(57)【要約】【課題】  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抑制し、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た配線基板を提供すること。【解決手段】  配線基板１１１は、下面の中央部に凹部１０６が形成された絶縁基体１０１と、絶縁基体１０１の内部に形成された配線導体１０２と、絶縁基体１０１の下面の周辺部に配列形成され、配線導体と電気的に接続された複数の接続パッド１０３と、凹部１０６の底面に形成された導電パッド１０４とを有する。【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とともに下面の中央部に凹部が形成された絶縁基体と、該絶縁基体の内部に形成された配線導体と、前記絶縁基体の下面の周辺部に配列形成され、前記配線導体と電気的に接続された複数の接続パッドと、前記凹部の底面に形成された導電パッドとを有することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記絶縁基体は、内部に接地導体層もしくは電源導体層の少なくとも一方が形成されており、前記導電パッドは、前記接地導体層または前記電源導体層に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】
前記導電パッドは、前記凹部の前記底面に複数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。
【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、その他種々の電子部品を搭載する配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、その他種々の電子部品が搭載される配線基板として、ガラスセラミック焼結体から成る絶縁基体に、銅，銀，パラジウム，金等の金属材料から成る配線導体が形成されたものが多用されるようになってきた。この配線基板は、例えば、ホウ珪酸ガラス−酸化アルミニウム系等のガラスセラミック焼結体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備えている。
【０００３】
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，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が完成する。そして、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。
【０００４】
さらに、従来の技術として、絶縁基体と外部電気回路基板との熱膨張係数の差に起因する熱応力により導体バンプ等にクラックが発生することを抑制するために、絶縁基体の下面のうち接続パッドが形成されていない領域にダミーの導電パッドを形成し、このダミーの導電パッドと外部電気回路基板とを半田等を介して接合するというものが知られている。このような従来の技術を開示するものとして、例えば、下記特許文献１，２がある。
【特許文献１】特開２００４−３１９３４号公報
【特許文献２】特開２００１−３３２６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の配線基板では、導電パッドと外部電気回路基板の回路配線との間に半田溜りが発生し、電子部品収納用パッケージと外部回路基板の間に隙間ができてしまい、接続パッドと導体バンプとの接合が不十分なものとなるおそれがあった。その結果、接続パッドと導体バンプ等との接合面や、導体バンプと外部電気回路基板の回路配線との接合面等に亀裂が生じ、長期間使用している間に導体バンプ自体に機械的な破壊が生じる可能性があった。特に、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−銀系，錫−銀−銅系等のいわゆる鉛フリー半田が多用されるようになり、このような問題は顕著なものとなってきた。すなわち、鉛フリー半田の場合、半田付け温度が高く変形しにくいため、接続パッドと導体バンプとの接合部分等に作用する熱応力がさらに大きくなってきていることから、接続パッドと導体バンプとの接合面や、導体バンプと外部電気回路基板の回路配線との接合面等に亀裂が生じやすくなってきた。
【０００６】
本発明は、上記従来の技術における問題に鑑み完成されたものであり、その目的は、接続パッドと導体バンプとの間の接合面や、導体バンプ自体等における機械的な破壊の発生を抑制することが可能であり、外部電気回路基板に対する機械的接続および電気的接続の信頼性に優れ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】
【０００７】
本発明の配線基板は、複数の絶縁層が積層されて成り下面の中央部に凹部が形成された絶縁基体と、該絶縁基体の内部に形成された配線導体と、前記絶縁基体の前記下面の周辺部に配列形成され、前記配線導体と電気的に接続された複数の接続パッドと、前記凹部の底面に形成された導電パッドとを有することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の配線基板は、好ましくは、前記絶縁基体は、内部に、接地導体層もしくは電源導体層の少なくとも一方が形成されており、前記導電パッドは、前記接地導体層または前記電源導体層に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の配線基板は、好ましくは、前記導電パッドは、前記凹部の前記底面に複数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】
