JPH10107398A - 配線基板の実装構造 - Google Patents
配線基板の実装構造Info
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- JPH10107398A JPH10107398A JP25882296A JP25882296A JPH10107398A JP H10107398 A JPH10107398 A JP H10107398A JP 25882296 A JP25882296 A JP 25882296A JP 25882296 A JP25882296 A JP 25882296A JP H10107398 A JPH10107398 A JP H10107398A
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
- Combinations Of Printed Boards (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】配線基板を、プリント基板等の外部電気回路基
板にロウ付け実装する際に、強固に且つ長期にわたり安
定した接続状態を維持できる高信頼性の配線基板の実装
構造を提供する。 【解決手段】複数の接続端子４を具備するセラミックス
配線基板Ａを、有機樹脂を含む絶縁体の表面に配線導体
が被着形成された外部電気回路基板Ｂ上に載置し、配線
基板Ａの接続端子４と外部電気回路基板Ｂの配線導体１
１とをロウ付けして実装してなる配線基板の実装構造に
おいて、Ｆ＝Ｌ×Δα／Ｈ2 （式中、Ｌ：絶縁基板に取
着された複数の接続端子のうち、２つの接続端子間の最
大離間距離（ｍｍ）、Δα：配線基板における絶縁基板
と外部電気回路基板との４０〜４００℃における熱膨張
係数差（ｐｐｍ／℃）、Ｈ：配線基板の外部電気回路基
板とのロウ付け高さ（ｍｍ）で表されるＦ値を２０００
以下とする。
板にロウ付け実装する際に、強固に且つ長期にわたり安
定した接続状態を維持できる高信頼性の配線基板の実装
構造を提供する。 【解決手段】複数の接続端子４を具備するセラミックス
配線基板Ａを、有機樹脂を含む絶縁体の表面に配線導体
が被着形成された外部電気回路基板Ｂ上に載置し、配線
基板Ａの接続端子４と外部電気回路基板Ｂの配線導体１
１とをロウ付けして実装してなる配線基板の実装構造に
おいて、Ｆ＝Ｌ×Δα／Ｈ2 （式中、Ｌ：絶縁基板に取
着された複数の接続端子のうち、２つの接続端子間の最
大離間距離（ｍｍ）、Δα：配線基板における絶縁基板
と外部電気回路基板との４０〜４００℃における熱膨張
係数差（ｐｐｍ／℃）、Ｈ：配線基板の外部電気回路基
板とのロウ付け高さ（ｍｍ）で表されるＦ値を２０００
以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機樹脂を含む絶
縁体を備えた外部電気回路基板の表面に、配線基板、特
に大型の表面実装型の配線基板をロウ付けして実装する
のに適した実装構造に関するものである。
縁体を備えた外部電気回路基板の表面に、配線基板、特
に大型の表面実装型の配線基板をロウ付けして実装する
のに適した実装構造に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来、配線基板は、絶縁基板の表面あるい
は内部にメタライズ配線層が配設された構造からなる。
また、この配線基板の代表的な例として、半導体素子、
特にＬＳＩ（大規模集積回路素子）等の半導体集積回路
素子を収容するための半導体素子収納用パッケージは、
一般にアルミナセラミックスからなる絶縁基板の表面に
半導体素子を収容するための凹部が形成され、また絶縁
基板の表面および内部には、タングステン、モリブデン
等の高融点金属粉末から成る複数個のメタライズ配線層
が配設され、凹部内に収納される半導体素子と電気的に
接続される。また、絶縁基板の下面または側面には、外
部電気回路基板と電気的に接続するための接続端子が備
えられ、この接続端子は、メタライズ配線層と電気的に
接続されている。
は内部にメタライズ配線層が配設された構造からなる。
また、この配線基板の代表的な例として、半導体素子、
特にＬＳＩ（大規模集積回路素子）等の半導体集積回路
