(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基体用のセラミックグリーンシートを準備するとともに、該セラミックグリーンシートにメタライズビア導体を設けるための、少なくとも前記セラミックグリーンシートの主面から厚み方向の中央部にかけて縦断面における幅が一定である複数の貫通孔を、前記主面側を打抜き開始面側とした打抜き加工により穿孔する工程と、前記貫通孔内にメタライズビア導体用の金属ペーストを前記貫通孔の打抜き終了面側から充填する工程と、前記貫通孔内に前記金属ペーストが充填された前記セラミックグリーンシートを焼成して、前記貫通孔内にメタライズビア導体が配設された絶縁基体を得る工程と、前記絶縁基体の前記貫通孔の打抜き開始面側の表面に露出した前記メタライズビア導体の端面に半田バンプを取着する工程とを具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子等の電子部品がフリップチップ接続により搭載される配線基板の製造方法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フリップチップ接続により搭載するための配線基板は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成る複数の絶縁層を積層して成り、上面中央部に電子部品が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、絶縁基体上面の搭載部に被着形成され、電子部品の電極が半田バンプを介して接続される電子部品接続用メタライズパッドと、この電子部品接続用メタライズパッドが被着形成された絶縁層を貫通し、電子部品接続用メタライズパッドに接続するように設けられたメタライズビア導体と、このメタライズビア導体に接続され、絶縁基体の内部に配設された内部メタライズ配線導体と、絶縁基体の側面や下面に被着され、内部メタライズ配線導体に接続された外部接続用メタライズパッドとから構成されており、絶縁基体の上面の搭載部に被着形成された電子部品接続用メタライズパッドに電子部品の各電極を半田バンプを介して接続し、しかる後、絶縁基体と電子部品との間にアンダーフィルと呼ばれる樹脂充填材を充填し、最後に絶縁基体上面に電子部品を覆うようにして樹脂封止材や金属キャップを取着させることによって製品としての電子装置となる。
【０００３】
この配線基板は、絶縁基体用の複数のセラミックグリーンシートを準備するとともにこれらのセラミックグリーンシートにメタライズビア導体を配設するための貫通孔を打抜き加工により穿孔し、しかる後、これらのセラミックグリーンシートに設けた貫通孔内にメタライズビア導体用の金属ペーストを充填するとともに、各セラミックグリーンシートに電子部品接続用メタライズパッドとなる金属ペーストや内部メタライズ配線導体となる金属ペーストや外部接続用メタライズパッドとなる金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して所定パターンに印刷塗布し、最後にこれらのセラミックグリーンシートを上下に積層するとともに高温で焼成することによって製作される。
【０００４】
なお、セラミックグリーンシートに打抜き加工により貫通孔を設ける場合、貫通孔の内壁の打抜き開始面側は剪断面となり略均一な径となるが、貫通孔の打抜き終了面側では破断面となるため開口部に欠け等が発生しやすく、不均一な径となる。
【０００５】
しかしながら、近時の電子部品の小型化に伴い、電子部品の各電極は、その直径が100μｍ以下の小さなものとなってきているとともにそのピッチ（配設間隔）が200μｍ以下の狭いものとなってきており、これに対応して配線基板の電子部品接続用メタライズパッドもその直径が100μｍ以下と小さく、かつそのピッチが200μｍ以下と狭いものが要求されるようになってきた。
【０００６】
ところが、絶縁基体の上面に直径が100μｍ以下と小さく、かつピッチが200μｍ以下と狭い電子部品接続用メタライズパッドをスクリーン印刷法により正確に設けることは、スクリーン印刷の精度の限界により極めて困難である。
【０００７】
そこで、絶縁基体の上面の搭載部から電子部品接続用メタライズパッドを除去し、メタライズビア導体を絶縁基体の上面の搭載部に露出させ、この露出したメタライズビア導体に電子部品の電極を半田バンプを介して接続する方法が採られるようになってきている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、絶縁基体の上面の搭載部に露出したメタライズビア導体に電子部品の各電極を半田バンプを介して接続するには、まず、例えば鉛−錫から成る半田バンプをメタライズビア導体の露出端面に予め接合させておき、次に半導体素子の電極をこの半田バンプ上に当接させるとともに半田バンプを過熱して溶融させることにより、メタライズビア導体に半導体素子の各電極を半田バンプを介して接続する方法が採用されている。
【０００９】
しかしながら、従来の配線基板においては、メタライズビア導体が充填された貫通孔の打抜き終了面側が搭載部側となるようにメタライズビア導体が配設されており、そのためメタライズビア導体の露出する端面の径がばらついたものとなっており、この径がばらついたメタライズビア導体の端面に半田バンプを接合すると、半田バンプの高さに大きなばらつきが発生しやすく、そのため、半田バンプ上に電子部品の電極を当接させる際に半田バンプと電子部品の電極とが良好に当接せずに、その結果、電子部品の電極とメタライズビア導体とを半田バンプを介して正常に接続することが困難であるという問題点を有していた。
