(57)【要約】【課題】  コンデンサ素子の電極間に電気的な短絡が発生することがなく、電気的な接続信頼性に優れ、かつ外部電気回路基板への実装性に優れたコンデンサ素子付きの配線基板を提供すること。【解決手段】  半導体素子が搭載される絶縁基板１の表面にコンデンサ素子８の電極が半田９を介して電気的に接続される複数の接続パッド５ａ，５ｂおよびこれらの複数の接続パッド５ａ，５ｂをそれぞれ露出させる開口部を有するソルダーレジスト層１０が形成されているとともに前記開口部の間にコンデンサ素子８の電極間を横切る溝１０ａが形成されている。【選択図】  図１
2005209846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が搭載される絶縁基板の表面に、コンデンサ素子の電極が半田を介して電気的に接続される複数の接続パッドおよび該複数の接続パッドをそれぞれ露出させる開口部を有するソルダーレジスト層が形成されているとともに、前記開口部の間に前記コンデンサ素子の前記電極間を横切る溝が形成されていることを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体集積回路素子等の半導体素子を搭載するために用いられる配線基板は、例えばガラス−エポキシ板等から成る絶縁層やエポキシ樹脂等から成る絶縁層が複数層積層された絶縁基板の内部および表面に銅箔や銅めっき膜等の導体層から成る配線導体が配設されている。配線導体には半導体素子に接地電位を供給するための接地用の配線導体と、電源電位を供給するための電源用の配線導体と、半導体素子との間で信号の入出力を行なうための信号用の配線導体とがある。また、絶縁基板の上面中央部には半導体素子の電極が半田バンプを介して電気的に接続される接地用や電源用、信号用の第１の接続パッドが複数形成されているとともに、絶縁基板の下面外周部には外部電気回路基板の配線導体に半田ボールを介して電気的に接続される外部接続用の第２の接続パッドが形成されており、これらの第１の接続パッドおよび第２の接続パッドはそれぞれ対応する配線導体に電気的に接続されている。
【０００３】
さらに、近時の高集積化および高速化した半導体素子を搭載する配線基板においては、例えば絶縁基板の下面中央部に接地用の配線導体や電源用の配線導体に電気的に接続されたコンデンサ素子接続用の複数対の第３の接続パッドが形成されており、これらの第３の接続パッドにはセラミックチップコンデンサ等のコンデンサ素子が接地用の配線導体と電源用の配線導体との間に電気的に接続されるようにして半田を介して接続されている。このコンデンサ素子は、接地用の配線導体と電源用の配線導体との間に電気的に接続されることにより接地電位や電源電位の変動を抑制して半導体素子の誤動作を防止するためのデカップリングコンデンサとして機能する。
【０００４】
またさらに、絶縁基板の上下面には、第１の接続パッドや第２の接続パッドおよび第３の接続パッドを露出させる開口部を有する熱硬化性樹脂から成るソルダーレジスト層が形成されている。絶縁基板の上下面にこのようなソルダーレジスト層を形成することにより各接続パッドの電気的な絶縁が良好に保たれるとともに、これらの接続パッドの絶縁基板への接合が強固なものとなっている。
【０００５】
なお、このような配線基板においては、第１の接続パッドには半導体素子との電気的な接続を容易なものとするために半田バンプが予め溶着されている。
【０００６】
そして、半導体素子を第１の接続パッドに溶着させた半田バンプ上にその電極が当接するように載置するとともに、第１の接続パッドに溶着させた半田バンプを加熱溶融させることによって半導体素子が配線基板上に搭載されるとともに半導体素子の電極が第１の接続パッドに半田バンプを介して電気的に接続される。
【０００７】
また、第２の接続パッド上に半田ボールを載置するとともに半田ボールを加熱溶融させることによって、第２の接続パッド上に半田ボールが溶着され、この半田ボールを外部電気回路基板の配線導体上に接触させた状態で加熱溶融させることによって、配線基板が半田ボールを介して外部電気回路基板上に実装されるとともに、配線基板に搭載された半導体素子が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【特許文献１】特開２００２−２０４０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、このような従来のコンデンサ素子付きの配線基板においては、その上面に半導体素子を搭載した後、絶縁基板の下面に設けた外部接続用の接続パッドと外部電気回路基板の配線導体とを半田ボールを介して接続することにより外部電気回路基板に実装する際に、絶縁基板の下面に形成されたコンデンサ素子接続用の第３の接続パッドに半田を介して接続されたコンデンサ素子が外部電気回路基板への実装の妨げにならないようにするために、コンデンサ素子接続用の接続パッドとコンデンサ素子とを接続する半田の厚みをできるだけ薄いものとし、コンデンサ素子の接続高さを低背化することが好ましい。しかしながら、コンデンサ素子接続用の接続パッドとコンデンサ素子とを接続する半田の厚みを薄くすると、絶縁基板の表面に形成されたソルダーレジスト層とコンデンサ素子との間の隙間が極めて狭いものとなり、その隙間に溶融した半田が入り込んでコンデンサ素子の電極間が電気的に短絡してしまう危険性が大きくなるという問題を有していた。
【０００９】
