(57)【要約】【課題】  はんだ材の流出を防止してなおかつ、はんだ付け後の部品搭載やワイヤボンディングを阻害しない、実装性の良好なはんだ材流出防止構造を提供する。【解決手段】  電子部品５を部品搭載部の導体パッド１３に掛け渡した状態で、はんだ材４を用いてはんだ材４で固定した後、ワイヤーボンディングパッド１４によりワイヤー６を接合するために、はんだ材がワイヤーボンディングパッド７に流出しないための、はんだ流れ出し防止部８を設けた。【選択図】      図２
2008227055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板上に形成された導体層と、
上記導体層上に形成されたニッケル層と、
上記ニッケル層上に形成され、金膜層から成る導体パッドと、
上記ニッケル層上に形成され、上記導体パッドと非接触に近接配置された金膜層から成るワイヤボンディングパッドと、
上記導体パッドに半田付けされた電子部品と、
上記ワイヤボンディングパッドに、ワイヤボンディングにより接合された導電線と、
を備え、
上記導体パッドにおける上記電子部品の半田付け部分と上記ワイヤボンディングパッドとの間でニッケル層が露出し、その露出したニッケル層の表面に酸化膜が形成されたことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
上記電子部品は、チップキャパシタであることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コンデンサや抵抗や半導体素子等の電子部品が所定領域に載置され、はんだ材で接合された回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック回路基板に、コンデンサや抵抗や半導体素子等の電子部品を搭載して、電子回路を形成する場合には、電子部品を固定するために、回路基板と電子部品の間にはんだ材を挿入する。はんだ材が溶融する温度まで加熱した後に、温度を下げてはんだ材を硬化させ、電子部品を回路基板の配線回路上に装荷する。また、他の回路基板との間、もしくは電子部品の電極と配線回路との間を接続する際、ワイヤーボンディングによって接続が行われる。
【０００３】
この際、配線回路の表面を覆う金属として、はんだ材が接合しやすく、かつワイヤーボンディングしやすい金属が使用され、例えばＡｕが一般的に用いられる。ところが、配線回路の表面は全てＡｕで覆われているため、はんだ材は基板上で溶融させたときに、搭載する部品外周よりも外側に流れ出す。このとき、溶融したはんだ材が、電子部品を搭載した場所と連続する配線回路の表面を流れて、電子部品を搭載した配線回路に連続するワイヤーボンディング領域に流れ出す。この結果、ワイヤーボンディングを阻害するような実装上の問題を引き起こす。
【０００４】
一方、回路上でのはんだ材の流出を防止するために、導体のはんだ付け面に、はんだ付け領域外へのはんだ材の流出を止める堰き止め部を設ける従来技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。その堰き止め部は、はんだ付けされる面上にソルダレジストを突出して設ける構造であった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２５７４４４（図１）
【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、半導体素子や電気部品等の電子部品搭載部の周囲において、従来のようにソルダレジストを突出させて堰き止め部を設けた場合であっても、はんだ材の溶融により新たな問題を生じる。例えば、はんだ材が、突起を形成するソルダレジスト自体を溶かしたり、ソルダレジストの下の金属を溶融させてソルダレジストを浮かせたりして、ソルダレジストを流出させてしまい、満足のいくダム効果を得られないという問題があった。
【０００７】
この発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、はんだ材の流出を防止してなおかつ、はんだ付け後の部品搭載やワイヤボンディングを阻害しない、はんだ材流出防止構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による回路基板は、セラミック基板上に形成された導体層と、上記導体層上に形成されたニッケル層と、上記ニッケル層上に形成され、金膜層から成る導体パッドと、上記ニッケル層上に形成され、上記導体パッドと非接触に近接配置された金膜層から成るワイヤボンディングパッドと、上記導体パッドに半田付けされた電子部品と、上記ワイヤボンディングパッドに、ワイヤボンディングにより接合された導体ワイヤと、を備え、