素子を収容するための半導体素子収納用パッケージは、
一般にアルミナセラミックスからなる絶縁基板の表面に
半導体素子を収容するための凹部が形成され、また絶縁
基板の表面および内部には、タングステン、モリブデン
等の高融点金属粉末から成る複数個のメタライズ配線層
が配設され、凹部内に収納される半導体素子と電気的に
接続される。また、絶縁基板の下面または側面には、外
部電気回路基板と電気的に接続するための接続端子が備
えられ、この接続端子は、メタライズ配線層と電気的に
接続されている。
【０００３】そして、かかる半導体素子収納用パッケー
ジは、絶縁基板下面または側面に設けられた接続端子と
外部電気回路基板表面に形成された配線導体とを半田等
によりロウ付けして電気的に接続することにより実装さ
れる。
ジは、絶縁基板下面または側面に設けられた接続端子と
外部電気回路基板表面に形成された配線導体とを半田等
によりロウ付けして電気的に接続することにより実装さ
れる。
【０００４】一般に、半導体素子の集積度が高まるほ
ど、半導体素子に形成される電極数も増大するが、これ
に伴いこれを収納する半導体収納用パッケージにおける
端子数も増大することになる。ところが、電極数が増大
するに伴いパッケージ自体の寸法を大きくする必要があ
るが、それと同時に小型化も要求されるためパッケージ
における接続端子の密度を高くすることが必要となる。
ど、半導体素子に形成される電極数も増大するが、これ
に伴いこれを収納する半導体収納用パッケージにおける
端子数も増大することになる。ところが、電極数が増大
するに伴いパッケージ自体の寸法を大きくする必要があ
るが、それと同時に小型化も要求されるためパッケージ
における接続端子の密度を高くすることが必要となる。
【０００５】これまでのパッケージにおける接続端子の
構造としては、パッケージの下面にコバールなどの金属
ピンを接続したピングリッドアレイ（ＰＧＡ）が最も一
般的であるが、表面実装型のパッケージとして、パッケ
ージの側面に導出されたメタライズ配線層にＬ字状の金
属部材がロウ付けされたクワッドフラットパッケージ
（ＱＦＰ）、パッケージの４つの側面に電極パッドを備
えたリードピンのないリードレスチップキャリア（ＬＣ
Ｃ）、さらに絶縁基板の下面に半田からなる球状端子に
より構成したボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）等があ
り、これらの中でもＢＧＡが最も高密度化が可能である
と言われている。
構造としては、パッケージの下面にコバールなどの金属
ピンを接続したピングリッドアレイ（ＰＧＡ）が最も一
般的であるが、表面実装型のパッケージとして、パッケ
ージの側面に導出されたメタライズ配線層にＬ字状の金
属部材がロウ付けされたクワッドフラットパッケージ
（ＱＦＰ）、パッケージの４つの側面に電極パッドを備
えたリードピンのないリードレスチップキャリア（ＬＣ
Ｃ）、さらに絶縁基板の下面に半田からなる球状端子に
より構成したボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）等があ
り、これらの中でもＢＧＡが最も高密度化が可能である
と言われている。
【０００６】このボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）は接
続端子を接続パッドに半田などのロウ材からなる球状端
子をロウ付けした端子により構成し、この球状端子を外
部電気回路基板の配線導体上に載置当接させ、しかる
後、前記端子を約２５０〜４００℃の温度で加熱溶融
し、球状端子を配線導体に接合させることによって外部
電気回路基板上に実装することが行われている。このよ
うな実装構造により、半導体素子収納用パッケージの内
部に収容されている半導体素子はその各電極がメタライ
ズ配線層及び接続端子を介して外部電気回路に電気的に
接続される。
続端子を接続パッドに半田などのロウ材からなる球状端
子をロウ付けした端子により構成し、この球状端子を外
部電気回路基板の配線導体上に載置当接させ、しかる
後、前記端子を約２５０〜４００℃の温度で加熱溶融
し、球状端子を配線導体に接合させることによって外部
電気回路基板上に実装することが行われている。このよ
うな実装構造により、半導体素子収納用パッケージの内
