(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の上面に複数の電子部品接続パッドおよび該電子部品接続パッドを一定の間隔で取り囲む開口部を有する接地導体を被着させるとともに、それらの上に前記電子部品接続パッドの中央部を円形に露出させる開口部を有する耐半田樹脂層を被着させて成る配線基板であって、前記電子部品接続パッドは、その最も近接するもの同士の相対向する側が互いに平行となるように円の一部を切り欠いた形状であることを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を搭載するために用いられる配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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は、例えばガラス−エポキシ板等から成る絶縁板やエポキシ樹脂等から成る絶縁層を複数層積層して成る絶縁基板の内部に銅から成る複数の配線導体が配設されている。また、絶縁基板の上面には内部の配線導体に電気的に接続された銅から成る円形の電子部品接続パッドが複数個被着形成されており、この電子部品接続パッドに電子部品の電極が半田を介して電気的に接続される。他方、絶縁基板の下面には内部の配線導体に電気的に接続された外部接続パッドが複数個被着形成されており、この外部接続パッドは外部電気回路基板の配線導体に半田を介して接続される。さらに、絶縁基板の上面には電子部品接続パッドを一定の間隔で取り囲む開口部を有する銅から成る接地導体が被着されており、この接地導体により配線導体に対する電磁シールドやインピーダンス整合がなされている。またさらに、絶縁基板の上面には電子部品接続パッドの中央部を円形に露出させる開口部を有するとともに電子部品接続パッドの外周部および接地導体を覆う耐半田樹脂層が被着されており、この耐半田樹脂層で電子部品接続パッドの外周部を押さえることにより電子部品接続パッドと絶縁基板との接合が強固なものとなり、かつ接地導体を覆うことで電子部品接続パッドと接地導体との半田を介した電気的な短絡を防止している。
【０００３】
そして、この配線基板は、電子部品接続パッドに電子部品の電極を半田を介して接続して電子部品を搭載することにより電子装置となり、この電子装置は外部接続パッドを外部電気回路基板の配線導体に半田を介して接続することにより外部電気回路基板に実装される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら近時、半導体素子等の電子部品は、その電極の配置が高密度化してきており、それに伴ってそのような電子部品が搭載される配線基板においても電子部品接続パッドが高密度で配置されるようになってきている。そのため、絶縁基板の上面における電子部品接続パッド同士の間隔が狭くなり、その間に電子部品接続パッドを取り囲む接地導体を十分な幅で形成することが困難となってきた。その結果、絶縁基板の上面に被着させた接地導体による電磁シールドや特性インピーダンスの整合等を良好に行なうことができなくなるとともに接地導体のインダクタンスが高いものとなり、搭載する電子部品に誤動作を発生させてしまうという問題点を有していた。
【０００５】
また、絶縁基板の上面に形成された電子部品接続パッドの径を小さくすることにより電子部品接続パッド同士の間隔を広いものとし、その間に電子部品接続パッドを取り囲む接地導体を大きな幅で設けることも考えられるが、電子部品接続パッドの径を小さいものとした場合、電子部品接続パッドの中央部に電子部品の電極との接続のために必要な面積を露出させるためには、絶縁基板の上面に被着させた耐半田樹脂層が電子部品接続パッドの外周部を覆う幅を極めて狭いものとする必要があり、その結果、電子部品接続パッドの絶縁基板に対する接合強度が低下して電子部品接続パッドに剥離が発生しやすくなってしまうという問題点を有していた。
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、電子部品接続パッドを高密度に配置したとしても、電子部品接続パッド同士の間に接地導体を大きな幅で設けることができ、その結果、搭載する電子部品を正常に作動させることが可能であるとともに、電子部品接続パッドの外周部を耐半田樹脂層で十分な幅で押さえて電子部品接続パッドが絶縁基板から剥離することを有効に防止することが可能な配線基板を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、絶縁基板の上面に複数の電子部品接続パッドおよび電子部品接続パッドを一定の間隔で取り囲む開口