上記導体パッドにおける上記電子部品の半田付け部分と上記ワイヤボンディングパッドとの間でニッケル層が露出し、その露出したニッケル層の表面に酸化膜が形成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、電子部品を装着する配線回路上に酸化ニッケル層によりはんだ流れ出し防止部を設けることによって、ワイヤボンディング領域へのはんだ流れ出しを防止することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１におけるセラミック回路基板を用いた、実装構造を示すものである。セラミック回路基板２を構成する基板は、単板あるいは積層板の何れであっても良く、アルミナセラミック基板や低温焼成基板等が用いられる。このセラミック回路基板２では、半導体素子やコンデンサ素子や抵抗素子等の電子部品５が回路基板の所定の配線領域に搭載され、はんだ材により各部品を接合して固定が行われる。
【００１１】
ここで、半導体素子とは、各種の機器において一般的に使用されている電子部品を意味し、例えばＭＩＣやＭＭＩＣ等のＩＣチップ、ＬＳＩチップ、トランジスタ（バイポーラ型、電界効果型）、ダイオード、光半導体素子等の半導体素子である。これらの電子部品は、はんだ材を用いてセラミック回路基板に固定される。なお、ここで言うはんだ材は、Sn系金属と微量のCuやＡｇ等の金属を含むはんだ材を言う。
【００１２】
ベース板１は、電子部品５を搭載するセラミック回路基板２と、電子部品５を搭載しないが電気的引き出し線として用いられるセラミック回路基板３とを固定するものである。ベース板１は、図１のように２枚のセラミック基板に限らず、多数のセラミック回路基板をその上にはんだ材や接着剤で固定しても良い。ベース板１は、Al，Cu，Fe，Co，Ｎｉ等との合金から成るものや、焼結されたセラミックに金属のめっき等のコーティングを施したものであってもよく、その材料や構造は特に限定されない。セラミック回路基板２と３においては、基板の素材の純度は、一般的に５０％〜９９．９％である。このセラミック回路基板は、単板あるいは積層板の何れであっても、表面の回路構造を妨げるものではない。
【００１３】
セラミック回路基板２の表面に形成した配線回路の表面には、はんだ材４を用いて電子部品５が固定される。
図１では、電子回路５として、コンデンサ素子であるチップキャパシタを用いた例を示している。チップキャパシタは両端に電極が設けられ、チップサイズがある程度大きいので、はんだ付けの際に、図のように電極の端部にはんだフィレットが形成される。電子回路５のそれぞれの電極は、セラミック回路基板２の表面に形成した異なる２つの配線線路における部品搭載部において、それぞれはんだ材４により接合される。すなわち、電子回路５は異なる２つの配線線路に跨って実装されている。部品搭載部には、電子回路５を載置する導体パッド１３が構成されている。
【００１４】
また、セラミック回路基板２の表面に形成した配線回路の表面には、ワイヤー６の一端部を接続するための導体パッドであるワイヤーボンディングパッド７が設けられている。セラミック回路基板３の表面に形成した配線回路の表面においても、ワイヤー６の他端部を接続するための導体パッド９が設けられている。
【００１５】
また、セラミック回路基板２の表面に形成した配線回路の表面には、部品搭載部の導体パッド１３上ではんだ材４を溶かした際に、ワイヤーボンディングパッド７に溶融したはんだ材４が流れ込むことを防止するように、はんだ流れ出し防止部８が設けられている。
【００１６】
なお、セラミック回路基板２とセラミック回路基板３の接続に用いているワイヤー６は電気信号を伝送する接続用導電線として用いられ、その素材は一般的にＡｕ やＡｌであり、例えば直径はφ２５μｍ〜φ２００μｍである。また、ワイヤーに替わる接続用導電線としては、例えばＡｕ単体もしくはＡｕとＡｇを張り合わせた厚さ２０μｍ〜５０μｍであって、０．１ｍｍを超える任意の幅の、リボン状の帯である導体リボンを用いる方法であっても良い。
【００１７】
図２は、この発明の実施の形態１におけるセラミック回路基板２のはんだ流れ防止構造の詳細を示す断面図である。
【００１８】
図２において、セラミック素材９の上には、セラミック素材９と回路導体の密着力を向上させるための接合層１０を形成し、接合層１０の上に電気的に良導体であるＣｕから成る導体層１１を形成する。また、接合層１０に用いる金属は、一般的にＣｒ，Ｎｉ−Ｃｒ，W，Ta，Ti、またはそれらの合金を用いて構成され、例えば１０ｎｍ〜５００ｎｍの膜厚にすると、セラミック素材９と導体層１１を構成するＣｕとの接合力が向上する。導体層１１は、電気的損失を極小とする目的の上ではＣｕを用いるのが好適である。しかし、導体層１１としては、Ｃｕの他、Ａｇ、Ａｕ、Pt、Pd、およびそれらの合金等電気的良導体であれば制限されるものではない。導体層１１の膜厚は、例えば標準的な０．５μｍ〜１０μｍとするのが良い。
【００１９】
導体１１の上には、導体層（ニッケル導体層）１２を構成するＮｉ（ニッケル）層を形成しなければならない。導体層１２のＮｉの純度、製法は様々あるが、蒸着法、スパッタ法、イオンアシスト蒸着法等何れを用いても良く、電解めっきや無電解めっきで形成される有燐Ｎｉめっきであっても構わない。例えば、蒸着法、スパッタ法等の真空中で形成されるＮｉ膜であれば、標準的な膜厚は０．１μｍ〜５μｍであり、めっき法によれば２μｍ〜１０μｍが良い。
【００２０】
