(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に電子部品が載置される載置部を有し、該電子部品の絶縁基板よりも熱膨張係数が大きい絶縁基体と、前記絶縁基体の載置部上に該載置部全体に渡って配置され、電子部品の電極が接続される複数個の接続パッドと、前記各接続パッドに１対１に対応し、前記載置部の表面から内部にかけて形成されている複数個のビア導体と、前記接続パッドとビア導体とを接続する複数個の引き出し線とを有する回路基板であって、前記各ビア導体は、該ビア導体に対応する接続パッドの中心点と電子部品が載置される載置部の中心点とを結ぶ線に垂直な該接続パッドの中心点を通る直線に関して、前記載置部の中心点の反対側に位置することを特徴とする回路基板
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置等の電子部品が接続、搭載される回路基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子を半導体素子収納用パッケージに収容して成る半導体装置等の電子部品をプリント配線基板等の回路基板に実装する方法として、半導体装置等の下面に形成した外部端子を回路基板の上面に形成した接続パッドに半田等から成る金属バンプを介して接続する、所謂、フリップチップ方式の実装方法が多用されつつある。
【０００３】
上記フリップチップ方式の実装方法に使用される半導体装置は、一般にアルミナセラミックス等から成り、上面に半導体素子が載置される載置部を有し、該載置部または載置部周辺から下面にかけて導出する複数個のメタライズ配線層を有する絶縁基板と、絶縁基板の下面に位置するメタライズ配線層に取着されている金属バンプとからなる半導体素子収納用パッケージを準備し、絶縁基板の上面に半導体素子を載置し、該半導体素子の各電極をメタライズ配線層にボンディングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的に接続するとともに半導体素子を例えば、モールド樹脂で気密に封止することによって製作されている。
【０００４】
また、半導体装置等がフリップチップ実装法により実装される回路基板は、通常、エポキシ樹脂等の電気絶縁材料から成り、上面に半導体装置の載置部を有する絶縁基体と、絶縁基体の前記載置部表面に形成され、前記半導体装置の金属バンプが接続される複数個の接続パッドと、各接続パッドと１対１に対応して形成された複数個のビア導体と、各対応する接続パッドとビア導体とを導通する複数個の引き出し線とから形成されており、各ビア導体は絶縁基体の内部及び／または下面に形成された配線層と導通され、この配線層を介して他のビア導体や外部の電気回路と電気的に接続されている。
【０００５】
そして、半導体装置の回路基板への実装は、半導体装置を回路基板上に、半導体装置の下面に位置する金属バンプを回路基板の接続パッドに当接するようにして載置し、次にこれを所定温度に加熱し、金属バンプを溶融させ、半導体装置の下面に位置するメタライズ配線層と回路基板の接続パッドとを溶融した金属バンプで接合させることによって行われる。
【０００６】
なお、前記回路基板の各接続パッドは半導体装置等の金属バンプに対して１対１に対応するよう配置されており、また前記各接続パッドに対応するビア導体は各接続パッドに近い領域のうち、前記配線層の引き回しパターンに最も都合のよい位置に形成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の回路基板においては、半導体装置の絶縁基板を構成する酸化アルミニウム質焼結体等の熱膨張係数が４×１０-6／℃〜７×１０-6／℃であるのに対し、回路基板の絶縁基体を構成するエポキシ樹脂等の熱膨張係数が２×１０-5／℃〜５×１０-5／℃であり、大きく相違するため半導体装置の絶縁基板及び回路基板の絶縁基体に半導体素子が作動等に発生した熱等が印加されると半導体装置と回路基板との間で、回路基板の半導体装置が搭載される搭載部の中心部に向かう方向に前記熱膨張係数の相異に起因する大きな応力が発生すること、半導体装置と回路基板とを接続する金属バンプの機械的強度は回路基板の接続パッドと引き出し線との接続部分が最も弱く、従来の回路基板においては、接続パッドに対応するビア導体が回路基板の配線層の引き回しパターンを優先的に考慮した位置に形成されており、ビア導体が接続パッドに対し半導体装置が搭載される搭載部の中心部に向かう方向に位置、即ち、接続パッドとビア導体とを接続する引き出し線が半導体装置の搭載される搭載部の中心部に向かう方向に位置している場合が多々あり、金属バンプの機械的強度の最も弱い部分が半導体装置と回路基板との間に発生する応力の作用方向にあること等から金属バンプに半導体装置と回路基板との間に発生した応力が作用すると金属バンプに破断が容易に発生し、半導体装置等と回路基板との接続の信頼性が低いものとなる欠点を有していた。