部に収容されている半導体素子はその各電極がメタライ
ズ配線層及び接続端子を介して外部電気回路に電気的に
接続される。
【０００７】また、半導体素子収納用パッケージにおけ
る絶縁基板としては、最近では、低温焼成化、低誘電率
化および高電気伝導性の銅配線が可能なことから、絶縁
基板をガラスセラミック焼結体により構成することも提
案されている。
る絶縁基板としては、最近では、低温焼成化、低誘電率
化および高電気伝導性の銅配線が可能なことから、絶縁
基板をガラスセラミック焼結体により構成することも提
案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のパッケージにお
ける絶縁基板として従来より使用されているアルミナ、
ムライトなどのセラミックスは、２００ＭＰａ以上の高
強度を有し、しかもメタライズ配線層などとの多層化技
術として信頼性の高い点で多用されているが、絶縁基板
がガラス−エポキシ樹脂複合材料、ガラス−ポリイミド
樹脂複合材料などの有機樹脂を含むプリント基板などの
外部電気回路基板に表面実装した場合、半導体素子の作
動時に発する熱が絶縁基板と外部電気回路基板の両方に
繰り返し印加されると、前記外部電気回路基板と絶縁基
板との熱膨張係数差が１０ｐｐｍ／℃以上と大きいため
に、熱応力が発生するという問題がある。
ける絶縁基板として従来より使用されているアルミナ、
ムライトなどのセラミックスは、２００ＭＰａ以上の高
強度を有し、しかもメタライズ配線層などとの多層化技
術として信頼性の高い点で多用されているが、絶縁基板
がガラス−エポキシ樹脂複合材料、ガラス−ポリイミド
樹脂複合材料などの有機樹脂を含むプリント基板などの
外部電気回路基板に表面実装した場合、半導体素子の作
動時に発する熱が絶縁基板と外部電気回路基板の両方に
繰り返し印加されると、前記外部電気回路基板と絶縁基
板との熱膨張係数差が１０ｐｐｍ／℃以上と大きいため
に、熱応力が発生するという問題がある。
【０００９】この熱応力は、パッケージにおける端子数
が３００未満と比較的少なかったり、接続端子がピンか
らなる場合、あるいはパッケージ自体のサイズが小さい
場合には、発生する熱応力も小さい。しかしながら、接
続端子数が３００以上となったり、パッケージサイズが
大型化すると、発生する応力も増大する傾向にあり、半
導体素子の作動／停止によりこれがパッケージの外部電
気回路基板への半田実装部に繰り返し印加されると、パ
ッケージの接続端子の外周部、及び外部電気回路基板の
配線導体と接続端子との接合界面に応力が集中し、パッ
ケージにおいて接続端子が絶縁基板より剥離したり、接
続端子が外部電気回路基板の配線導体から剥離し、パッ
ケージの接続端子を外部電極回路の配線導体に長期にわ
たり安定に電気的接続できないという致命的な欠点を有
していた。特に、上記傾向は、前記ＱＦＰ、ＬＣＣおよ
びＢＧＡ型等の表面実装型のパッケージにおいて顕著で
ある。
が３００未満と比較的少なかったり、接続端子がピンか
らなる場合、あるいはパッケージ自体のサイズが小さい
場合には、発生する熱応力も小さい。しかしながら、接
続端子数が３００以上となったり、パッケージサイズが
大型化すると、発生する応力も増大する傾向にあり、半
導体素子の作動／停止によりこれがパッケージの外部電
気回路基板への半田実装部に繰り返し印加されると、パ
ッケージの接続端子の外周部、及び外部電気回路基板の
配線導体と接続端子との接合界面に応力が集中し、パッ
ケージにおいて接続端子が絶縁基板より剥離したり、接
続端子が外部電気回路基板の配線導体から剥離し、パッ
ケージの接続端子を外部電極回路の配線導体に長期にわ
たり安定に電気的接続できないという致命的な欠点を有
していた。特に、上記傾向は、前記ＱＦＰ、ＬＣＣおよ
びＢＧＡ型等の表面実装型のパッケージにおいて顕著で
ある。
【００１０】従って、本発明は、半導体素子収納用パッ
ケージ等の配線基板を、絶縁体が有機樹脂を主体として
なる外部電気回路基板にロウ付けによって表面実装する
際に、強固に且つ長期にわたり安定した接続状態を維持
できる高信頼性の配線基板の実装構造を提供することを
目的とするものである。
ケージ等の配線基板を、絶縁体が有機樹脂を主体として
なる外部電気回路基板にロウ付けによって表面実装する
