JP5970317B2 - 配線基板および電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電子部品が搭載される配線基板および電子装置に関するものである。

従来から、半導体素子，撮像素子，発光素子，コンデンサ，コイル，抵抗および振動子等の電子部品を搭載するための配線基板としては、絶縁基板、および導体パターンを含む導体電極を有するものが知られている。このような構成の配線基板は、例えば特許文献１に開示されている。

例えば、絶縁基板に導体電極を所定パターンに被着させるとともに、導体電極の上面に、銅、ニッケル等からなる主導体層を被着させ、さらに金から成る被覆金属層を被着させた構造のものが知られている。

特開平8−102580号公報

上述の配線基板において、例えば主導体層の外縁において被覆金属層の被着が充分でなく、主導体層の外縁が露出する場合がある。このように主導体層の外縁が露出していると、主導体層を構成する元素が主導体層の露出している箇所で大気中の水分等と接触し、主導体層が腐食されて溶出して、被覆金属層上に主導体層の構成成分が付着することがある。このように被覆金属層上に主導体層の構成成分が付着すると、フリップチップ実装性、ワイヤボンディング実装性、はんだ濡れ性等が低下してしまい、導体電極に対する電子部品の電気的および機械的な接続の信頼性の低下、電子部品の搭載時における歩留まりの低下等を招くという問題を有することがあった。

本発明の一つの態様による配線基板は、絶縁基板と、絶縁基板上に設けられた導体電極と、導体電極上に設けられた主導体層と、主導体層を覆うように主導体層上に設けられた被覆金属層と、主導体層が被覆金属層から露出された露出部を有しており、露出部に形成された腐食防止層とを備えており、腐食防止層は錯体からなり、錯体は、主導体層を構成する元素のシアン化物を主成分とする。

本発明の他の態様によれば、電子装置は、上記構成の配線基板と、配線基板に搭載された電子部品とを備えている。

本発明の一つの態様による配線基板は、絶縁基板と、絶縁基板上に設けられた導体電極と、導体電極上に設けられた主導体層と、主導体層を覆うように主導体層上に設けられた被覆金属層と、主導体層が被覆金属層から露出された露出部を有しており、露出部に形成された腐食防止層とを備えており、腐食防止層は錯体からなり、錯体は、主導体層を構成する元素のシアン化物を主成分とする。これらによって、被覆金属層が主導体層を覆うように主導体層上に設けられて、主導体層が被覆金属層から露出された露出部を有していても、主導体層の露出部に腐食防止層が形成されているため、主導体層の露出部が大気中の水分等と接触し難いものとなり、主導体層が腐食されにくくなり、被覆金属層上に主導体層の構成成分が付着しにくいものとなって、導体電極に対する電子部品の電気的および機械的な接続の信頼性が向上された配線基板を得ることが可能となるものである。

本発明の他の態様によれば、電子装置は、上記構成の配線基板を備えていることによって、電子部品の実装信頼性に関して向上されている。

（ａ）は本発明の実施形態における配線基板を示す縦断面図であり、（ｂ）は図１（ａ）に示された配線基板のＡ部を拡大して示す縦断面図である。 本発明の実施形態における配線基板の変形例の要部を拡大して示す縦断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。

図１、図２を参照して本発明の実施形態における配線基板について説明する。本実施形態における配線基板１は、絶縁基板２と、絶縁基板２上に設けられた導体電極３と、導体電極３上に設けられた主導体層４と、被覆金属層５と、腐食防止層６とを備えている。

絶縁基板２は、例えば半導体素子，撮像素子，発光素子，センサ素子，容量素子，コイル，抵抗および振動子等の電子部品が上面に搭載され、例えば、酸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，窒化アルミニウム質焼結体，窒化珪素質焼結体，ガラスセラミックス焼結体等の電気絶縁性セラミックス、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，アクリル樹脂，フェノール樹脂，ポリエステル樹脂、および四フッ化エチレン樹脂を始めとするフッ素系樹脂等の樹脂（プラスティックス）から成る略四角形の絶縁層を複数上下に積層して形成されている。なお、絶縁基板２は単層にて形成されていてもよい。

絶縁基板２は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３），シリカ（ＳｉＯ_２），カルシア（ＣａＯ）およびマグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤および溶媒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またはカレンダーロール法等を採用してシート状に成形することによってセラミックグリーンシートを得て、次に、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜きまたはレーザー加工を施すとともに必要に応じて複数枚積層し、高温（約１５００〜１８００℃）で焼成することによって製作される。

