(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の上面に半導体素子が搭載され、下面に前記半導体素子が電気的に接続されるとともに外部電気回路基板との間で電気信号を入出力するための接続パッドを有する配線基板を、前記接続パッドと前記外部電気回路基板上面の導通パッドとを対向させて半田を介して接合することにより前記外部電気回路基板上に実装する配線基板の実装構造であって、前記接続パッドは前記絶縁基板の中央方向に向けて突出した半田引出部が形成され、かつ前記導通パッドは対向する前記接続パッドの前記半田引出部と反対方向に突出した半田引出部が形成されており、前記接続パッドおよび前記導通パッドのそれぞれの前記半田引出部によって互いに逆方向の半田によるメニスカステールが形成されていることを特徴とする配線基板の実装構造。
【請求項２】
前記接続パッドの半田引出部および前記導通パッドの半田引出部は、長さが0.1ｍｍ以上0.8ｍｍ以下であり、各パッドとの接続部の幅が0.04ｍｍ以上0.2ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の配線基板の実装構造。
【請求項３】
絶縁基板の上面に半導体素子が搭載され、下面に前記半導体素子が電気的に接続されるとともに外部電気回路基板との間で電気信号を入出力するための接続パッドを有する配線基板を、前記接続パッドと前記外部電気回路基板上面の導通パッドとを対向させて半田を介して接合して成る半導体装置であって、前記接続パッドは前記絶縁基板の中央方向に向けて突出した半田引出部が形成され、かつ前記導通パッドは対向する前記接続パッドの前記半田引出部と反対方向に突出した半田引出部が形成されており、前記接続パッドおよび前記導通パッドのそれぞれの前記半田引出部によって互いに逆方向の半田によるメニスカステールが形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記接続パッドの半田引出部および前記導通パッドの半田引出部は、長さが0.1ｍｍ以上0.8ｍｍ以下であり、各パッドとの接続部の幅が0.04ｍｍ以上0.2ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波またはミリ波等の高周波の電気信号を処理する半導体素子を搭載する配線基板の実装構造および半導体装置に関し、特に外部電気回路基板との接続部における高周波の電気信号の伝送特性を改善した配線基板の実装構造および半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロ波やミリ波の電気信号を処理する半導体素子を配線基板に搭載して成る半導体装置は、外部電気回路基板との電気的接続をリード線で行なうタイプが主流であったが、伝送信号のさらなる高周波化に対し接続部での信号伝送ロスを少なくするために、外部電気回路基板との接続部の長さをより短くすることが必要になり、そのためリード線に代えて配線基板の下面に接続パッドを設け、これを半田を用いて外部電気回路基板と接続する表面実装型のチップスケールパッケージ（ＣＳＰ）やボールグリッドアレイタイプの採用が進められている。
【０００３】
これら表面実装型の半導体装置に用いられる配線基板は、例えば酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミックス焼結体等から成る絶縁基板とタングステンや銅等の金属材料から成る配線導体から構成され、その配線基板の上面に高周波半導体素子をワイヤーボンディング実装法やフリップチップ実装法等を用いて搭載し、配線基板と高周波半導体素子を電気的に接続させることにより半導体装置と成る。この配線基板は内部に配線導体を有し、その配線導体は、配線基板上面に形成された電極パッドから配線基板の下面に形成された接続パッドまで配設される。そして、この半導体装置は配線基板の接続パッドが低融点ろう材を用いて外部電気回路基板と物理的および電気的に接合され、外部電気回路基板に実装される。
【０００４】