際に、強固に且つ長期にわたり安定した接続状態を維持
できる高信頼性の配線基板の実装構造を提供することを
目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、パッケー
ジ等の配線基板の外部電気回路基板への実装時において
発生する熱応力を緩和させる方法について種々検討を重
ねた結果、配線基板の最大長さ、配線基板の絶縁基板と
外部電気回路間のロウ付け高さ、および配線基板と外部
電気回路基板との熱膨張差を特定の関係になるように制
御することにより、半田に発生する応力を軽減し、長期
にわたり安定した実装が可能となることを見いだし、本
発明に至った。
ジ等の配線基板の外部電気回路基板への実装時において
発生する熱応力を緩和させる方法について種々検討を重
ねた結果、配線基板の最大長さ、配線基板の絶縁基板と
外部電気回路間のロウ付け高さ、および配線基板と外部
電気回路基板との熱膨張差を特定の関係になるように制
御することにより、半田に発生する応力を軽減し、長期
にわたり安定した実装が可能となることを見いだし、本
発明に至った。
【００１２】即ち、本発明の配線基板の実装構造は、セ
ラミック絶縁基板と、該絶縁基板に配設されたメタライ
ズ配線層と、前記絶縁基板に取着され前記メタライズ配
線層と電気的に接続された接続端子とを具備する配線基
板を、少なくとも有機樹脂を含む絶縁体の表面に配線導
体が被着形成された外部電気回路基板上に載置し、前記
配線基板の接続端子と前記外部電気回路基板の配線導体
とをロウ付けして実装してなる配線基板の実装構造であ
って、下記数１
ラミック絶縁基板と、該絶縁基板に配設されたメタライ
ズ配線層と、前記絶縁基板に取着され前記メタライズ配
線層と電気的に接続された接続端子とを具備する配線基
板を、少なくとも有機樹脂を含む絶縁体の表面に配線導
体が被着形成された外部電気回路基板上に載置し、前記
配線基板の接続端子と前記外部電気回路基板の配線導体
とをロウ付けして実装してなる配線基板の実装構造であ
って、下記数１
【００１３】
【数１】
【００１４】で表されるＦ値が２０００以下であること
を特徴とするものである。
を特徴とするものである。
【００１５】特に、前記配線基板における接続端子間の
最大離間距離が６ｍｍ以上であること、前記絶縁基板の
４０〜４００℃における熱膨張係数が８〜２５ｐｐｍ／
℃であること、前記外部電気回路基板の４０〜４００℃
における熱膨張係数が８〜２８ｐｐｍ／℃であることが
望ましい。
最大離間距離が６ｍｍ以上であること、前記絶縁基板の
４０〜４００℃における熱膨張係数が８〜２５ｐｐｍ／
℃であること、前記外部電気回路基板の４０〜４００℃
における熱膨張係数が８〜２８ｐｐｍ／℃であることが
望ましい。
【００１６】また、前記絶縁基板としては、特に、配線
基板における絶縁基板が、ガラスセラミック焼結体から
なり、具体的には、Ｌｉ2 Ｏを５〜３０重量％含有する
リチウム珪酸ガラス２０〜８０体積％と、フォルステラ
イト、クリストバライトおよびクォーツの少なくとも１
種を含むフィラー８０〜２０体積％とからなる混合物を
成形し、焼成したものであることが望ましい。
基板における絶縁基板が、ガラスセラミック焼結体から
なり、具体的には、Ｌｉ2 Ｏを５〜３０重量％含有する
リチウム珪酸ガラス２０〜８０体積％と、フォルステラ
イト、クリストバライトおよびクォーツの少なくとも１
種を含むフィラー８０〜２０体積％とからなる混合物を
成形し、焼成したものであることが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を一実施例を示す添
付図面に基づき詳細に説明する。図１及び図２は、本発
明の一例を示す図であり、セラミック絶縁基板の表面あ
るいは内部にメタライズ配線層が配設された、いわゆる
配線基板を基礎的構造とするもので、図１は、本発明に
おける配線基板の一例としてＢＧＡ型パッケージと、そ
の実装構造を示すものであり、ＡはＢＧＡ型パッケー
ジ、Ｂは外部電気回路基板である。
付図面に基づき詳細に説明する。図１及び図２は、本発
明の一例を示す図であり、セラミック絶縁基板の表面あ
るいは内部にメタライズ配線層が配設された、いわゆる
配線基板を基礎的構造とするもので、図１は、本発明に