本発明は、かかる従来の問題に鑑み案出されたものであり、その目的は、コンデンサ素子接続用の接続パッドとコンデンサ素子とを接続する半田の厚みを薄いものとしてコンデンサ素子の接続高さを低背化した場合に、絶縁基板の表面に形成されたソルダーレジスト層とコンデンサ素子の間の隙間に溶融した半田が入り込んだとしてもコンデンサ素子の電極間に電気的な短絡が発生することのない電気的な接続信頼性に優れ、かつ外部電気回路基板への実装性に優れたコンデンサ素子付きの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、半導体素子が搭載される絶縁基板の表面に、コンデンサ素子の電極が半田を介して電気的に接続される複数の接続パッドおよび該複数の接続パッドをそれぞれ露出させる開口部を有するソルダーレジスト層が形成されているとともに前記開口部の間に前記コンデンサ素子の前記電極間を横切る溝が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の配線基板は、コンデンサ素子の電極が半田を介して電気的に接続される複数の接続パッドをそれぞれ露出させるソルダーレジスト層の開口部の間にコンデンサ素子の電極の間を横切る溝が形成されていることから、コンデンサ素子接続用の接続パッドとコンデンサ素子とを接続する半田の厚みを薄いものとしてコンデンサ素子を低背で接続し、コンデンサ素子とソルダーレジスト層との間の隙間に溶融した半田が入り込んだとしても、コンデンサ素子接続用の接続パッドを露出させるソルダーレジスト層の開口部の間に形成された溝によりコンデンサ素子と絶縁基板との間に十分な高さの隙間が形成されるので、コンデンサ素子の電極間が半田により電気的に短絡することが有効に防止される。したがって、コンデンサ素子の電気的な接続信頼性に優れ、かつ外部電気回路基板への実装性に優れるコンデンサ素子付きの配線基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の配線基板を添付の図面に基づき説明する。図１は、本発明の配線基板を実施するための最良の形態の一例を示す断面図であり、図中、１は絶縁層１ａおよび絶縁層１ｂから成る絶縁基板、２ａ，２ｂ，２ｃはそれぞれ接地用，電源用，信号用の第１の接続パッド、３ａ，３ｂ，３ｃはそれぞれ接地用，電源用，信号用の第２の接続パッド、４ａ，４ｂ，４ｃはそれぞれ接地用，電源用，信号用の配線導体、５ａ，５ｂは第３の接続パッド、６は半田バンプ、７は半田層、８はコンデンサ素子、９は半田、１０はソルダーレジスト層である。
【００１３】
なお、本例では、ガラス織物に熱硬化性樹脂を含浸させて成る絶縁層１ａの上下面に熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂを２層ずつ積層して絶縁基板１を形成しており、最表層の絶縁層１ｂ上にソルダーレジスト層１０が形成されている。また、絶縁基板１の上面中央部にはそれぞれ半導体素子の電極が半田バンプ６を介して電気的に接続される接地用，電源用，信号用の第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃが形成されているとともに絶縁基板１の下面外周部にはそれぞれ外部電気回路基板に半田ボール１１を介して電気的に接続される接地用，電源用，信号用の第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃが形成されており、絶縁基板１の上面から下面にかけてはそれぞれ対応する第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃと第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃとを互いに電気的に接続する接地用，電源用，信号用の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃが配設されている。また、絶縁基板１の下面の中央部には接地用の配線導体４ａ，電源用の配線導体４ｂに電気的に接続された第３の接続パッド５ａ，５ｂが形成されている。そして、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃには半田バンプ６が溶着されており、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃには半田層７が溶着されている。さらに、第３の接続パッド５ａ，５ｂにはコンデンサ素子８が半田９を介して接続されている。
【００１４】
絶縁層１ａは、本例の配線基板の芯体となる部材であり、例えばガラス繊維束を縦横に織り込んだガラス織物にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成り、厚みが０．３〜１．５ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直径が０．１〜１ｍｍ程度の複数の貫通孔１２を有している。そして、その上下面および各貫通孔１２の内面には配線導体４ａ，４ｂ，４ｃの一部が被着されており、上下面の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃが貫通孔１２を介して電気的に接続されている。
【００１５】