【００１０】
本発明の配線基板は、導電パッドが絶縁基体の下面の中央部に形成された凹部の底面に形成されていることにより、導電パッドと外部電気回路基板の配線導体等とを接合するための半田がこの凹部に収容され、その結果、電子部品収納用パッケージと外部回路基板の間に隙間が生じることを防止でき、接続パッドと外部電気回路基板の配線導体との接合強度を向上させることが可能となる。そして、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抑制することが可能となり、外部電気回路基板に対する機械的な接続および電気的な接続の信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【００１１】
また、本発明の配線基板は、好ましくは、絶縁基体は、内部に接地導体層もしくは電源導体層の少なくとも一方が形成され、導電パッドが、接地導体層または電源導体層に電気的に接続されていることにより、導電パッドにおける浮遊静電容量の発生を抑制でき、配線導体によりを伝送される電気信号の遅延等を抑制し、電気的特性に優れた配線基板を提供することができる。そして、接地用や電源用の導体の面積を増大させることができ、接地電圧や電源電圧の供給機能を向上させることが可能となり、より電気的特性に優れた配線基板を提供することができる。
【００１２】
また、本発明の配線基板は、好ましくは、導電パッドが、凹部の底面に複数形成されていることにより、導電パッドの外周縁部分に沿って大きく作用する傾向のある熱応力を、複数の導電パッドで効果的に分散させることができ、導電パッドと導体バンプとの間の接合面や、導電パッドと絶縁基体との間の接合面等に亀裂等の機械的な破壊が生じることをより効果的に抑制することができ、外部電気回路基板に対する電気的接続および機械的接続の信頼性に優れた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】
【００１３】
次に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１を参照して本発明の配線基板の第１の例について説明する。図１（ａ）は、本発明の配線基板の第１の例の構成を示す下面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の配線基板におけるＸ−Ｘ’線における断面図である。本発明の第１の例の配線基板１１１は、複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基体１０１と、絶縁基体１０１の内部に形成された配線導体１０２と、絶縁基体１０１に形成された接続パッド１０３および導電パッド１０４とを有する。
【００１５】
絶縁基体１０１は、電子部品が搭載される上面と、上面に対向する下面とを有する。絶縁基体１０１の下面は、外部電気回路基板に対する実装面である。絶縁基体１０１の上面の中央部には、電子部品が搭載される凹部（搭載部１０５）が形成されている。また、絶縁基体１０１の下面の中央部にも、凹部１０６が形成されている。凹部１０６は、絶縁基体１０１を構成する絶縁層のうち最外層（最下層）にある絶縁層１０１ａの一部（中央部）を取り除くことにより形成されている。
【００１６】
この絶縁基体１０１は、ガラスセラミック焼結体，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，炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成る。ここで、絶縁基体１０１がガラスセラミック焼結体から成る場合における絶縁基体１０１の製造方法について説明する。まず、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し、これをドクターブレード法を採用してシート状とすることにより複数のセラミックグリーンシートを製造する。その後、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する。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にて約１０００℃の温度で焼成することにより絶縁基体１０１が製造される。
【００１７】
絶縁基体１０１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、その他種々の電子部品（図示せず）を支持するための基体として機能する。なお、図１に示した例では、絶縁基体１０１は、電子部品を収納するための部位（搭載部１０５）が上面に形成された形状であるが、平板状のものでもよい。
【００１８】
配線導体１０２は、絶縁基体１０１の内部に形成され、その一部が絶縁基体１０１における搭載部１０５に露出され、他の一部が絶縁基体１０１の側面に導出されている。
【００１９】