おける配線基板の一例としてＢＧＡ型パッケージと、そ
の実装構造を示すものであり、ＡはＢＧＡ型パッケー
ジ、Ｂは外部電気回路基板である。
【００１８】図１において、パッケージＡは、セラミッ
ク絶縁基板１と蓋体２とメタライズ配線層３と接続端子
４およびパッケージの内部に収納される半導体素子５に
より構成され、絶縁基板１に形成されたキャビティ６内
に半導体素子５が収納され、キャビティ６は、蓋体２に
よって気密に封止されている。
ク絶縁基板１と蓋体２とメタライズ配線層３と接続端子
４およびパッケージの内部に収納される半導体素子５に
より構成され、絶縁基板１に形成されたキャビティ６内
に半導体素子５が収納され、キャビティ６は、蓋体２に
よって気密に封止されている。
【００１９】また、絶縁基板１の下面には接続端子４が
形成され、絶縁基板１の表面および内部に配設されたメ
タライズ配線層３と電気的に接続されている。この図１
のＢＧＡ型パッケージにおいては、接続端子４は、例え
ば、絶縁基板１の下面に形成された多数の電極パッド７
と半田（錫−鉛合金）などの高融点ロウ材からなるボー
ル状の端子８が低融点半田９によって取着された構造か
らなる。
形成され、絶縁基板１の表面および内部に配設されたメ
タライズ配線層３と電気的に接続されている。この図１
のＢＧＡ型パッケージにおいては、接続端子４は、例え
ば、絶縁基板１の下面に形成された多数の電極パッド７
と半田（錫−鉛合金）などの高融点ロウ材からなるボー
ル状の端子８が低融点半田９によって取着された構造か
らなる。
【００２０】一方、外部電気回路基板Ｂは、いわゆるプ
リント基板からなり、ガラス−エポキシ樹脂、ガラス−
ポリイミド樹脂複合材料などの有機樹脂を含む材料から
なる絶縁体１０の表面に、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｐ
ｂ−Ｓｎなどの金属からなる配線導体１１が被着形成さ
れたものであり、以下、単にプリント基板と称する場合
もある。
リント基板からなり、ガラス−エポキシ樹脂、ガラス−
ポリイミド樹脂複合材料などの有機樹脂を含む材料から
なる絶縁体１０の表面に、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｐ
ｂ−Ｓｎなどの金属からなる配線導体１１が被着形成さ
れたものであり、以下、単にプリント基板と称する場合
もある。
【００２１】上記ＢＧＡ型パッケージＡを上記プリント
基板Ｂに実装するには、パッケージＡの絶縁基板１下面
のボール状接続端子８をプリント基板Ｂの配線導体１１
上に載置当接させ、しかる後、低融点半田などのロウ材
１２によってプリント基板Ｂ上に実装される。
基板Ｂに実装するには、パッケージＡの絶縁基板１下面
のボール状接続端子８をプリント基板Ｂの配線導体１１
上に載置当接させ、しかる後、低融点半田などのロウ材
１２によってプリント基板Ｂ上に実装される。
【００２２】本発明によれば、図１に示されるような実
装構造において、半導体素子収納用パッケージ等の配線
基板Ａの前記絶縁基板に取着された複数の接続端子のう
ち、２つの接続端子間の最大離間距離をＬ（ｍｍ）、配
線基板Ａにおける絶縁基板１と外部電気回路基板Ｂとの
熱膨張係数差をΔα（ｐｐｍ／℃）、絶縁基板１と外部
電気回路基板Ｂ間のロウ付け高さをＨ（ｍｍ）とした
時、下記数１
装構造において、半導体素子収納用パッケージ等の配線
基板Ａの前記絶縁基板に取着された複数の接続端子のう
ち、２つの接続端子間の最大離間距離をＬ（ｍｍ）、配
線基板Ａにおける絶縁基板１と外部電気回路基板Ｂとの
熱膨張係数差をΔα（ｐｐｍ／℃）、絶縁基板１と外部
電気回路基板Ｂ間のロウ付け高さをＨ（ｍｍ）とした
時、下記数１
【００２３】
【数１】
【００２４】で表されるＦ値が２０００以下であること
が重要である。
が重要である。
【００２５】ここで、２つの接続端子間の最大離間距離
Ｌとは、配線基板の絶縁基板に取着された複数の接続端
子のうち、１つの接続端子と他の接続端子との離間距離
の最大値であり、例えば、接続端子群のうちの端部に取
着された接続端子と、他方の端部に取着された接続端子
間の離間距離であり、より具体的には、図２（ａ）に示
すように、接続端子群が、四角形状に配列された場合に
