体として四角形状の縦横の配列で中央部に非形成領域を有するようなパターンでもよい。また、所謂千鳥状の配列パターンや不規則な配列パターンでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ）は本発明の電子部品搭載用配線基板の実施の形態の一例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の電子部品搭載用配線基板の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・絶縁基板
２・・・電極パッド
３・・・搭載部
４・・・配線導体
５・・・貫通導体
６・・・導体バンプ
９・・・電子部品搭載用配線基板
【図１】
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