接続パッド１０３は、絶縁基体１０１の下面の周辺部に配列形成されている。この接続パッド１０３は、絶縁基体１０１の側面に形成された複数の切欠き部１０７にそれぞれ延出するように形成されている。また、接続パッド１０３は、切欠き部１０７に形成された導体層１０８を介して配線導体１０２と電気的に接続されている。
【００２０】
ここで、配線導体１０２および接続パッド１０３は、搭載部１０５に搭載される電子部品を外部電気回路に電気的に接続するための導電経路として機能する。配線導体１０２のうち搭載部１０５に露出された部位に、電子部品の電極がボンディングワイヤや半田等を介して電気的に接続される。そして、接続パッド１０３が、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）を介して接続されることにより、電子部品の電極が外部電気回路と電気的に接続される。また、配線導体１０２および接続パッド１０３は、銅，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る。例えば、配線導体１０２および接続パッド１０３が銅から成る場合であれば、銅の粉末を有機溶剤，樹脂バインダとともに混練して製造した金属ペーストを、絶縁基体１０１となるセラミックグリーンシートに印刷することにより、図１に示した配線導体１０２および接続パッド１０３が形成される。
【００２１】
なお、絶縁基体１０１の側面の切欠き部１０７は、接続パッド１０３を絶縁基体１０１の側面に延出させてその面積を拡張させるとともに、接続パッド１０３に接合される導体バンプのメニスカスを大きく形成し、接続パッド１０３と導体バンプとの接合をより強固なものとする機能を有する。また、切欠き部１０７は、絶縁基体１０１と成るセラミックグリーンシートの側面に、金型を用いた打抜き加工等により溝状の切欠きを設けることにより形成される。そして、配線基板１１１となる領域を母基板の主面に縦横に配列した多数個取りの形態で配線基板１１１を製造する場合であれば、各配線基板１１１となる領域の境界線に貫通孔を形成しておき、その後、配線基板１１１となる領域の境界線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１０７を有する配線基板１１１を形成することができる。貫通孔が分割溝（境界線）に沿って分割され、それぞれの配線基板１１１の側面の切欠き部１０７となる。この方法によれば、切欠き部１０７を有する多数個の配線基板１１１を一括して製造することができるので、配線基板１１１の生産性を向上させることができる。
【００２２】
また、導体層１０８は、配線導体１０２や接続パッド１０３と同様の金属材料を用いて形成することができ、銅から成る場合であれば、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１０１となるセラミックグリーンシートの切欠き部１０７の内側面に印刷しておくこと等により形成される。
【００２３】
導電パッド１０４は、絶縁基体１０１の下面に設けられた凹部１０６の底面に形成されている。ここで、凹部１０６の底面とは、接続パッド１０３が形成されている絶縁層より内側の絶縁層の表面のことをいう。図１に示した例では、接続パッド１０３が形成されている絶縁層１０１ａの中央部分が取り除かれており、そこに凹部１０６が形成されている。そして、その凹部１０６の底面は、絶縁層１０１ａより内側の絶縁層１０１ｂの表面となっている。
【００２４】
図１に示した例では、この絶縁層１０１ｂの表面に、導電パッド１０４が形成されている。導電パッド１０４は、配線導体１０２や接続パッド１０３と同様の金属材料を用いて形成することができ、例えば、銅から成る場合であれば、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うち凹部１０６の底面となる部位の中央部に印刷しておくこと等により形成される。この導電パッド１０４は、配線基板１１１（若しくは、配線基板１１１に電子部品が搭載された電子装置）の接続パッド１０３と外部電気回路基板の回路配線との電気的な接続および機械的な接続の強度を向上させるという機能を有する。すなわち、導電パッド１０４が、外部電気回路基板に形成されたダミーの接続用導体等に半田等を介して接合されることにより、配線基板１１１と外部電気回路基板との接合強度を向上させることが可能となる。そして、接続パッド１０３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を抑制し、接続パッド１０３と外部電気回路基板の回路配線との電気的な接続および機械的な接続の信頼性を向上させることができる。
【００２５】
ここで、導電パッド１０４は、厚みが１０μｍ未満では半田等の接合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強度が低下する傾向がある。従って、導電パッド１０４は、厚みを１０〜３５μｍとすることが好ましい。
【００２６】
また、図１（ａ）には、接続パッド１０３が、絶縁基体１０１の下面の各辺に複数個ずつ、同じ配列間隔で形成されている構成を示したが、接続パッド１０３が絶縁基体１０１の下面の各角部に形成されている構成でも良い。
【００２７】
また、凹部１０６は、その深さを０．０５ｍｍ以上としておくことが好ましい。０．０５ｍｍ未満では、凹部１０６に導電パッド１０４と外部電気回路基板の配線導体等との間に形成される半田が十分に収納されず、配線基板１１１と外部配線基板との間に隙間が生じ、接続パッド１０３と導体バンプとのフィレットの形成が不可能となり、接続パッド１０３と回路配線との間の電気的な接続および機械的な接続の信頼性を十分に向上させることができない場合がある。