は、その四角形状の対角線長さに相当する。また、図２
（ｂ）に示すような、複雑形状に配列される場合には、
図２（ｂ）に示すように、最も離れた端子間距離が相当
する。
Ｌとは、配線基板の絶縁基板に取着された複数の接続端
子のうち、１つの接続端子と他の接続端子との離間距離
の最大値であり、例えば、接続端子群のうちの端部に取
着された接続端子と、他方の端部に取着された接続端子
間の離間距離であり、より具体的には、図２（ａ）に示
すように、接続端子群が、四角形状に配列された場合に
は、その四角形状の対角線長さに相当する。また、図２
（ｂ）に示すような、複雑形状に配列される場合には、
図２（ｂ）に示すように、最も離れた端子間距離が相当
する。
【００２６】また、ロウ付け高さＨとは、図３の実装部
の拡大図に示すように、（ａ）の図１の配線基板の実装
構造においては、外部電気回路基板Ｂ表面の配線導体１
１の表面から、配線基板Ａにおける電極パッド７の表面
までの距離である。また、（ｂ）に、他の接続端子構造
を示した。この（ｂ）によれば、配線基板Ａの下面に凹
部１３が形成され、その凹部１３内に電極パッド７が形
成され、その凹部１３内にボール状端子８が設置された
構造からなる。この場合、ロウ付け高さＨは、外部電気
回路基板Ｂ表面の配線導体１１の表面から、配線基板Ａ
の絶縁基板１の底面までの距離となる。なお、上記
（ａ）（ｂ）の構成において、ボール状端子８が存在す
ることなくロウ材のみで実装される場合や、ボール状端
子８に代わり、柱状端子等を用いる場合も同様な考え方
にてロウ付け高さＨは決定される。
の拡大図に示すように、（ａ）の図１の配線基板の実装
構造においては、外部電気回路基板Ｂ表面の配線導体１
１の表面から、配線基板Ａにおける電極パッド７の表面
までの距離である。また、（ｂ）に、他の接続端子構造
を示した。この（ｂ）によれば、配線基板Ａの下面に凹
部１３が形成され、その凹部１３内に電極パッド７が形
成され、その凹部１３内にボール状端子８が設置された
構造からなる。この場合、ロウ付け高さＨは、外部電気
回路基板Ｂ表面の配線導体１１の表面から、配線基板Ａ
の絶縁基板１の底面までの距離となる。なお、上記
（ａ）（ｂ）の構成において、ボール状端子８が存在す
ることなくロウ材のみで実装される場合や、ボール状端
子８に代わり、柱状端子等を用いる場合も同様な考え方
にてロウ付け高さＨは決定される。
【００２７】配線基板Ａの絶縁基板１と外部電気回路基
板Ｂとの間に発生する応力は、前記数１で示すように、
配線基板の最大長さＬおよび両者の熱膨張係数差Δαが
大きいほど大きくなる。これは最大長さと熱膨張係数差
が大きくなると温度変化によって絶縁基板１と外部電気
回路基板Ｂとの熱膨張もしくは収縮差が大きくなるため
である。
板Ｂとの間に発生する応力は、前記数１で示すように、
配線基板の最大長さＬおよび両者の熱膨張係数差Δαが
大きいほど大きくなる。これは最大長さと熱膨張係数差
が大きくなると温度変化によって絶縁基板１と外部電気
回路基板Ｂとの熱膨張もしくは収縮差が大きくなるため
である。
【００２８】しかし、絶縁基板１と外部電気回路基板Ｂ
とのロウ付け高さＨを高くすることでこの応力は減少で
きる。つまり、絶縁基板１の最大長さＬ及び絶縁基板と
外部電気回路基板との熱膨張係数差Δαがある程度大き
くても両者の間のロウ付け高さを調節することで信頼性
を得ることができるのである。前記数１は、要素に基づ
く高い信頼性が得られるための関係を導き出したもので
ある。
とのロウ付け高さＨを高くすることでこの応力は減少で
きる。つまり、絶縁基板１の最大長さＬ及び絶縁基板と
外部電気回路基板との熱膨張係数差Δαがある程度大き
くても両者の間のロウ付け高さを調節することで信頼性
を得ることができるのである。前記数１は、要素に基づ
く高い信頼性が得られるための関係を導き出したもので
ある。
【００２９】従って、配線基板の最大長さＬ、外部電気
回路基板との熱膨張係数差Δα、絶縁基板と外部電気回
路基板間のロウ付け高さＨが上記式の範囲を満たさない
と、ロウ付け部に作用する応力が大きくなり、電気的接
続状態が経時的に悪化することを防止することができな
くなるのである。
回路基板との熱膨張係数差Δα、絶縁基板と外部電気回
路基板間のロウ付け高さＨが上記式の範囲を満たさない