一般に、伝送信号は高周波化するにつれ直進性が強くなり、ＣＳＰやボールグリッドアレイタイプ等の半導体装置に用いられる配線基板と外部電気回路基板との接続部のような信号伝送経路がほぼ直角に屈曲している部分では、伝送信号の一部が配線導体の壁面で反射や放射を起こし、その結果、電気信号特性の劣化が発生するが、その対策としては、その接続部を傾斜させることによって配線導体の壁面での反射や放射を抑制できることが知られている。
【０００５】
このような接続部を傾斜させる方法として特公平６−16521号公報には、図５に断面図で示すように、半導体素子11の電極12と配線基板14の電極パッド13の位置をずらして形成することにより電気信号伝送経路の垂直方向の屈曲部が鈍角を成すことを特徴とする半導体装置が提案されている。なお、15は電極12と電極パッド13とを接続する低融点ろう材としての半田である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特公平６−16521号公報に提案された半導体装置においては、対向する電極12と電極パッド13それぞれの位置をずらすことによって、両者の重なり部分が小さくなってしまうため、半田15を介して対向する半導体素子11を配線基板14へ実装する際のわずかな実装ズレにより導通不良が発生するという問題点があった。また同様に、配線基板14を外部電気回路基板へ実装する場合においても同様な問題点が発生するというものであった。
【０００７】
本発明は上記従来技術における問題点を解決すべく完成されたものであり、その目的は、配線基板を半田を介して外部電気回路基板上へ実装する際、配線基板と外部電気回路基板との接続部において高周波の電気信号を良好な伝送特性で伝送できる配線基板の実装構造を提供することにある。
【０００８】
また本発明の目的は、配線基板を半田を介して外部電気回路基板上へ実装した際、実装ズレに影響されず、確実に配線基板と外部電気回路基板との導通を確保でき、高い接続信頼性を得られると同時に、高周波の電気信号を良好な伝送特性で配線基板と外部電気回路基板間において伝送できる半導体装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板の実装構造は、絶縁基板の上面に半導体素子が搭載され、下面に前記半導体素子が電気的に接続されるとともに外部電気回路基板との間で電気信号を入出力するための接続パッドを有する配線基板を、前記接続パッドと前記外部電気回路基板上面の導通パッドとを対向させて半田を介して接合することにより前記外部電気回路基板上に実装する配線基板の実装構造であって、前記接続パッドは前記絶縁基板の中央方向に向けて突出した半田引出部が形成され、かつ前記導通パッドは対向する前記接続パッドの前記半田引出部と反対方向に突出した半田引出部が形成されており、前記接続パッドおよび前記導通パッドのそれぞれの前記半田引出部によって互いに逆方向の半田によるメニスカステールが形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の配線基板の実装構造は、上記構成において、前記接続パッドの半田引出部および前記導通パッドの半田引出部が、長さが0.1ｍｍ以上0.8ｍｍ以下であり、各パッドとの接続部の幅が0.04ｍｍ以上0.2ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の半導体装置は、絶縁基板の上面に半導体素子が搭載され、下面に前記半導体素子が電気的に接続されるとともに外部電気回路基板との間で電気信号を入出力するための接続パッドを有する配線基板を、前記接続パッドと前記外部電気回路基板上面の導通パッドとを対向させて半田を介して接合して成る半導体装置であって、前記接続パッドは前記絶縁基板の中央方向に向けて突出した半田引出部が形成され、かつ前記導通パッドは対向する前記接続パッドの前記半田引出部と反対方向に突出した半田引出部が形成されており、前記接続パッドおよび前記導通パッドのそれぞれの前記半田引出部によって互いに逆方向の半田によるメニスカステールが形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の半導体装置は、上記構成において、前記接続パッドの半田引出部および前記導通パッドの半田引出部が、長さが0.1ｍｍ以上0.8ｍｍ以下であり、各パッドとの接続部の幅が0.04ｍｍ以上0.2ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