このような絶縁層１ａは、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁シートを熱硬化させた後、これに上面から下面にかけてドリル加工を施すことにより製作される。なお、絶縁層１ａ上下面の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃは、絶縁層１ａ用の絶縁シートの上下全面に厚みが３〜５０μｍ程度の銅箔を貼着しておくとともにこの銅箔をシートの硬化後にエッチング加工することにより所定のパターンに形成される。また、貫通孔１２内面の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃは、絶縁層１ａに貫通孔１２を設けた後に、この貫通孔１２内面に無電解めっき法および電解めっき法により厚みが３〜５０μｍ程度の銅めっき膜を析出させることにより形成される。
【００１６】
さらに、絶縁層１ａは、その貫通孔１２の内部にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る樹脂柱１３が充填されている。樹脂柱１３は、貫通孔１２を塞ぐことにより貫通孔１２の直上および直下に配線導体４ａ，４ｂ，４ｃおよび各絶縁層１ｂを形成可能とするためのものであり、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂を貫通孔１２内にスクリーン印刷法により充填し、それを熱硬化させた後、その上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そして、この樹脂柱１３を含む絶縁層１ａの上下面に絶縁層１ｂがそれぞれ２層ずつ積層されている。
【００１７】
絶縁層１ａの上下面に積層された各絶縁層１ｂは、それぞれの厚みが２０〜６０μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が３０〜１００μｍ程度の複数の貫通孔１４を有している。これらの各絶縁層１ｂは、配線導体４ａ，４ｂ，４ｃを高密度に配線するための絶縁間隔を提供するためのものである。そして、上層の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃと下層の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃとを貫通孔１４を介して電気的に接続することにより高密度配線が立体的に形成可能となっている。このような各絶縁層１ｂは、厚みが２０〜６０μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂の絶縁フィルムを絶縁層１ａの上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザ加工により貫通孔１４を穿孔し、さらにその上に同様にして次の絶縁層１ｂを順次積み重ねることによって形成される。なお、各絶縁層１ｂの表面および貫通孔１４内に被着された配線導体４ａ，４ｂ，４ｃは、各絶縁層１ｂを形成する毎に各絶縁層１ｂの表面および貫通孔１４内に５〜５０μｍ程度の厚みの銅めっき膜を公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法等のパターン形成法により所定のパターンに被着させることによって形成される。
【００１８】
また、絶縁基板１の上面に形成された第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃならびに絶縁基板１の下面に形成された第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃおよび第３の接続パッド５ａ，５ｂは、厚みが３〜５０μｍ程度の銅めっき膜から成り、それぞれ対応する配線導体４ａ，４ｂ，４ｃに電気的に接続されている。そして、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃは半導体素子を接続するための端子として、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃは外部電気回路に接続するための端子として、第３の接続パッド５ａ，５ｂはコンデンサ素子８を接続するための端子としてそれぞれ機能する。このような第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃおよび第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃ，第３の接続パッド５ａ，５ｂは、絶縁層１ｂの表面に公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法により銅めっき膜を所定のパターンに被着させることにより形成される。なお、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃには半田バンプ６が溶着されており、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃには半田層７が溶着されている。また、第３の接続パッド５ａ，５ｂにはコンデンサ素子８が半田９を介して接続されている。
【００１９】
また、絶縁基板１の上面から下面にかけて配設された接地用，電源用，信号用の各配線導体４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞれ半導体素子の各電極を外部電気回路基板に接続するための導電路として機能し、接地用および電源用の配線導体４ａ，４ｂであれば、広面積の導体パターンを含んでおり、信号用の配線導体４ｃであれば、細い帯状の導体パターンを含んでいる。そして、接地用および電源用の配線導体４ａ，４ｂは、半導体素子に接地電位や電源電位を供給するための導体として機能するとともに信号用の配線導体４ｃを電磁的に遮蔽するシールドとしても機能し、信号用の配線導体４ｃは、半導体素子に信号の出し入れを行なうための導体として機能する。また、例えは接地用の配線導体４ａや電源用の配線導体４ｂと信号用の配線導体４ｃとが絶縁層１ｂを挟んで対向することにより信号用の配線導体４ｃに所定の特性インピーダンスが付与される。