と、ロウ付け部に作用する応力が大きくなり、電気的接
続状態が経時的に悪化することを防止することができな
くなるのである。
【００３０】特に、本発明の実装構造によれば、前記数
１で表されるＦ値が１０００以下、さらには５００以下
であることが望ましい。また、熱膨張差に起因する応力
の影響が大きくなる接続端子間の最大離間距離が６ｍｍ
以上、特に１０ｍｍ以上、さらには１２ｍｍ以上の配線
基板を４０〜４００℃における熱膨張係数が８〜２８ｐ
ｐｍ／℃の外部電気回路基板への実装に好適である。
１で表されるＦ値が１０００以下、さらには５００以下
であることが望ましい。また、熱膨張差に起因する応力
の影響が大きくなる接続端子間の最大離間距離が６ｍｍ
以上、特に１０ｍｍ以上、さらには１２ｍｍ以上の配線
基板を４０〜４００℃における熱膨張係数が８〜２８ｐ
ｐｍ／℃の外部電気回路基板への実装に好適である。
【００３１】本発明の好適な態様によれば、配線基板の
セラミック絶縁基板は、４０〜４００℃における熱膨張
係数を８〜２５ｐｐｍ／℃として、外部電気回路基板と
の熱膨張差Δαが絶対値で０〜５ｐｐｍ／℃であるとと
もに、配線基板の外部電気回路基板へのロウ付け高さＨ
が０．１〜１．２ｍｍであることが望ましい。これは、
熱膨張係数差が大きい場合、発生する応力がロウ付け高
さへの依存性が高くなるために、ロウ付け高さの微妙な
調整が必要となるのに対して、熱膨張係数差を小さくす
ることにより、発生する応力を小さくできるために、前
記Ｆ値を前記範囲に制御する上で、ロウ付け高さの許容
範囲を拡大することができるためである。なお、ロウ付
け高さＨが上記範囲を逸脱すると、ロウ付け部におい
て、断線、半田間のショートなどの実装時の不良が発生
しやすくなるためである。
セラミック絶縁基板は、４０〜４００℃における熱膨張
係数を８〜２５ｐｐｍ／℃として、外部電気回路基板と
の熱膨張差Δαが絶対値で０〜５ｐｐｍ／℃であるとと
もに、配線基板の外部電気回路基板へのロウ付け高さＨ
が０．１〜１．２ｍｍであることが望ましい。これは、
熱膨張係数差が大きい場合、発生する応力がロウ付け高
さへの依存性が高くなるために、ロウ付け高さの微妙な
調整が必要となるのに対して、熱膨張係数差を小さくす
ることにより、発生する応力を小さくできるために、前
記Ｆ値を前記範囲に制御する上で、ロウ付け高さの許容
範囲を拡大することができるためである。なお、ロウ付
け高さＨが上記範囲を逸脱すると、ロウ付け部におい
て、断線、半田間のショートなどの実装時の不良が発生
しやすくなるためである。
【００３２】なお、ロウ付け高さＨを調整する方法とし
ては、図３において、電極パッド７にボール状端子８を
ロウ付けする場合のロウ材９の取付け高さを調整した
り、、配線基板と外部電気回路基板との実装時に適当な
高さのスペーサーを設置して調整する方法、ボール状端
子８や柱状端子などの大きさ（例えば、球径）等によっ
て調整する方法などが採用できる。
ては、図３において、電極パッド７にボール状端子８を
ロウ付けする場合のロウ材９の取付け高さを調整した
り、、配線基板と外部電気回路基板との実装時に適当な
高さのスペーサーを設置して調整する方法、ボール状端
子８や柱状端子などの大きさ（例えば、球径）等によっ
て調整する方法などが採用できる。
【００３３】配線基板におけるセラミックス絶縁基板を
構成する好適な絶縁材料としては、前記Ｆ値が上記の範
囲を満足するものであれば、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、Ｚｒ
Ｏ2、ムライト、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＣ等を主体とするセ
ラミックス、ガラス、ガラスセラミックス等の公知の絶
縁材料が用いることができる。
構成する好適な絶縁材料としては、前記Ｆ値が上記の範
囲を満足するものであれば、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、Ｚｒ
Ｏ2、ムライト、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＣ等を主体とするセ
ラミックス、ガラス、ガラスセラミックス等の公知の絶
縁材料が用いることができる。