【００２８】
また、本発明の配線基板１１１は、絶縁基体１０１の内部に、接地導体層１０９若しくは電源導体層１１０の少なくとも一方が形成されおり、導電パッド１０３が、接地導体層１０９または電源導体層１１０と電気的に接続されているのがよい。このような構成により、導電パッド１０４に浮遊静電容量が発生することを抑制し、配線導体１０２により伝送される電気信号の遅延等の発生を抑制することができ、電気特性に優れた配線基板１１１を提供することが可能となる。
【００２９】
また、接地用や電源用の接続パッド１０３が、導電パッド１０４と電気的に接続されることにより、接地用や電源用の導体の面積を増大させることができ、配線基板１１１に搭載される電子部品への接地電圧や電源電圧の供給をより確実に安定して行わせることが可能となる。
【００３０】
また、凹部１０６の底面の周辺部に、導電パッド１０４の非形成領域を設けてもよい。すわなち、導電パッド１０４を、絶縁層１０１ａから離間して形成してもよい。この構成により、導電パッド１０４に生じる応力により、絶縁層１０１ａに欠けが起こることを防止することができる。また、導電パッド１０４に生じる応力は、導電パッド１０４の角部に集中しがちであるため、凹部１０６の底面の角部において、導電パッド１０４を絶縁層１０１ａから離間して形成してもよい。
【００３１】
以上説明したように、本発明の配線基板１１１は、絶縁基体１０１の下面の中央部に形成された凹部１０６の底面に導電パッド１０４が形成されていることにより、この凹部１０６に導電パッド１０４と外部電気回路基板の配線導体等とを接合する半田が収容され、接続パッド１０３と導体バンプとの接合強度を向上させることができる。そして、接続パッド１０３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抑制することができ、外部電気回路基板に対する機械的な接続および電気的な接続の信頼性に優れた配線基板１１１を提供することができる。
【００３２】
次に、図２を参照して本発明の配線基板の第２の例について説明する。図２（ａ）は、本発明の配線基板の第２の例の構成を示す下面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の配線基板におけるＸ−Ｘ’線における断面図である。本発明の第２の例の配線基板２１１は、絶縁基体１０１の下面の中央部に設けられた凹部１０６の底面に、複数の導電パッド２０４ａ，２０４ｂ形成されている。その他の構成については、図１に示した本発明の第１の例の配線基板１１１の構成と同様である。本発明の第２の例の配線基板２１１において、図１に示した本発明の第１の例の配線基板１１１の構成と同一の構成については同一の符号を付す。
【００３３】
導電パッド２０４ａおよび導電パッド２０４ｂは、絶縁基体１０１の内部に形成された貫通導体を介して、絶縁基体１０１の内部に形成された接地導体層または電源導体層と接続されている。図２には、導電パッド２０４ａおよび導電パッド２０４ｂが接地導体層１０９に接続された例を示している。
【００３４】
また、凹部１０６の底面の周辺部に、導電パッド２０４ａ，２０４ｂの非形成領域を設けてもよい。すわなち、導電パッド２０４ａ，２０４ｂを、絶縁層１０１ａから離間して形成してもよい。この構成により、導電パッド２０４ａ，２０４ｂに生じる応力により、絶縁層１０１ａに欠けが発生することを防止することができる。また、導電パッド２０４ａ，２０４ｂに生じる応力は、導電パッド２０４ａ，２０４ｂの角部に集中しがちであるため、凹部１０６の底面の角部において、導電パッド２０４ａ，２０４ｂを絶縁層１０１ａから離間して形成してもよい。
【００３５】
本発明の第２の例の配線基板２１１によれば、絶縁基体１０１の下面の中央部に設けられた凹部１０６の底面に、複数の導電パッド２０４ａ，２０４ｂが形成されていることにより、配線基板２１１における熱応力を効果的に分散させることが可能となる。すなわち、配線基板２１１の下面に生じる熱応力を、複数の導電パッド２０４ａ，２０４ｂの各々に分散させることが可能となる。そして、熱応力を分散させることにより、導電パッドと半田等の導体バンプとの間の接合面や、導電パッドと絶縁基体１０１との間の接合面に発生する亀裂等の機械的な破壊を抑制することができ、外部電気回路基板に対する電気的接続および機械的な接続の信頼性をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の第１の例を示す下面図であり、（ｂ）は図１（ａ）に示す配線基板のＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の第２の例を示す下面図であり、（ｂ）は図２（ａ）に示す配線基板のＸ−Ｘ’線における断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０１・・・絶縁基体
１０２・・・配線導体
１０３・・・接続パッド
１０４・・・導電パッド
１０５・・・搭載部
１０６・・・凹部
１０７・・・切欠き部
１０８・・・導体層
１０９・・・接地導体層
１１０・・・電源導体層
１１１・・・配線基板
【図１】
2005340561.tif 000003
【図２】
2005340561.tif 000004