【００２０】
第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃの表面に溶着された半田バンプ６は、例えば鉛−錫合金から成り、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃと半導体素子とを接続するための接続部材として機能する。そして、半導体素子の電極を半田バンプ６に接触させた状態で半田バンプ６を溶融させることにより第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃと半導体素子の電極とが半田バンプ６を介して電気的に接続されることとなる。このように半田バンプ６を第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃに予め溶着させておくことにより第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃへの半導体素子の接続の作業性が極めて良好なものとなる。
【００２１】
また、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃに溶着された半田層７は、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃの酸化を防止するとともに第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃに半田ボール１１を接合させる際にその接合を容易かつ強固とするための下地金属として機能し、半田バンプ６よりも融点の高い錫−銀−銅合金から成る。そして、半田ボール１１を半田層７に接触させた状態で半田ボール１１を加熱溶融させることにより、半田ボール１１が第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃに接合される。このとき、本発明の配線基板によれば、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃに半田層７が溶着されていることから、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃに半田ボール１１を接合させる際に半田層７により第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃの酸化が有効に防止され、その結果、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃと半田ボール１１とが強固に接合される。したがって、配線基板を外部電気回路基板に実装した後に、半導体素子が作動時に発生する熱や外部環境の温度変化に伴う熱が長期間にわたり繰り返し加えられたとしても、半田ボール１１が第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃから外れることはなく、配線基板に搭載された半導体素子と外部電気回路との電気的な接続を良好に保つことができる。
【００２２】
また、第３の接続パッド５ａ，５ｂに半田９を介して接続されたコンデンサ素子８は、一般的にはセラミックチップコンデンサであり、その両端に一対の電極を有している。このコンデンサ素子８は、いわゆるデカップリングコンデンサとして機能し、一方の電極が接地用の第３の接続パッド５ａに接続されており、他方の電極が電源用の第３の接続パッド５ｂに接続されている。そして、第３の接続パッド５ａ，５ｂを介して接地用の配線導体４ａや電源用の配線導体４ｂに電荷を供給することによって接地および電源電位の変動を抑えることが可能となっている。なお、コンデンサ素子８を第３の接続パッド５ａ，５ｂに接続している半田９は半田層７と同一組成の半田から成り、半田バンプ６よりも融点が高い。このようにコンデンサ素子８を第３の接続パッド５ａ，５ｂに接続している半田９の融点が半田バンプ６の融点よりも高いことから、半導体素子を第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃに半田バンプ６を介して接続する際に、半田バンプ６の融点以上でかつ半田９の融点未満の温度に加熱して半田バンプ６のみを溶融させることによりコンデンサ素子８を第３の接続パッド５ａ，５ｂにしっかりと固定した状態で半導体素子を接続することが可能となる。
【００２３】
また、最表層の絶縁層１ｂの上に積層されたソルダーレジスト層１０は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカやタルク等のフィラーを含有させて成り、上面側のソルダーレジスト層１０であれば、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃの中央部をそれぞれ露出させる開口部を有しているとともに半田バンプ６よりも薄い厚みである。また、下面側のソルダーレジスト層１０であれば、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃおよび第３の接続パッド５ａ，５ｂを露出させる開口部を有しているとともに半田層７の厚みよりも厚く、半田９の厚みと略同じ厚みである。
【００２４】