部を有する接地導体を被着させるとともに、それらの上に電子部品接続パッドの中央部を円形に露出させる開口部を有する耐半田樹脂層を被着させて成る配線基板であって、電子部品接続パッドは、その最も近接するもの同士の相対向する側が互いに平行となるように円の一部を切り欠いた形状であることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の配線基板によれば、電子部品接続パッドは、その最も近接するもの同士の相対向する側が互いに平行となるように円の一部を切り欠いた形状としたことから、電子部品接続パッド同士の間隔を切り欠きの分だけ広いものとすることができ、その間に接地導体をその分だけ大きな幅で形成することができる。したがって、接地導体による電磁シールドや特性インピーダンスの整合等を良好に行なうことができるとともに接地導体のインダクタンスを低いものとすることができ、その結果、搭載する電子部品を正常に作動させることができる。また、電子部品接続パッドは、その一部が切り欠かれているだけなので、切り欠き以外の部分ではその外周部が耐半田樹脂層により十分な幅で押さえられ、それにより電子部品接続パッドと絶縁基板とを強固に接合して電子部品接続パッドに剥離が発生することを有効に防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明を半導体素子を搭載するための配線基板に適用した場合の実施の形態の一例を示す断面図であり、図２は図１に示す配線基板の一部部材を除いた要部上面図である。これらの図において、１は絶縁基板、８は電子部品接続パッド、１１は接地導体、１２は耐半田樹脂層である。
【００１０】
絶縁基板１は、電子部品１３を支持する支持部材として機能し、一辺の長さが５〜５０ｍｍ程度の略四角平板であり、本例では、板状の絶縁板１ａと、その上下面に被着された複数の絶縁層１ｂとから形成されている。
【００１１】
絶縁板１ａは、絶縁基板１に必要な強度を付与するとともに絶縁基板１に反りが発生することを防止する機能を有し、ガラス繊維を縦横に織り込んだガラスクロス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、その上下面には銅箔から成る配線導体２ａが被着形成されている。また、絶縁板１ａは、その上面から下面にかけて直径が０．１〜１ｍｍ程度の複数のスルーホール３が形成されており、スルーホール３の内壁には銅めっき膜から成るスルーホール導体４が被着形成されている。そして、その上下面に被着された配線導体２ａ同士がスルーホール導体４を介して互いに電気的に接続されている。
【００１２】
このような絶縁板１ａは、ガラスクロスに未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートを熱硬化させた後、その上面から下面にかけてスルーホール３用のドリル加工を施すことにより製作される。
【００１３】
また、絶縁板１ａの上下面に被着された配線導体２ａは、絶縁板１ａ用の未硬化シートの上下全面に厚みが３〜５０μｍ程度の銅箔を被着しておくとともに、その未硬化シートを硬化させた後、その上下面に被着された銅箔を従来周知のフォトリソグラフィー技術を用いて所定のパターンにエッチング加工することにより形成される。さらに、スルーホール導体４は、絶縁層１ａにスルーホール３を穿設した後、このスルーホール３の内周壁に周知の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。
【００１４】
また、絶縁板１ａは、そのスルーホール３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５が充填されている。樹脂柱５は、スルーホール３を塞ぐことによりスルーホール３の直上および直下に絶縁層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スルーホール３の内部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５を含む絶縁板１ａの上下面に絶縁層１ｂが積層されている。
【００１５】
絶縁板１ａの上下面に積層された絶縁層１ｂは、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り、それぞれの厚みが１０〜８０μｍ程度であり、各絶縁層１ｂの上面から下面にかけて直径が２０〜１００μｍの貫通孔６を有している。そして、その貫通孔６の内部には銅めっきから成る貫通導体７が充填されているとともに、その上面には銅めっき膜から成る配線導体２ｂが被着形成されている。
【００１６】