の配線基板の実装構造によれば、絶縁基板の上面に半導体素子が搭載され、下面に半導体素子が電気的に接続されるとともに外部電気回路基板との間で電気信号を入出力するための接続パッドを有する配線基板を、接続パッドと外部電気回路基板上面の導通パッドとを対向させて半田を介して接合することにより外部電気回路基板上に実装する配線基板の実装構造であって、接続パッドは絶縁基板の中央方向に向けて突出した半田引出部が形成され、かつ導通パッドは対向する接続パッドの半田引出部と反対方向に突出した半田引出部が形成されており、接続パッドおよび導通パッドのそれぞれの半田引出部によって互いに逆方向の半田によるメニスカステールが形成されていることから、互いに逆方向の半田によるメニスカステールが形成されていることによって、配線基板と外部電気回路基板の接続部の形状が傾斜構造と成るので、その接続部における高周波の電気信号の反射・放射損失を低減することができ、高周波の電気信号を良好な伝送特性で伝送できると同時に、接続パッドおよび導通パッドを対向させてこれらの重なり部分の面積を十分に確保することができるため、半田による配線基板と外部電気回路基板との接続強度が増加し、その結果、高い接続信頼性を得ることができる。
【００１４】
また、接続パッドの半田引出部および導通パッドの半田引出部を、長さが0.1ｍｍ以上0.8ｍｍ以下であり、各パッドとの接続部の幅が0.04ｍｍ以上0.2ｍｍ以下としたときには、配線基板と外部電気回路基板の接続部の形状を傾斜構造と成すことができる十分なメニスカステールを形成できるとともに、その接続部における高周波の電気信号の反射・放射損失を低減することができ、高周波の電気信号を良好な伝送特性で伝送できる。
【００１５】
本発明の半導体装置によれば、絶縁基板の上面に半導体素子が搭載され、下面に半導体素子が電気的に接続されるとともに外部電気回路基板との間で電気信号を入出力するための接続パッドを有する配線基板を、接続パッドと外部電気回路基板上面の導通パッドとを対向させて半田を介して接合して成る半導体装置であって、接続パッドは絶縁基板の中央方向に向けて突出した半田引出部が形成され、かつ導通パッドは対向する接続パッドの半田引出部と反対方向に突出した半田引出部が形成されており、接続パッドおよび導通パッドのそれぞれの半田引出部によって互いに逆方向の半田によるメニスカステールが形成されていることから、互いに逆方向の半田によるメニスカステールが形成されていることによって、配線基板と外部電気回路基板の接続部の形状が傾斜構造と成るので、高周波の電気信号の反射・放射損失を低減できる接続部を有すると同時に、接続パッドおよび導通パッドを対向させてこれらの重なり部分の面積を十分に確保することができるため、半田による配線基板と外部電気回路基板との接続強度が増加し、その結果、高い接続信頼性を有する半導体装置を得ることができる。
【００１６】
また、本発明の半導体装置によれば、接続パッドの半田引出部および導通パッドの半田引出部を、長さが0.1ｍｍ以上0.8ｍｍ以下であり、各パッドとの接続部の幅が0.04ｍｍ以上0.2ｍｍ以下としたときには、配線基板と外部電気回路基板の接続部の形状を傾斜構造と成すことができる十分なメニスカステールを形成できると同時に、実装ズレに影響されず確実に配線基板と外部電気回路基板との接続部で高周波の電気信号に対する良好な導通を確保できることから接続信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の配線基板の実装構造およびこの実装構造を有する本発明の半導体装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は配線基板、２は半導体素子、３は半田、４は接続パッド、５は導通パッド、６は外部電気回路基板を示す。
【００１９】
配線基板１を構成する絶縁基板１ａ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・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から成る略四角形状の板体であり、その内部に配線導体１ｂを有しており、またその上面中央部には、半導体素子２を搭載するための半導体素子搭載部１ｃを有している。