【０００８】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたものであり、その目的は、半導体装置等の電子部品がフリップチップ方式で実装される回路基板において、電子部品と回路基板との電気的接続を長期にわたって維持することが可能な長期信頼性に優れた回路基板を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路基板は、上面に電子部品が載置される載置部を有し、該電子部品の絶縁基板よりも熱膨張係数が大きい絶縁基体と、前記載置部上に該載置部全体に渡って配置され、電子部品の電極が接続される複数個の接続パッドと、前記各接続パッドに１対１に対応し、前記載置部の表面から内部にかけて形成されている複数個のビア導体と、前記接続パッドとビア導体とを接続する複数個の引き出し線とを有する回路基板であって、前記各ビア導体は、該ビア導体に対応する接続パッドの中心点と電子部品が載置される載置部の中心点とを結ぶ線に垂直な該接続パッドの中心点を通る直線に関して、前記載置部の中心点の反対側に位置することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の回路基板によれば、ビア導体が、そのビア導体に対応する接続パッドと電子部品が載置される載置部の中心点とを結ぶ線に対し垂直方向よりも外側に位置させたことから、電子部品と回路基板を接続する金属バンプの強度が最も弱い位置が電子部品の絶縁基体と回路基板の絶縁基体との熱膨張係数の相異に起因して発生する応力の方向に対し外れた位置となり、その結果、金属バンプの破断が有効に防止され、電子部品と回路基板との電気的接続を長期間にわたって維持することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の回路基板の一実施例を示し、図２はその要部拡大図である。図において、１は回路基板、２は絶縁基体、３は接続パッド、４は前記接続パッドと１対１に対応し、絶縁基体１の表面から内部にかけて形成されたビア導体、５は前記接続パッド３とビア導体４とを接続する引き出し線である。
【００１３】
前記絶縁基体２はその上面に半導体装置等の電子部品が載置、実装される載置部２ａを有しており、該載置部２ａに載置、実装される半導体装置等の電子部品を支持する支持部材として作用する。
【００１４】
前記絶縁基体２はガラス繊維を織り込んだ布にエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ樹脂や、ガラス繊維を織り込んだ布にビスマレイミドトリアジン樹脂を含浸させたビスマレイミドトリアジン樹脂等の電気絶縁材料で形成されており、例えば、ガラスエポキシ樹脂から成る場合であれば、無アルカリガラスから成るガラス繊維を縦横に織り込んで形成したガラス布にエポキシ樹脂前駆体を含浸させるとともに前記前駆体を半硬化させてプリプレグを形成し、これを必要に応じて積層し、その後熱硬化させることによって製作される。
【００１５】
また前記絶縁基体２はその上面で半導体装置等の電子部品が載置、実装される載置部２ａに接続パッド３が形成されており、該接続パッド３には半導体装置等の電子部品が半田等からなる金属バンプを介して接続される。
【００１６】
前記接続パッド３は実装される電子部品の電極と１対１に対応するように絶縁基体２の載置部２ａに配列形成されており、銅等の金属材料から成り、例えば、絶縁基体２の載置部２ａ上に銅箔を熱圧着するとともにその表面に銅めっき層を所定の厚さに被着させ、これを所定の形状にエッチング加工することにより形成される。
【００１７】
前記接続パッド３は円形、楕円形、四角形、多角形等種々の形状に形成され、、特に円形状とすると、その上面に半導体装置等の電子部品を半田等からなる金属バンプを介して接続するとき、金属バンプの特定の部位に応力が集中することがなく分散し、金属バンプの機械的強度を強くすることができる。従って、前記接続パッド３は円形状としておくことが好ましい。
【００１８】
また前記接続パッド３を円形状とした場合、その直径を、これに金属バンプを介して接続される電子部品の接合部の径と同じ乃至それより０．１ｍｍ程度小さいものとしておくと、回路基板の接続パッド３及び電子部品に対する金属バンプの接合強度を略同一となすことができ、金属バンプと回路基板の接続パッド３との接合部または金属バンプと電子部品との接合部においてどちらか一方に応力が集中することはなく、どちらか一方の接合部に剥離等が優先的に発生するのを有効に防止して長期信頼性をより一層優れたものとなすことができる。
【００１９】