これらの絶縁層１ｂは、配線導体２ｂ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、下層の配線導体２ａまたは２ｂと上層の配線導体２ｂとを貫通孔６の内に形成された貫通導体７を介して電気的に接続することにより立体的な高密度配線を形成可能としている。
【００１７】
このような絶縁層１ｂは、従来周知のドクターブレード法を採用して形成した、絶縁層１ｂ用の未硬化の熱硬化性樹脂フィルムを配線導体２ａが被着された絶縁板１ａの上下面に貼着し、それを熱硬化させるとともに炭酸ガスレーザやＵＶレーザ、エキシマレーザ等のレーザ加工により貫通孔６を形成し、さらに、絶縁層１ｂ上に配線導体２ｂを、貫通孔６の内部に貫通導体７を形成した後、同様にして上層の絶縁層１ｂを順次積み重ねることによって形成される。
【００１８】
なお、絶縁層１ｂ用の熱硬化性樹脂フィルムは、例えばエポキシ樹脂と熱可塑性樹脂、エラストマー、無機絶縁性フィラーに溶剤等を添加した混合物を混練して液状ワニスを得、この液状ワニスをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の離型シート上に塗布し、それを６０〜１００℃の温度で乾燥することによりフィルム状に成形される。
【００１９】
また、配線導体２ａおよび貫通導体７は、絶縁層１ｂの表面および貫通孔６の内壁を過マンガン酸塩類水溶液等の粗化液に浸漬して粗化した後、無電解めっき用のパラジウム触媒の水溶液に浸漬して絶縁層１ｂの表面および貫通孔６の内壁にパラジウム触媒を付着させ、しかる後、硫酸銅およびロッセル塩、ホルマリン、ＥＤＴＡナトリウム塩、安定剤等から成る無電解銅めっき液に約３０分間浸漬して厚みが１〜２μｍ程度の無電解銅めっきを析出させ、次に、その無電解銅めっき上に耐めっき樹脂を被着し露光、現像により耐めっき樹脂に配線導体２ｂおよび貫通導体７に対応するパターン形状の開口部を形成し、さらに、硫酸および硫酸銅５水和物、塩素、光沢剤等から成る電解銅めっき液に数Ａ／ｄｍ2の電流を印加しながら数時間浸漬することにより開口部内に露出した無電解銅めっき層上に電解銅めっきを被着した後、水酸化ナトリウムで耐めっき樹脂層を剥離し、そして、耐めっき樹脂層を剥離したことにより露出する無電解銅めっきを硫酸および過酸化水素水等の硫酸系水溶液によりエッチング除去することにより形成される。
【００２０】
なお、配線導体２ｂの厚みは、高速の信号を伝達させるという観点からは３μｍ以上であることが好ましく、配線導体２ｂ絶縁層１ｂに被着形成する際に配線導体２ｂに大きな応力を残留させず、配線導体２ｂが絶縁層１ｂから剥離しにくいものとするためには５０μｍ以下としておくことが好ましい。
【００２１】
また、絶縁基板１の上面側の最表層の絶縁層１ｂには、電子部品１３の電極が電気的に接続される複数の電子部品接続パッド８が被着形成されており、他方、絶縁基体１の下面側の最表層の絶縁層１ｂには外部の電気回路基板の配線導体に電気的に接続される複数の外部接続パッド９が被着形成されている。そして、電子部品接続パッド８には電子部品１３の電極が半田バンプ１０ａを介して接続され、また外部接続パッド９には外部接続パッド９を外部電気回路基板の配線導体に接続するための半田バンプ１０ｂが取着されている。なお、電子部品接続パッド８および外部接続パッド９の露出する表面には、電子部品接続パッド８および外部接続パッド９の酸化腐蝕を防止するとともに電子部品接続パッド８および外部接続パッド９と半田バンプ１０ａ、１０ｂとの接続を良好とするために、半田との濡れ性が良好で耐腐蝕性に優れたニッケル、金等のめっき層が被着されている。
【００２２】
また、半田バンプ１０ａ、１０ｂは、例えば鉛−錫合金や錫−亜鉛合金、錫−銀−ビスマス合金等の半田材料より形成されている。
【００２３】
さらに、絶縁基板１の上面側の最表層の絶縁層１ｂには、電子部品接続パッド８を一定の間隔で取り囲む開口部１１ａを有する接地導体１１が被着形成されている。この接地導体１１は、配線導体２ｂを電磁的にシールドするとともに配線導体２ｂの特性インピーダンスを整合させる機能を有する。なお、これらの電子部品接続パッド８および外部接続パッド９および接地導体１１は、配線導体２ｂと同様に銅めっき膜から成り、配線導体２ｂと同様の方法によって形成される。
【００２４】
さらにまた、電子部品接続パッド８および接地導体１１が被着された絶縁基板１の上面には、電子部品接続パッド８の中央部を円形に露出させる開口部１２ａを有するとともに電子部品接続パッド８の外周部および接地導体１１を覆う耐半田樹脂層１２が被着形成されている。耐半田樹脂層１２は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカ等の無機物粉末を含有させて成り、電子部品接続パッド８の外周部を押さえることにより電子部品接続パッド８と絶縁基板１との接合を強固なものとするとともに、接地導体１１を覆うことにより電子部品接続パッド８と接地導体１１とが半田バンプ１０ａを介して電気的に短絡することを防止する絶縁部材として機能する。