【００２０】
この半導体素子搭載部１ｃ上にエポキシ樹脂や銀エポキシ樹脂等を用いて半導体素子２を搭載し、この半導体素子２上の電極と配線基板１上の電極パッド１ｄとを金・銅・アルミニウム等の金属細線９で電気的に接続した後、銅やアルミニウム等から成る金属または酸化アルミニウム質焼結体等から成るセラミック製の蓋体をエポキシ等の樹脂や金属ロウ材等による封着、または溶接によって封止することによって半導体装置と成る。
【００２１】
そして、絶縁基板１ａの下面に形成された配線導体１ｂの導出部である接続パッド４と外部電気回路基板６上の導通パッド５とを半田３で接続することにより、半導体素子２と外部電気回路基板６とが金属細線９、電極パッド１ｄ、配線導体１ｂおよび接続パッド４を介して電気的に接続される。
【００２２】
この配線基板１は、例えば絶縁基板１ａが酸化アルミニウム質焼結体から成る場合は、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散材等を添加混合して泥漿状となすとともに、これを従来周知のドクターブレード法を採用してシート状となすことにより、複数枚のセラミックグリーンシートを得、しかる後、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに、タングステン・モリブデン・マンガン・銅・銀・ニッケル・パラジウム・金等の金属材料粉末に適当な有機バインダ・溶剤を混合して成る導電ペーストを前記グリーンシートに予めスクリーン印刷法等により所定パターンに印刷塗布することによって接続パッド４および配線導体１ｂ・電極パッド１ｄを形成後、このグリーンシートを必要に応じて上下に積層し、これを約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【００２３】
半田３は、配線基板１を構成する絶縁基板１ａ下面の接続パッド４と外部電気回路基板６の導通パッド５とを電気的・物理的に接続する働きを持つ。その材料としては、鉛錫共晶半田や鉛高含有の鉛錫半田または鉛フリー半田を用いることができる。
【００２４】
外部電気回路基板６は、半田３を介して配線基板１と物理的に接続されるだけでなく、高周波の電気信号を配線基板に半田３を介して伝送する役割を持つ。そのため、外部電気回路基板６は、半田３を介して配線基板１と物理的・電気的接続を行なうための導通パッド５と配線導体６ａを有する。
【００２５】
外部電気回路基板６は、例えばガラス−エポキシ樹脂・ガラス−フッ素樹脂・フッ素樹脂単体等から成る複数の絶縁層を積層して成る絶縁基体の各絶縁層間および表面に銅箔から成る配線導体６ａが被着されて構成されている。このような絶縁基体を構成する絶縁層は、樹脂単体による板状、またはガラス繊維を縦横に編んで形成されたガラスクロスにエポキシ樹脂またはフッ素樹脂を含浸させて板状にしたものであり、その上面に銅箔が予め被着されており、その銅箔を所定のパターンにエッチングすることにより配線導体６ａが形成される。そしてこれらの各絶縁層を間に未硬化のエポキシ樹脂またはフッ素樹脂から成る接着剤を挟んで重ね合わせるとともに、加熱装置を備えたプレス装置により加熱しながらプレスし接着剤を硬化させることにより積層一体化される。
【００２６】
次に、この基板にルータービット等の機械的研削により貫通孔を形成した後、メッキ法によりこの貫通孔に銅等の金属メッキを行なう。その後、表層をエポキシ樹脂やフッ素樹脂等の絶縁材料でコーティングすることにより外部電気回路基板６を形成する。
【００２７】
図２は本発明の半導体装置を構成する配線基板１の実施の形態の一例における下面の接続パッド４とこの配線基板１が実装される外部電気回路基板６の導通パッド５を示す図である。
【００２８】
接続パッド４は、タングステン・モリブデン・マンガン・銅・銀・ニッケル・パラジウム・金等の金属材料粉末に適当な有機バインダ・溶剤を混合して成る導電ペーストを、前記グリーンシートに予めスクリーン印刷法等により所定パターンに印刷塗布し、これを焼成することによって形成される。
【００２９】