また、絶縁基板２が、例えば樹脂から成る場合は、所定の形状に成形できるような金型を用いて、トランスファーモールド法またはインジェクションモールド法等によって成形することによって形成することができる。また、例えばガラスエポキシ樹脂のように、ガラス繊維から成る基材に樹脂を含浸させたものであってもよい。この場合は、ガラス繊維から成る基材にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させ、このエポキシ樹脂前駆体を所定の温度で熱硬化させることによって形成することができる。

この絶縁基板２において、上面または下面に導体パターンを含む導体電極３が設けられており、また電子部品が搭載される上面から下面の導体電極３にかけてビアホール導体、スルーホール導体等の貫通導体を含む配線導体が被着形成されている。導体電極３および配線導体は、絶縁基板２がセラミックスから成る場合は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）等の金属粉末メタライズから成り、絶縁基板２用のセラミックグリーンシートに導体電極３および配線導体用の導体ペーストをスクリーン印刷法等によって所定形状で印刷して、セラミックグリーンシートと同時に焼成することによって、絶縁基板２の所定位置に形成される。内部導体のうち、セラミックグリーンシートを厚み方向に貫通する貫通導体は、導体ペーストを印刷することに
よってセラミックグリーンシートに形成した貫通孔を充填しておけばよい。このような導体ペーストは、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）等の金属粉末に適当な溶剤およびバインダーを加えて混練することによって、適度な粘度に調整して作製される。なお、絶縁基板２との接合強度を高めるために、ガラス、セラミックスを含んでいても構わない。

また、導体電極３および配線導体は、絶縁基板２が樹脂から成る場合には、銅（Ｃｕ），金（Ａｕ），アルミニウム（Ａｌ），ニッケル（Ｎｉ），クロム（Ｃｒ），モリブデン（Ｍｏ），チタン（Ｔｉ）およびそれらの合金等の金属材料から成る。例えば、ガラスエポキシ樹脂から成る樹脂シート上に配線導体の形状に加工した銅箔を転写し、銅箔が転写された樹脂シートを積層して接着剤で接着することによって形成する。樹脂シートを厚み方向に貫通する貫通導体は、導体ペーストの印刷、めっき法によって樹脂シートに形成した貫通孔の内面に被着形成するか、貫通孔を充填して形成すればよい。また、金属箔、金属柱を樹脂から成る絶縁基板２に一体化させたり、絶縁基板２にスパッタリング法，蒸着法等，めっき法等を用いて被着させたりして形成される。

この絶縁基板２の上面または下面に設けられた導体電極３上に主導体層４が設けられている。主導体層４は、導体電極３と後述する被覆金属層５との双方に対する密着性に優れたものが好ましく、例えば銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ），鉄（Ｆｅ）等の金属材料のうち少なくとも１つから成る。主導体層４を設ける手法としては、例えば電解めっき法や無電解めっき法などのめっき法等を用いて銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等が被着され、スパッタリング法，蒸着法等を用いて銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ），鉄（Ｆｅ）等が被着される。

主導体層４上には主導体層４を覆うように被覆金属層５が設けられている。被覆金属層５は、フリップチップ実装性、ワイヤボンディング実装性、はんだ濡れ性等の特性を高めるとともに、主導体層４の酸化腐食を抑制するものが好ましく、例えば金（Ａｕ）等の金属材料から成る。被覆金属層５を設ける手法としては、例えば、電解めっき法や無電解めっき法などのめっき法等を用いて被着させる。

主導体層４は、被覆金属層５から露出された露出部４ａを有しており、露出部４ａが主導体層４の側部に位置すると後述する腐食防止層６の形成時に用いるシアン溶液が露出部４ａに接触しやすく、主導体層４の露出部４ａに腐食防止層６が形成しやすいものとなり、好ましい。

露出部４ａには腐食防止層６が形成されている。これらによって、被覆金属層５が主導体層４を覆うように主導体層４上に設けられて、主導体層４が被覆金属層５から露出された露出部４ａを有していても、主導体層４の露出部４ａに腐食防止層６が形成されているため、主導体層４の露出部４ａが大気中の水分等と接触し難いものとなり、主導体層４が腐食されにくくなり、被覆金属層５上に主導体層４の構成成分が付着しにくいものとなって、フリップチップ実装性、ワイヤボンディング実装性、はんだ濡れ性等が阻害されず、導体電極３に対する電子部品の電気的および機械的な接続の信頼性が向上された配線基板１を得ることが可能となるものである。

腐食防止層６が錯体からなると、錯体は結合力が強く、主導体層４を構成する元素のシアン化物を主成分とする錯体が主導体層４の露出部４ａに被着され、主導体層４の露出部４ａが大気中の水分等と接触するのを防止することができ、主導体層４が腐食され、溶出されにくくなり、被覆金属層５上に主導体層４の構成成分がより付着しにくいものとなって、フリップチップ実装性、ワイヤボンディング実装性、はんだ濡れ性等がより阻害されず、導体電極３に対する電子部品の電気的および機械的な接続の信頼性がより向上された
配線基板１を得ることが可能となるものであり、好ましい。