【００１０】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、絶縁基体の搭載部に露出するメタライズビア導体の端面の径にばらつきがなく、メタライズビア導体の端面に均一な高さの半田バンプを形成可能な配線基板の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板の製造方法は、絶縁基体用のセラミックグリーンシートを準備するとともに、該セラミックグリーンシートにメタライズビア導体を設けるための、少なくとも前記セラミックグリーンシートの主面から厚み方向の中央部にかけて縦断面における幅が一定である複数の貫通孔を、前記主面側を打抜き開始面側とした打抜き加工により穿孔する工程と、前記貫通孔内にメタライズビア導体用の金属ペーストを前記貫通孔の打抜き終了面側から充填する工程と、前記貫通孔内に前記金属ペーストが充填された前記セラミックグリーンシートを焼成して、前記貫通孔内にメタライズビア導体が配設された絶縁基体を得る工程と、前記絶縁基体の前記貫通孔の打抜き開始面側の表面に露出した前記メタライズビア導体の端面に半田バンプを取着する工程とを具備することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の配線基板の製造方法によれば、絶縁基体用のセラミックグリーンシートに穿孔された貫通孔内にメタライズビア導体用の金属ペーストを前記貫通孔の打抜き終了面側から充填するとともに、この金属ペーストが充填された絶縁基体用のセラミックグリーンシートを焼成して、貫通孔内にメタライズビア導体が配設された絶縁基体を得、しかる後、前記絶縁基体の前記貫通孔の打抜き開始面側の表面に露出した前記メタライズビア導体の端面に半田バンプを取着することから、絶縁基体の表面に露出したメタライズビア導体の端面の径にばらつきが発生することはなく、このメタライズビア導体の端面に略均一な高さの半田バンプを形成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面を基に詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の製造方法が適用される配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、１は絶縁基体、２はメタライズビア導体、３は内部メタライズ配線導体、４は外部接続用メタライズパッドである。
【００１５】
絶縁基体１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・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質焼結体・ガラスセラミックス等の電気絶縁材料から成る２つの絶縁層１ａ・１ｂが焼結一体化されて成り、その上面中央部には、半導体素子５が搭載される搭載部Ａを有しており、搭載部Ａには電子部品としての半導体素子５が搭載される。
【００１６】
また絶縁基体１には、絶縁層１ａを貫通して搭載部Ａに露出する複数のメタライズビア導体２、絶縁層１ａと１ｂとの間でメタライズビア導体２に接続されるとともに絶縁基体１側面に導出する内部メタライズ配線導体３、および内部メタライズ配線導体２に接続され絶縁基体１の側面から下面にかけて導出する外部接続用メタライズパッド４が配設されている。
【００１７】
メタライズビア導体２は、タングステン・モリブデン・銅・銀・銀−パラジウム等の金属粉末の焼結体から成り、半導体素子５の電極を内部メタライズ配線導体３に電気的に接続する機能を有し、その露出した端面にはメタライズビア導体２と半導体素子５の各電極とを接続するための半田バンプ６が接合されている。
【００１８】
なお、メタライズビア導体２の露出した端面にはメタライズビア導体２と半田バンプ６との接合を容易かつ強固なものとするために、通常であれば、１〜10μｍの厚みのニッケルめっき層と0.01〜３μｍ程度の厚みの金めっき層とが順次被着されている。
【００１９】
絶縁基体１の内部に配設されたメタライズ内部配線導体３は、タングステン・モリブデン・銅・銀・銀−パラジウム等の金属粉末の焼結体から成り、メタライズビア導体２を外部接続用メタライズパッド４に電気的に接続する機能を有し、その一端がメタライズビア導体２に、他端が外部接続用メタライズパッド４に接続されている。
【００２０】
また、絶縁基体１の側面から下面にかけて配設された外部接続用メタライズパッド４は、タングステン・モリブデン・銅・銀・銀−パラジウム等の金属粉末の焼結体から成り、内部メタライズ配線導体３を外部電気回路に接続する機能を有し、その一端が内部メタライズ配線導体３に接続されており、他端側は図示しない外部電気回路基板の配線導体に図示しない半田バンプや外部リード端子を介して接続される。
【００２１】
そして、この配線基板によれば、絶縁基体１の上面の搭載部Ａに導出したメタライズビア導体２に半導体素子５の各電極を半田バンプ６を介して接続し、しかる後、絶縁基体１と半導体素子５との間に図示しないアンダーフィルを充填するとともに絶縁基体１の上面に半導体素子５を覆うようにして図示しない樹脂性封止材あるいは金属製蓋体を取着することによって、製品としての半導体装置となる。
【００２２】
次に、上述の配線基板の製造方法について説明する。
【００２３】
先ず、図２（ａ）に断面図で示すように、焼成することによってそれぞれ絶縁基体１の絶縁層１ａ・１ｂとなる２枚のセラミックグリーンシート11ａ・11ｂを準備するとともに、セラミックグリーンシート11ａにメタライズビア導体２を配設するための貫通孔Ｈを設ける。
【００２４】
セラミックグリーンシート11ａ・11ｂは、例えば絶縁層１ａ・１ｂが酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、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製作される。