接続パッド４は、配線基板１を外部電気回路基板６に半田３を用いることによって物理的に接続するだけでなく、高周波の電気信号を伝送し配線基板１と外部電気回路基板６とを電気的に接続させる役割を持つ。また、その表面にニッケルや金等の良導電性で耐蝕性および半田３との濡れ性が良好な金属をメッキ法により0.01〜20μｍの厚みに被着させておくと、接続パッド４の酸化腐食を有効に防止することができるとともに半田３による配線基板１と外部電気回路基板６との接続を強固となすことができる。
【００３０】
接続パッド４の内、電気信号を入出力する接続パッド４には、高周波の電気信号を良好な伝送特性で伝送させるために半田引出部７が形成される。通常、絶縁基板１ａ内の配線導体１ｂは、配線基板１を外部電気回路基板６へ実装する際の配線基板１と外部電気回路基板６との接続部間での電気的短絡を防止するために隣接する接続パッド４間の距離を大きくし、かつ高周波の電気信号の伝送特性を劣化させないために、半導体素子２を搭載する半導体素子搭載部１ｃを中心に外側へ向け絶縁基板１ａ内で展開される。よって、半田引出部７も配線導体１ｂの展開にあわせ、かつ高周波の電気信号の伝送特性を劣化させないようにするために、半導体素子２が搭載される絶縁基板１ａ上の半導体素子搭載部１ｃに向けて突出するよう形成される。よって、半田引出部７は、絶縁基板１ａ内の配線導体１ｂの展開にあわせ、かつ高周波の電気信号の伝送特性を劣化させなければ、絶縁基板１ａの外周に対し直角でもあってもよく、絶縁基板１ａ上の半導体素子搭載部１ｃを中心とする放射状に形成してもかまわない。
【００３１】
また、半田引出部７は、高周波の電気信号を良好な特性で伝送するために電気信号を入出力する全ての接続パッド４に形成することが望ましい。
【００３２】
半田引出部７の大きさとしては、接続パッド４と半田引出部７との接続部の幅が0.04ｍｍ未満の場合には、接続パッド４からの半田３を半田引出部７へ引出すことが難しくなる。また0.2ｍｍを超える場合には、半田引出部７への半田３の流れ出し量が多くなり、接続パッド４に接合される半田端子の中心の位置ズレが大きくなることによって外部電気回路６の導通パッド５に対して半田端子がズレて正確な接続ができなくなり、その結果、配線基板１と外部電気回路基板６との導通不良が発生する問題点が生じやすくなる。加えて、半田引出部７を大きくすることは、接続パッド４の面積が大きくなり配線基板１のグランド層との間に高い浮遊容量が発生し、インピーダンスが急激に変化することによって、高周波の電気信号の伝送特性の劣化が発生する恐れがある。そのため接続パッド４と半田引出部７との接続部の幅は0.04ｍｍ以上0.2ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
また、半田引出部７の長さは、0.1ｍｍ未満の場合には、半田引出部７での半田メニスカステール形成が十分でなく、配線基板１を外部電気回路基板６に搭載する際の実装ズレにより接続部の形状が十分な傾斜構造とならず、その結果、その接続部における高周波の電気信号の反射・放射損失を低減できなくなる。また半田引出部７の長さが0.8ｍｍを超えると、半田引出部７の先端まで半田３を引出すことが困難になるばかりでなく、高密度に配設された隣接の接続パッド４と電気的短絡しやすくなる。そのため、半田引出部７の長さは0.1ｍｍ以上0.8ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３４】
導通パッド５は、配線基板１を外部電気回路基板６に半田３を用いることによって物理的に接続するだけでなく、高周波の電気信号を伝送し配線基板１と外部電気回路基板６とを電気的に接続させる役割を持つ。また、導通パッド５の材質として、半田３が濡れ易く、また導通抵抗値の低い材料が必要であり、一般には銅が用いられる。また、半田３との濡れ性を改善するために導通パッド５表面に半田３との濡れ性が良好な厚み0.01〜20μｍの金属をメッキ法により被着させてもよい。
【００３５】
導通パッド５には、対向する接続パッド４に形成された半田引出部７と反対方向に突出した半田引出部８が形成される。
【００３６】
この半田引出部８の突出方向は、対向する半田引出部７と反対の方向とすることが重要である。電気信号は、高周波が進むにつれ直進性が強くなり信号伝送経路が90度、あるいは90度より小さい角度で屈曲している部分では伝送信号の一部が反射や放射を起こし、その結果、信号特性の劣化が発生する。そのために、半田引出部８は半田引出部７に対して90度を超える角度を有することが必要であり、伝送信号の反射や放射を抑え、信号特性の劣化を最小に低減させるために望ましくは180度異なる方向であることが望ましい。