また、上述の錯体が主導体層４を構成する元素のシアン化物を主成分とするものからなると、主導体層４を構成する元素のシアン化物を主成分とする錯体は結合力がより強く、主導体層４を構成する元素のシアン化物を主成分とする錯体が主導体層４の露出部４ａに強固に被着され、主導体層４の露出部４ａが大気中の水分等と接触するのを効果的に防止することができ、主導体層４がより腐食され、溶出されにくくなり、被覆金属層５上に主導体層４の構成成分が効果的に付着しにくいものとなって、フリップチップ実装性、ワイヤボンディング実装性、はんだ濡れ性等が効果的に阻害されず、導体電極３に対する電子部品の電気的および機械的な接続の信頼性が効果的に向上された配線基板１を得ることが可能となるものであり、好ましい。この構成において、主導体層４が銅（Ｃｕ）からなる場合は腐食防止層６としてシアン化銅を主成分とする錯体を形成する。また、主導体層４がニッケル（Ｎｉ）からなる場合は腐食防止層６としてシアン化ニッケルを主成分とする錯体を形成する。また、主導体層４が鉄（Ｆｅ）からなる場合は腐食防止層６としてシアン化鉄を主成分とする錯体を形成する。

また、上記構成において、図２に示されているように、主導体層４が導体電極３上に導体電極３を覆うように設けられている場合には、導体電極３が主導体層４から露出しにくく、導体電極３が大気中の水分等と接触しにくいものとなり、導体電極３が酸化したり、導体電極３が腐食するのを防ぐことが可能となり、好ましい。

また、導体電極３と主導体層４とが同じ材料からなり、銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ），鉄（Ｆｅ）等の金属材料のうち少なくとも１つから成る場合には、導体電極３が主導体層４から露出されていても、腐食防止層６を主導体層４の露出部４ａに形成する際に、導体電極３の主導体層４から露出されている箇所にも腐食防止層６を容易に形成することが可能となり、主導体層４の露出部４ａから導体電極３の主導体層４から露出されている箇所にわたって腐食防止層６が形成されることとなり、主導体層４の露出部４ａと導体電極３の主導体層４から露出されている箇所とを大気中の水分等と接触し難いものとなり、主導体層４と導体電極３の主導体層４から露出されている箇所とが腐食するのを効率的に防ぐことが可能となり、好ましい。

次に、本実施形態の配線基板１の製造方法について説明する。

絶縁基板２は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体からなり、上面または下面に導体パターンを含む導体電極３が設けられている。この絶縁基板２は、主成分が酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）である酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、Ａｌ_２Ｏ_３の粉末に焼結助材としてシリカ（ＳｉＯ_２），マグネシア（ＭｇＯ）またはカルシア（ＣａＯ）等の粉末を添加し、さらに適当なバインダー、溶剤および可塑剤を添加し、次にこれらの混合物を混錬してスラリー状となす。その後、従来周知のドクターブレード法等の成形方法によって多数個取り用のセラミックグリーンシートを得る。

このセラミックグリーンシートを用いて、以下の（１）〜（５）の工程により配線基板１が作製される。

（１）ビアホール導体またはスルーホール導体等の貫通導体となる部位の打ち抜き金型またはレーザーを用いた打ち抜き工程。

（２）絶縁基板２の上面および下面となる部位に形成される導体電極３、また絶縁基板２の上面から絶縁基板２内部、下面となる部位にかけてビアホール導体またはスルーホール導体等の貫通導体を含む配線導体をそれぞれ形成するための金属ペーストの印刷塗布工
程。

（３）各絶縁層となるセラミックグリーンシートを積層してセラミックグリーンシート積層体を作製する工程。

（４）このセラミックグリーンシート積層体を焼成して、各上面、下面を有し、導体電極３が設けられた絶縁基板２が複数配列された多数個取り基板を得る工程。

（５）焼成して得られた多数個取り基板に配線基板１の外縁となる箇所に沿って分割溝を形成しておき、この分割溝に沿って破断させて分割する方法、またはスライシング法等により配線基板１の外縁となる箇所に沿って切断する方法等を用いることができる。なお、分割溝は、焼成後にスライシング装置により多数個取り基板の厚みより小さく切り込むことによって形成することができるが、多数個取り基板用のセラミックグリーンシート積層体にカッター刃を押し当てたり、スライシング装置により生成形体の厚みより小さく切り込んだりすることによって形成してもよい。