更に前記接続パッド３はその露出する表面にニッケル／金や半田（錫−鉛系合金）等の良導電性で半田濡れ性が良好な金属から成るめっき層（図示せず）を電解めっき法や無電解めっき法等によって１μｍ乃至２０μｍの厚みに被着させておくと、接続パッド３への金属バンプの接合接続をより一層容易、かつ確実なものとなすことができる。従って、前記接続パッド３はその露出する表面にニッケル／金や半田（錫−鉛系合金）等の良導電性で半田濡れ性が良好な金属から成るめっき層を電解めっき法や無電解めっき法等によって１μｍ乃至２０μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００２０】
前記絶縁基体２はまたその表面から内部にかけて複数個のビア導体４が形成されており、該ビア導体４の各々は各接続パッド３に対し１対１に対応しており、後述する引出し線５を介して接続パッド３に接続されている。
【００２１】
前記ビア導体４は接続パッド３に接続される電子部品の電極を外部電気回路や絶縁基体２の内部等に形成される配線層に電気的に接続する作用をなす。
【００２２】
前記ビア導体４は、銅等の金属材料から成り、例えば、絶縁基体２にドリル加工やレーザー加工を施すことによりビアホールを形成し、次に従来周知のめっき法及びエッチング法を採用することによってビアホールの内壁に上端を絶縁基体２の上面に導出させた状態で被着させることによって形成される。
【００２３】
前記ビア導体４はそれに対応する接続パッド３に引き出し線５を介して電気的に接続されている。
【００２４】
前記引き出し線５は、銅等の金属から成り、接続パッド３と同様の方法によってビア導体４とそれに対応する接続パッド３とを接続するようにして絶縁基体２に形成される。
【００２５】
なお、前記ビア導体４及び引き出し線５は、絶縁基体２を形成する樹脂と同様のエポキシ樹脂等の樹脂で被覆しておくと、ビア導体４及び引き出し線５の酸化腐蝕を有効に防止することができる。従って、前記ビア導体４及び引き出し線５は、その表面を絶縁基体２を形成する樹脂と同様の樹脂、例えば、エポキシ樹脂等で被覆しておくことが好ましい。
【００２６】
本発明においては、図２に示す如く、ビア導体４を、該ビア導体４と対応する接続パッド３と電子部品が載置される載置部２ａの中心点とを結ぶ線６に対し垂直方向７よりも外側に位置させておくことが重要である。
【００２７】
各接続パッド３に対応するビア導体４を、該ビア導体４と対応する接続パッド３と電子部品が載置される載置部２ａの中心点とを結ぶ線６に対し垂直方向７または垂直方向７よりも外側に位置させておくと、電子部品と回路基板１の接続パッド３とを接続する半田等からなる金属バンプの強度が最も弱い位置、即ち、回路基板１の接続パッド３と引き出し線５との接続部分の位置が電子部品と回路基板１との間に両者の熱膨張係数の相異に起因して発生する応力の作用方向に対し外れた位置となり、その結果、金属バンプの破断が有効に防止され、電子部品と回路基板１との電気的接続を長期間にわたって維持することが可能となる。
【００２８】
従って、前記各ビア導体４は、該ビア導体４に対応する接続パッド３と電子部品が載置される載置部２ａの中心点とを結ぶ線６に対し垂直方向７または垂直方向７よりも外側に位置させておく必要がある。
【００２９】
また、前記接続パッド３とビア導体４とを接続する引き出し線５は、その幅が５０μｍ未満となると接続パッド３との接触部分が小さくなって電気抵抗が増大し、回路基板１の電気特性が劣化するおそれがあり、１５０μｍを超えると、金属バンプが引き出し線５上に多量に流入し、金属バンプのボリューム不足等を生じ易くなる。従って、前記引き出し線５は、その幅を５０μｍ〜１５０μｍの範囲とすることが好ましく、かつ上記範囲内で、対応する接続パッド３の直径の１／２以下としておくことが好ましい。
【００３０】
なお、本発明は上述の実施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。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の回路基板によれば、各ビア導体が、該ビア導体に対応する接続パッドの中心点と電子部品が載置される載置部の中心点とを結ぶ線に垂直な該接続パッドの中心点を通る直線に関して、前記載置部の中心点の反対側に位置させたことから、電子部品と回路基板を接続する金属バンプの強度が最も弱い位置が電子部品の絶縁基体と回路基板の絶縁基体との熱膨張係数の相異に起因して発生する応力の方向に対し外れた位置となり、その結果、金属バンプの破断が有効に防止され、電子部品と回路基板との電気的接続を長期間にわたって維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回路基板の一実施例を示す平面図である。
【図２】図１に示す回路基板の要部拡大図である。
【符号の説明】
１・・・・回路基板
２・・・・絶縁基体
３・・・・接続パッド
４・・・・ビア導体
５・・・・引き出し線
【図１】
0004084508.tif 000002
【図２】
0004084508.tif 000003