【００３７】
半田引出部８は、高周波の電気信号を良好な特性で伝送するために電気信号を入出力する全ての導通パッド５に形成することが望ましい。
【００３８】
この半田引出部８の大きさについても、導通パッド５と半田引出部８との接続部の幅が0.04ｍｍ未満の場合には、導通パッド５からの半田３を半田引出部８へ引出すことが難しくなる。また0.2ｍｍを超える場合には、半田引出部８への半田３の流れ出し量が大きくなり、その結果、配線基板１の実装高さが低くなることによる接続信頼性の低下を招く問題が発生しやすくなる。したがって、半田引出部８の長さは、接続パッド４に形成された半田引出部７と同様の理由により、0.1ｍｍ以上0.8ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
なお、半田引出部７および半田引出部８の長さおよび幅は、全てが同じ寸法でなくともかまわない。例えば応力が集中する外周コーナー部の接続パッドおよび導通パッドに形成される半田引出部７および半田引出部８は、高い接続信頼性を得るためにできるだけ長さは長く、かつ幅は広くすることが望ましい。
【００４０】
【実施例】
以下に本発明の具体例を示す。
【００４１】
配線基板１の絶縁基板１ａとして、外寸法が13ｍｍ×13ｍｍ、厚みが0.4ｍｍであり、材質がガラスセラミックス（誘電率ε＝５）のものを準備した。
【００４２】
これら絶縁基板１ａを用いた配線基板１は、印刷法により形成した配線導体１ｂ、電極パッド１ｄ、接続パッド４および半田引出部７を有するグリーンシートを積層し焼成を行なうことによって得た。
【００４３】
接続パッド４は、これらの配線基板１の下面に、直径が0.4ｍｍの接続パッド４が0.8ｍｍピッチで図３ａに示すような配列で165個形成した。そして、半田引出部７の高周波の電気信号の伝送特性に与える影響を調べるため、高周波の電気信号を伝送する接続パッド４のみ半田引出部７を形成し、接続パッド４群の最外周の各辺の中央部に１箇所ずつ、合計４箇所配置した。
【００４４】
また、外部電気回路基板６として、ガラスクロスにフッ素樹脂を含浸させて形成した絶縁層の上面に銅の配線導体６ａを形成し、それらの絶縁層を積層したのちプレスし積層一体化したものを形成した。外部電気回路基板６上面には直径が0.4ｍｍの導通パッド５を0.8ｍｍピッチで図３ｂに示すように165個形成した。そして、半田引出部８の高周波の電気信号の伝送特性に与える影響を調べるため、高周波の電気信号を伝送する導通パッド５のみ半田引出部８を形成し、導通パッド５群の最外周の各辺の中央部に１箇所ずつ、合計４箇所配置した。
【００４５】
なお、半田引出部７および半田引出部８は、高周波の電気信号の伝送特性に対する影響を調査するためそれぞれ長さが０から0.8ｍｍ、幅が０ｍｍから0.4ｍｍの間で種々設定した。
【００４６】
配線基板１の配線導体１ｂは、配線基板１上面の電極パッド１ｄと下面の接続パッド４とを電気的に接続している。この例では、配線基板１上面での配線導体１ｂの幅は0.18ｍｍ、長さは3.0ｍｍとした。また配線基板１上面の配線導体１ｂから0.1ｍｍの間隔をおいて同一面接地導体を配線基板１上面のほぼ全面に形成した。
【００４７】
また、外部電気回路基板６の配線導体６ａは、フッ素系樹脂基板上に銅配線を形成しており、銅配線の幅は0.26ｍｍ、長さは4.70ｍｍとし、銅配線から0.1ｍｍの間隔をおいて同一面接地導体を形成した。
【００４８】
配線導体１ｂおよび６ａ、電極パッド１ｄならびに配線基板１下面の接続パッド４および半田引出部７には、その表面に無電解Ｎｉメッキおよび無電解Ａｕメッキ処理を施した。それぞれのメッキ厚みは、２μｍおよび0.1μｍである。
【００４９】
配線基板１は、錫37重量％鉛63重量％である半田ペーストを用いて外部電気回路基板６と接続を行ない試料を得た。
【００５０】
そして、高周波の電気信号の伝送特性を評価するため配線基板１上面の配線導体１ｂの先端部分および外部電気回路基板６の銅配線の先端部分を、接続媒体としてウエハープローブを用いてネットワークアナライザーに接続し、各試料について高周波の電気信号に対する反射損失Ｓ11および透過損失Ｓ21の測定を行なった。