また、絶縁基板２の上面または下面に設けられた導体電極３を、フリップチップ実装性、ワイヤボンディング実装性、はんだ濡れ性等の特性を高めるとともに主導体層４の酸化腐食を抑制するために、導体電極３に厚さ０．５〜１０μｍの主導体層４となる銅（Ｃｕ）めっき層を被着させ、この銅（Ｃｕ）めっき層を覆うように被覆金属層５となる厚さ０．５〜３μｍの金（Ａｕ）めっき層を順次被着させる。

また、シアン化カリウム溶液等のシアン溶液に銅（Ｃｕ）めっき層、金（Ａｕ）めっき層を被着させた絶縁基板２を浸漬して、シアン溶液のシアンと金（Ａｕ）めっき層から露出された銅（Ｃｕ）めっき層の露出部４ａの銅（Ｃｕ）とが結合し、金（Ａｕ）めっき層から露出された銅（Ｃｕ）めっき層の露出部４ａに腐食防止層６となるシアン化銅を主成分とする錯体を形成する。なお、主導体層４としてニッケル（Ｎｉ）層を被着させる場合は、同様に絶縁基板２を浸漬して、シアン溶液のシアンと金（Ａｕ）層から露出されたニッケル（Ｎｉ）層の露出部４ａのニッケル（Ｎｉ）とが結合し、金（Ａｕ）層から露出されたニッケル（Ｎｉ）層の露出部４ａに腐食防止層６となるシアン化ニッケルを主成分とする錯体を形成する。また、主導体層４として鉄（Ｆｅ）層を被着させる場合は、同様に絶縁基板２を浸漬して、シアン溶液のシアンと金（Ａｕ）層から露出された鉄（Ｆｅ）層の露出部４ａの鉄（Ｆｅ）とが結合し、金（Ａｕ）層から露出された鉄（Ｆｅ）層の露出部４ａに腐食防止層６となるシアン化鉄を主成分とする錯体を形成する。

このようにして形成された配線基板１に電子部品を搭載する。配線基板１の上面に電子部品を搭載した電子装置を外部回路基板に実装することで、配線基板１に搭載した電子部品が導体電極３、配線導体を介して外部回路基板に電気的に接続される。なお、電子部品は例えば、半導体素子、ＣＣＤ型電子素子またはＣＭＯＳ型撮像素子、ＬＥＤ等の発光素子、チップコンデンサ、チップコイル、抵抗素子および振動子等である。電子部品は、配線基板１の導体電極３とフリップチップ実装、ワイヤーボンディング実装、はんだ等によるろう付けを行い、電子部品の各電極が金バンプ、はんだ等またはボンディングワイヤーにより電気的に接続される。なお、電子部品の各電極と複数の導体電極３との電気的な接続に、上述の金バンプまたははんだを用いる代わりに導電性樹脂（異方性導電樹脂等）から成る接続部材を用いてもよい。

本実施形態の配線基板１は、主導体層４が被覆金属層５から露出された露出部４ａを有しており、露出部４ａには腐食防止層６が形成されている。これらによって、被覆金属層５が主導体層４を覆うように主導体層４上に設けられて、主導体層４が被覆金属層５から露出された露出部４ａを有していても、主導体層４の露出部４ａに腐食防止層６が形成さ
れているため、主導体層４の露出部４ａが大気中の水分等と接触し難いものとなり、主導体層４が腐食されにくくなり、被覆金属層５上に主導体層４の構成成分が付着しにくいものとなって、フリップチップ実装性、ワイヤボンディング実装性、はんだ濡れ性等が阻害されず、導体電極３に対する電子部品の電気的および機械的な接続の信頼性が向上された配線基板１を得ることが可能となるものである。

本実施形態の電子装置は、上記構成の配線基板１を備えていることによって、実装信頼性に関して向上されている。

１・・・・・配線基板
２・・・・・絶縁基板
３・・・・・導体電極
４・・・・・主導体層
４ａ・・・・露出部
５・・・・・被覆金属層
６・・・・・腐食防止層

Claims (5)

1. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板上に設けられた導体電極と、
   前記導体電極上に設けられた主導体層と、
   前記主導体層を覆うように該主導体層上に設けられた被覆金属層と、
   前記主導体層が前記被覆金属層から露出された露出部を有しており、前記露出部に形成された腐食防止層とを備えており、
   該腐食防止層は錯体からなり、該錯体は、前記主導体層を構成する元素のシアン化物を主成分とすることを特徴とする配線基板。
2. 前記主導体層は、銅、ニッケル、鉄のうち少なくとも１つからなることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 前記被覆金属層は、金からなることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
4. 前記露出部は、前記主導体層の側部に位置することを特徴とする請求項１記載の配線基板。
5. 請求項１に記載された配線基板と、該配線基板に搭載された電子部品とを備えていることを特徴とする電子装置。

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