これらのソルダーレジスト層１０は、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃ同士や第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃ同士および第３の接続パッド５ａ，５ｂ同士の電気的な絶縁信頼性を高めるとともに、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃや第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃおよび第３の接続パッド５ａ，５ｂの絶縁層１ｂへの接合強度を大きなものとする作用をなす。
【００２５】
なお、ソルダーレジスト層１０の厚みが半田バンプ６よりも低い厚みであることにより、半導体素子を第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃに半田バンプ６を介して電気的に接続する際に、半導体素子の電極と半田バンプ６とが良好に接触することができるので、半田バンプ６を介した半導体素子と第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃとの電気的な接続が容易となる。
【００２６】
また、半田層７の厚みがソルダーレジスト層１０の厚みよりも薄いことにより、半田層７上にソルダーレジスト層１０の開口部による窪みが形成されるので、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃ上に半田ボール１１を接合させる際に半田ボール１１がソルダーレジスト層１０の開口部内の窪みに良好に位置決めされて、半田ボール１１と第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃとの接合が容易となる。
【００２７】
このようなソルダーレジスト層１０は、その厚みが１０〜５０μｍ程度であり、感光性を有するソルダーレジスト層１０用の未硬化樹脂ペーストをロールコーター法やスクリーン印刷法を採用して最表層の絶縁層１ｂ上に塗布し、これを乾燥させた後、露光および現像処理を行なって第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃや第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃおよび第３の接続パッド５ａ，５ｂを露出させる開口部を形成した後、これを熱硬化させることによって形成される。あるいは、ソルダーレジスト層１０用の未硬化の樹脂フィルムを最表層の絶縁層１ｂ上に貼着した後、これを熱硬化させ、しかる後、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃや第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃおよび第３の接続パッド５ａ，５ｂに対応する位置にレーザ光を照射し、硬化した樹脂フィルムを部分的に除去することによって第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃや第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃおよび第３の接続パッド５ａ，５ｂを露出させる開口部を有するように形成される。
【００２８】
さらに、本発明の配線基板は、第３の接続パッド５ａ，５ｂを露出させるソルダーレジスト層１０の開口部の間にコンデンサ素子８の電極の間を横切る溝１０ａが形成されている。このように、第３の接続パッド５ａ，５ｂを露出させるソルダーレジストの開口部の間にコンデンサ素子８の電極の間を横切る溝１０ａが形成されていることから、第３の接続パッド５ａ，５ｂとコンデンサ素子８とを接続する半田９の厚みを薄いものとしてコンデンサ素子８を低背で接続し、コンデンサ素子８とソルダーレジスト層１０との間の隙間に溶融した半田９が入り込んだとしても、第３の接続パッド５ａ，５ｂを露出させるソルダーレジスト層１０の開口部の間に形成された溝１０ａによりコンデンサ素子８と配線基板との間に十分な高さの隙間が形成されるので、コンデンサ素子８の電極間が半田９により電気的に短絡することが有効に防止される。したがって、コンデンサ素子８の電気的な接続信頼性に優れ、かつ外部電気回路基板への実装性に優れるコンデンサ素子付きの配線基板を提供することができる。
【００２９】
なお、溝１０ａの深さが５μｍ未満であると、コンデンサ素子８と配線基板との間に十分な高さの隙間を確保することが困難となり、コンデンサ素子８とソルダーレジスト層１０との間に溶融した半田９が入り込んだ場合に、コンデンサ素子８の電極間が半田９により電気的に短絡してしまう危険性が高くなる。したがって、溝１０ａの深さは５μｍ以上であることが好ましい。
【００３０】
このような溝１０ａは、第３の接続パッド５ａ，５ｂを露出させる開口部の間のソルダーレジスト層１０の一部を除去しておくことによって形成される。
【００３１】
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あれば種々の変更は可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の配線基板を実施するための最良の形態例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１：絶縁基板
５ａ，５ｂ：コンデンサ素子８の電極が接続される接続パッド
８：コンデンサ素子
９：半田
１０：ソルダーレジスト層
１０ａ：溝
【図１】
2005209846.tif 000003