【００５１】
伝送が良好かどうかの判定は、高周波の電気信号伝送のために必要とされる係数値である電圧反射係数Γ＝0.18および電圧透過係数Ｔ＝0.90を下記式に導入し得られた値、すなわち反射損失Ｓ11が−15ｄＢ以下および透過損失Ｓ21が−1.0ｄＢ以上である電気信号の周波数値が高いほど良好とした。なお、反射損失Ｓ11＝−20ｌｏｇ│Γ│、透過損失Ｓ21＝−20ｌｏｇ│Ｔ│である。
【００５２】
表１に測定結果を示す。
【００５３】
【表１】
0004518664.tif 000002
【００５４】
表１から明らかなように、高周波の電気信号の伝送特性を劣化させず、より高い周波数の電気信号を伝送させるためには、半田引出部７および半田引出部８の長さを0.1ｍｍ以上0.8ｍｍ以下にする必要があること、また半田引出部の幅を0.04ｍｍ以上0.2ｍｍ以下にする必要があることわかった。
【００５５】
すなわち、サンプルNo.１からサンプルNo.５において判るように、半田引出部７および半田引出部８を形成されていない場合４６ＧＨｚの電気信号を伝送することができたが、半田引出部７および半田引出部８の長さを0.1ｍｍ以上にすることによって46ＧＨｚを超える周波数の電気信号を伝送することができ、特に半田引出部７および半田引出部８の長さが0.8ｍｍの場合において62ＧＨｚの周波数の電気信号を伝送することができた。
【００５６】
しかしながら、サンプルNo.６に示すように半田引出部７および半田引出部８の長さが1.0ｍｍを超えた場合、半田引出部７および半田引出部８への半田の流れ出しが十分でなかったため、62ＧＨｚを超える周波数の電気信号を伝送させることは困難であったが、それ以下の周波数の電気信号については良好な伝送が可能であった。
【００５７】
また、サンプルNo.４およびサンプルNo.７からサンプルNo.９において判るように半田引出部７および半田引出部８の幅を0.04ｍｍ以上0.2ｍｍ以下にすることによって、半田引出部７および半田引出部８を設けていない場合に伝送が可能だった周波数値である46ＧＨｚを超える周波数の電気信号を伝送することができた。
【００５８】
しかしながら、サンプルNo.10およびサンプルNo.11に示すように半田引出部７および半田引出部８の幅が0.2ｍｍを超えた場合、46ＧＨｚを超える周波数の電気信号を伝送させることは困難であったが、それ以下の周波数の電気信号については良好な伝送が可能であった。これは、接続パッド４および導通パッド５の面積が大きくなり、配線基板１および外部電気回路基板６のグランド層との間に高い浮遊容量が発生し、インピーダンスが急激に変化したことにより、電気信号の伝送特性が劣化したためである。
【００５９】
なお、本発明は上記の実施の形態の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。例えば、上記の実施の形態の例において、半田引出部７および８の形状は、図２に示すように略四角形状であったが、図４に示すような三角形状、楕円状等であってもかまわない。この場合も、接続パッド４および導通パッド５との接続部の幅は0.04ｍｍ以上0.2ｍｍ以下としておくことが好ましい。
【００６０】
また、上記の実施の形態の例において配線基板１への半導体素子２への実装法はワイヤーボンディング法であったが、フリップチップ実装法でもかまわない。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように本発明の配線基板の実装構造によれば、絶縁基板の上面に半導体素子が搭載され、下面に半導体素子が電気的に接続されるとともに外部電気回路基板との間で電気信号を入出力するための接続パッドを有する配線基板を、接続パッドと外部電気回路基板上面の導通パッドとを対向させて半田を介して接合することにより外部電気回路基板上に実装する配線基板の実装構造であって、接続パッドは絶縁基板の中央方向に向けて突出した半田引出部が形成され、かつ導通パッドは対向する接続パッドの半田引出部と反対方向に突出した半田引出部が形成されており、接続パッドおよび導通パッドのそれぞれの半田引出部によって互いに逆方向の半田によるメニスカステールが形成されていることから、互いに逆方向の半田によるメニスカステールが形成されていることによって配線基板と外部電気回路基板の接続部の形状が傾斜構造と成るので、その接続部における高周波の電気信号の反射・放射損失を低減することができ、高周波の電気信号を良好な伝送特性で伝送できると同時に、接続パッドおよび導通パッドを対向させてこれらの重なり部分の面積を十分に確保することができるため、半田による配線基板と外部電気回路基板との接続強度が増加し、その結果、高い接続信頼性を得ることができる。