ワイヤーボンディングパッド７は、ワイヤー６の一端部との接合層であり、例えばＡｕから成る金膜層とすることが好適である。導体パッド１３は、電子部品５との接合層であり、はんだ付け性とワイヤーボンディング性の両方を兼ね備えた金属であり、例えばＡｕから成る金膜層とすることが好適である。ワイヤーボンディングパッド７と導体層１３との両方のＡｕ膜厚は、はんだ材４による接合性とワイヤー６の接合性から、例えば０．５μｍ〜２μｍが好ましい。
【００２１】
図２において、はんだ流れ出し防止部８は、部品搭載部の導体パッド１３とワイヤー６を接合させた部分を仕切る形状で設けられている。はんだ流れ出し防止部８は、Ｎｉ膜１２が露出した部分から成る。このＮｉ膜１２の表面には酸化膜が形成され、酸化ニッケル層を成している。はんだ流れ出し防止部８に隣接する導体パッド１３は、電子部品５を搭載し、はんだ材で固定する部分である。図の例では、電子部品５として、チップキャパシタの一方の電極がはんだ材で固定され、その電極外側の周囲にはんだ材のフィレットが形成されており、フィレットにより電子部品５の接合強度を確保している。ワイヤボンディングパッド７は、ワイヤボンディングによってワイヤ６の一端部が潰れた状態で接続されている。
【００２２】
このように、電子部品５を装着する配線回路上に酸化ニッケル層（Ｎｉ膜１２が露出した部分の表面に酸化膜を形成した層）を設け、はんだ流れ出し防止部８を構成することによって、ワイヤボンディング領域へのはんだ流れ出しを防止することができる。
【００２３】
ここで、Ｎｉ膜１２を露出させて、はんだ流れ出し防止部８を形成する工程について説明する。この工程では、半導体の製造に一般的に用いられる写真製版法が用いられる。以下、はんだ流れ出し防止部８を形成するための前工程と後工程について順に説明する。
【００２４】
まず、はんだ流れ出し防止部８を形成するための前工程について説明する。
最初に、光感光性樹脂によりはんだ流れ出し防止部８以外を保護する。
次に、はんだ流れ出し防止部８を形成する領域で、その領域内の表面にあるＡｕを、イオンミリング法によるエッチング方法や、エッチング液を用いる化学的エッチング方法によって除去し、部分的に露出したＮｉ膜１２を形成する。
ここで、イオンミリング法は、真空中で希薄なアルゴンガスを導入して、グロー放電によりイオン化して導体に照射するエッチング方法である。また、化学的エッチング方法において、エッチング液としては、例えば沃化カリウム水溶液が一般的であるが、これに制限されるものではない。
【００２５】
なお、はんだ流れ出し防止部８を形成するための前工程は、前述のエッチング方法に限らない。例えば、Ｎｉ膜１２を形成した後に、はんだ流れ出し防止部８だけを感光性樹脂により保護した上で、部品搭載部の導体パッド１３およびワイヤーボンディングパッド７を、選択的にＡｕめっきする方法でもよい。
【００２６】
続いて、はんだ流れ出し防止部８を形成するための後工程について説明する。
この後工程では、部品搭載部の導体パッド１３と、ワイヤーボンディングパッド７と、Ｎｉ膜１２の露出部分を形成した後に、大気中で加熱して露出したＮｉ膜１２の表面に酸化膜を形成して、はんだ流れ出し防止部８を形成する。
このとき、大気中とは、住環境雰囲気を指し、特別な雰囲気を形成しなければならないものではない。また、加熱する機器は局所的に加熱することができるヒートガンやホットプレート、または基板全体を加熱することができる乾燥炉でも良く、加熱する方法や手段を制限するものではない。ただし、加熱温度は、例えば２００℃〜３００℃が好適であり、加熱温度２５０℃の場合は加熱時間６〜８時間、加熱温度３００℃であれば加熱時間３時間〜５時間が最適である。
【００２７】
なお、加熱温度、時間が共に少ないと、はんだ流れ出し防止部８のＮｉ膜表面に形成される酸化膜の膜厚が薄くなり、はんだ流れ出し防止の機能を満足しないことがある。このため、Ｎｉ膜の表面に酸化膜を形成する際、上記加熱時間および加熱温度を適用することによって、良好なはんだ流れ止め機能を実現することができる。
【００２８】
この実施の形態１では、上述した構造のセラミック回路基板上の配線回路に、電子部品５を搭載し、はんだ材４により電子部品５を導体パッド１３に固定する。このとき、溶融したはんだ材４が流れ出そうとしても、酸化したＮｉ膜から成るはんだ流れ出し防止部８がはんだ材をはじく。このため、電子部品５のはんだ付け時に、酸化したＮｉ膜の表面にはんだが流れ出さず、隣接した導体（ワイヤーボンディングパッド７）にはんだが付着するようなことがないので、ワイヤボンドや他の電子部品５の部品実装を、確実に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態１によるセラミック回路基板の配線構造を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１によるはんだ流れ出し防止部の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：ベース、２：セラミック回路基板、３：セラミック回路基板、４：はんだ材、５：部品、６：ワイヤー（導電線）、７：ワイヤーボンディングパッド、８：はんだ流れ出し防止部、９：セラミック素材、１０：接合層、１１：導体層、１２：Ｎｉ層（ニッケル層）、１３：部品搭載部（導体パッド）。
【図１】
2008227055.tif 000003
【図２】
2008227055.tif 000004