【００２５】
また、セラミックグリーンシート11ａに貫通孔Ｈを設けるには、従来周知の打抜き法が採用される。このとき、貫通孔Ｈの打抜き開始面側は打抜き金型の打抜きピンの径に応じた略均一な開口径となるとともに、貫通孔Ｈの打抜き終了面側はバリや欠け等が発生して径大となり、かつその開口径がばらついたものとなる。
【００２６】
次に、図２（ｂ）に断面図で示すように、セラミックグリーンシート11ａに設けた貫通孔Ｈの内部にメタライズビア導体２用の金属ペースト12を従来周知の充填法を採用して貫通孔Ｈの打抜き終了面側から充填するとともに、セラミックグリーンシート11ｂの上下面および側面に内部メタライズ配線導体３および外部接続用メタライズパッド４となる金属ペースト13・14を従来周知のスクリーン印刷法を採用して所定パターンに印刷塗布する。
【００２７】
このとき、径大となった貫通孔Ｈの打抜き終了面側から金属ペースト12を埋め込むことにより、貫通孔Ｈ内に金属ペースト12を良好に充填するとこができるとともに、貫通孔Ｈの打抜き開始面側の開口周辺に不要な金属ペーストが付着するのを有効に防止することができる。
【００２８】
なお、メタライズビア導体２・メタライズ内部配線導体３・外部接続用メタライズパッド４となる金属ペーストは、絶縁基体１が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、タングステンやモリブデン等の高融点金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤を添加混合してペースト状としたものが用いられる。
【００２９】
次に、図２（ｃ）に断面図で示すように、金属ペースト12が充填されたセラミックグリーンシート11ａと金属ペースト13・14が印刷塗布されたセラミックグリーンシート11ｂとを上下に積層して積層体となすとともに、これらを還元雰囲気中約1600℃の温度で焼成してセラミックグリーンシート11ａ・11ｂをそれぞれ絶縁基体１の絶縁層１ａ・１ｂとなし、金属ペースト12・13・14をそれぞれメタライズビア導体２・内部メタライズ配線導体３・外部接続用メタライズパッド４となすことにより、メタライズビア導体２が貫通孔Ｈの打抜き開始面側の端面を絶縁基体１の表面、この例では上面に露出させるように配設された配線基板を得る。このとき、メタライズビア導体２は、貫通孔Ｈの打抜き開始面側の端面を絶縁基体１の上面に露出させるようにして配設されているので、絶縁基体１の上面に露出する端面の径が略均一なものとなる。
【００３０】
最後に、図２（ｄ）に断面図で示すように、絶縁基体１の上面に露出したメタライズビア導体２の端面にニッケルめっきおよび金めっきを順次施すとともに、このメタライズビア導体２の端面に半田バンプ６を溶融させて接合することにより、半田バンプ６付きの配線基板が完成する。このとき、絶縁基体１の上面に露出したメタライズビア導体２の端面の径が略均一であることから、半田バンプ６の高さを略均一なものとすることができ、その結果、得られる配線基板のメタライズビア導体２の端面に接合させた半田バンプ６を介して、半導体素子５の各電極をメタライズビア導体２に正常に接続させることができる。
【００３１】
なお、本発明は上述の実施の形態の一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、上述の実施の形態の例では、絶縁基体１をセラミックグリーンシート11ａ・11ｂを積層して２層の絶縁層１ａ・１ｂから成るものとしたが、絶縁基体１を単層のセラミックグリーンシートにより単層の絶縁層から成るものとしてもよく、その場合にも、絶縁基体（絶縁層）の貫通孔の打抜き開始面側の表面に露出したメタライズビア導体の端面に半田バンプを取着することにより、半田バンプの高さを略均一なものとすることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の配線基板の製造方法によれば、絶縁基体用のセラミックグリーンシートに穿孔された貫通孔内にメタライズビア導体用の金属ペーストを前記貫通孔の打抜き終了面側から充填するとともに、この金属ペーストが充填された絶縁基体用のセラミックグリーンシートを焼成して、貫通孔内にメタライズビア導体が配設された絶縁基体を得、しかる後、前記絶縁基体の前記貫通孔の打抜き開始面側の表面に露出した前記メタライズビア導体の端面に半田バンプを取着することから、絶縁基体の上面に露出したメタライズビア導体の端面の径にばらつきが発生することはなく、このメタライズビア導体の端面に略均一な高さの半田バンプを形成することができる。したがって、メタライズビア導体の端面に取着された半田バンプを介して電子部品の各電極とメタライズビア導体とを正常に接続することが可能な配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法によって製作される配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ図１に示す配線基板の製造方法を説明するための工程毎の断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・絶縁基体
１ａ、１ｂ・・・・絶縁層
２・・・・・・・・メタライズビア導体
３・・・・・・・・内部メタライズ配線導体
４・・・・・・・・外部接続用メタライズパッド
５・・・・・・・・半導体素子
６・・・・・・・・半田バンプ
11ａ、11ｂ・・・・絶縁基体１用のセラミックグリーンシート
12・・・・・・・・メタライズビア導体２用の金属ペースト
【図１】
0003762282.tif 000002
【図２】
0003762282.tif 000003