【００６２】
また、接続パッドの半田引出部および導通パッドの半田引出部を、長さが0.1ｍｍ以上0.8ｍｍ以下であり、各パッドとの接続部の幅が0.04ｍｍ以上0.2ｍｍ以下としたときには、配線基板と外部電気回路基板の接続部の形状を傾斜構造と成すことができる十分なメニスカステールを形成でき、その結果、その接続部における高周波の電気信号の反射・放射損失を低減することができ、高周波の電気信号を良好な伝送特性で伝送できる。
【００６３】
本発明の半導体装置によれば、絶縁基板の上面に半導体素子が搭載され、下面に半導体素子が電気的に接続されるとともに外部電気回路基板との間で電気信号を入出力するための接続パッドを有する配線基板を、接続パッドと外部電気回路基板上面の導通パッドとを対向させて半田を介して接合して成る半導体装置であって、接続パッドは絶縁基板の中央方向に向けて突出した半田引出部が形成され、かつ導通パッドは対向する接続パッドの半田引出部と反対方向に突出した半田引出部が形成されており、接続パッドおよび導通パッドのそれぞれの半田引出部によって互いに逆方向の半田によるメニスカステールが形成されていることから、互いに逆方向の半田によるメニスカステールが形成されていることによって配線基板と外部電気回路基板の接続部の形状が傾斜構造と成るので、高周波の電気信号の反射・放射損失を低減できる接続部を有すると同時に、接続パッドおよび導通パッドを対向させてこれらの重なり部分の面積を十分に確保することができるため、半田による配線基板と外部電気回路基板との接続強度が増加し、その結果、高い接続信頼性を有する半導体装置を得ることができる。
【００６４】
また、本発明の半導体装置によれば、接続パッドの半田引出部および導通パッドの半田引出部は、長さが0.1ｍｍ以上0.8ｍｍ以下であり、各パッドとの接続部の幅が0.04ｍｍ以上0.2ｍｍ以下であるときには、配線基板と外部電気回路基板の接続部の形状を傾斜構造と成すことができる十分なメニスカステールを形成できると同時に、実装ズレに影響されず確実に配線基板と外部電気回路基板との接続部で高周波の電気信号に対する良好な導通を確保できることから接続信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の実装構造の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の半導体装置を構成する配線基板の接続パッドおよび外部電気回路基板の導通パッドの一例を示し、（ａ）は配線基板の下面の平面図、（ｂ）は外部電気回路基板の上面の平面図、（ｃ）は接続パッドおよび導通パッドの平面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の実施例での配線基板と外部電気回路基板を示す平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の半導体装置を構成する配線基板の接続パッドおよび外部電気回路基板の導通パッドの他の例を示す平面図である。
【図５】従来の配線基板の実装構造の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・配線基板
１ａ・・絶縁基板
１ｂ・・配線基板の配線導体
１ｃ・・半導体素子搭載部
１ｄ・・電極パッド
２・・・半導体素子
３・・・半田
４・・・接続パッド
５・・・導通パッド
６・・・外部電気回路基板
６ａ・・外部電気回路基板の配線導体
７・・接続パッドの半田引出部
８・・導通パッドの半田引出部
９・・金属細線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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