【００２５】
このような耐半田樹脂層１２は、シリカ等の絶縁粉末を含有する未硬化の感光性を有する紫外線硬化および／または熱硬化樹脂フィルムを、電子部品接続パッド８および接地導体１１が被着された絶縁基板１の上面に貼着するとともに、それを電子部品接続パッド８の中央部を円形に露出させる開口部１２ａを有するように露光、現像した後、紫外線硬化および／または熱硬化させることにより形成される。
【００２６】
そして、本発明においては、図２に耐半田樹脂層１２を除いた要部上面図で示すように、電子部品接続パッド８は、その最も近接するもの同士の相対向する側が互いに平行となるように円の一部を切り欠いた形状となっており、そのことが重要である。なお、この図２においては、図示されていない耐半田樹脂層１２の開口部１２ａを点線で示している。このように電子部品接続パッド８の最も近接するもの同士の相対向する側が互いに平行となるように円の一部を切り欠いた形状としたことから、切り欠きの分だけ電子部品接続パッド８同士の間隔を広いものとすることができる。したがって、電子部品接続パッド８同士の間に接地導体１１を広い幅で設けることができる。その結果、接地導体１１により配線導体２ｂの電磁シールドやインピーダンス整合を良好に行なうことができるとともに電源導体１１のインダクタンスを低いものとすることができ、搭載する電子部品１３を正常に作動させることができる。また、電子部品接続パッド８は、その一部が切り欠かれているだけなので、切り欠き以外の部分ではその外周部が耐半田樹脂層１２により十分な面積で押さえられ、それにより電子部品接続パッド８と絶縁基板１との接合を強固なものとして電子部品接続パッド８が絶縁基板１から剥離することを有効に防止することができる。なお、電子部品接続パッド８は、その切り欠きの大きさが円周の１／１２未満であると、電子部品接続パッド８同士の間隔を十分に広いものとすることが困難となる傾向にあり、１／６を超えると、電子部品接続パッド８の外周部を耐半田樹脂層１２により十分な面積で押さえることが困難となる傾向にある。したがって、電子部品接続パッド８は、その切り欠きの大きさを円周の１／１２〜１／６の範囲としておくことが好ましい。
【００２７】
かくして、本発明の配線基板によれば、絶縁基板１の上面に電子部品１３をその電極が電子部品接続パッド８に半田バンプ１０ａを介して電気的に接続されるようにして搭載することによって半導体装置となる。そして、その半導体装置の下面の外部接続パッド９を半田バンプ１０ｂを介して外部電気回路基板の配線導体に電気的に接続することによって外部電気回路基板に実装される。
【００２８】
なお、本発明の配線基板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。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、電子部品接続パッドは、その最も近接するもの同士の相対向する側が互いに平行となるように円の一部を切り欠いた形状としたことから、電子部品接続パッド同士の間隔を切り欠きの分だけ広いものとすることができ、その間に接地導体をその分だけ大きな幅で形成することができる。したがって、接地導体による電磁シールドや特性インピーダンスの整合等を良好に行なうことができるとともに接地導体のインダクタンスを低いものとすることができ、その結果、搭載する電子部品を正常に作動させることができる。また、電子部品接続パッドは、その一部が切り欠かれているだけなので、切り欠き以外の部分ではその外周部が耐半田樹脂層により十分な幅で押さえられ、それにより電子部品接続パッドと絶縁基板とを強固に接合して電子部品接続パッドに剥離が発生することを有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す配線基板の一部の部材を除いた要部上面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・絶縁基板
８・・・・・・・・・電子部品接続パッド
１１・・・・・・・・接地導体
１１ａ・・・・・・・接地導体１１に設けた開口部
１２・・・・・・・・耐半田樹脂層
１２ａ・・・・・・・耐半田樹脂層１２に設けた開口部
【図１】
0003801934.tif 000002
【図２】
0003801934.tif 000003