【００３４】これらの中でも、配線基板として、表面お
よび内部に配設されたメタライズ配線層を金、銅、銀の
うちの少なくとも１種により構成し、且つ絶縁基板と同
時焼成によって作製できるものであることが望ましい。
かかる点で、絶縁基板は１０００℃以下で焼成可能であ
ることが望まれ、例えば、１０００℃以下で焼成可能な
ガラス、またはガラスセラミックスが最も好適である。
よび内部に配設されたメタライズ配線層を金、銅、銀の
うちの少なくとも１種により構成し、且つ絶縁基板と同
時焼成によって作製できるものであることが望ましい。
かかる点で、絶縁基板は１０００℃以下で焼成可能であ
ることが望まれ、例えば、１０００℃以下で焼成可能な
ガラス、またはガラスセラミックスが最も好適である。
【００３５】また、ガラスまたはガラスセラミックスと
しては、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラスなどのガ
ラスや、これらのガラスにフィラー成分として、Ａｌ2
Ｏ3、ＺｒＯ2 、ＳｉＯ2 、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＡｌＮな
どを配合したガラスセラミックス等が挙げられる。
しては、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラスなどのガ
ラスや、これらのガラスにフィラー成分として、Ａｌ2
Ｏ3、ＺｒＯ2 、ＳｉＯ2 、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＡｌＮな
どを配合したガラスセラミックス等が挙げられる。
【００３６】また、かかる絶縁基板として４０〜４００
℃における熱膨張係数が８〜２５ｐｐｍ／℃のガラスセ
ラミック材料としては、Ｌｉ2 Ｏを５〜３０重量％含有
する結晶性リチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、
少なくともフォルステライトとクリストバライトとを含
むフィラー成分８０〜２０体積％とからなる混合物を成
形し、焼成したガラスセラミック焼結体が好適に使用さ
れる。
℃における熱膨張係数が８〜２５ｐｐｍ／℃のガラスセ
ラミック材料としては、Ｌｉ2 Ｏを５〜３０重量％含有
する結晶性リチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、
少なくともフォルステライトとクリストバライトとを含
むフィラー成分８０〜２０体積％とからなる混合物を成
形し、焼成したガラスセラミック焼結体が好適に使用さ
れる。
【００３７】本発明によれば、結晶性リチウム珪酸ガラ
スを上記の範囲で配合することにより、１０００℃以下
の温度で焼成でき、焼結後の焼結体のヤング率が２００
ＧＰａ以下、熱膨張係数８ｐｐｍ／℃以上のガラスセラ
ミックスを得ることができる。
スを上記の範囲で配合することにより、１０００℃以下
の温度で焼成でき、焼結後の焼結体のヤング率が２００
ＧＰａ以下、熱膨張係数８ｐｐｍ／℃以上のガラスセラ
ミックスを得ることができる。
【００３８】かかるガラスセラミック材料について以下
に具体的に説明する。用いる結晶性リチウム珪酸ガラス
としては、Ｌｉ2 Ｏを５〜３０重量％の割合で含有する
とともに、ＳｉＯ2 を６０〜８５重量％含み、Ｌｉ2 Ｏ
とＳｉＯ2 の合量が６５〜９５重量％であり、残部がＡ
ｌ2 Ｏ3 、アルカリ土類酸化物、アルカリ金属酸化物、
ＺｎＯ、Ｐ2 Ｏ5 等から構成されるものが好適である。
に具体的に説明する。用いる結晶性リチウム珪酸ガラス
としては、Ｌｉ2 Ｏを５〜３０重量％の割合で含有する
とともに、ＳｉＯ2 を６０〜８５重量％含み、Ｌｉ2 Ｏ
とＳｉＯ2 の合量が６５〜９５重量％であり、残部がＡ
ｌ2 Ｏ3 、アルカリ土類酸化物、アルカリ金属酸化物、
ＺｎＯ、Ｐ2 Ｏ5 等から構成されるものが好適である。
【００３９】この結晶性リチウム珪酸ガラスの軟化点は
４２０〜４６０℃であることが望ましい。また、屈伏点
は４００℃〜８００℃、特に４００〜６５０℃であるこ
とが成形用有機バインダーを効率的に除去できるととも
に、銅との同時焼結性を高める点で望ましい。
４２０〜４６０℃であることが望ましい。また、屈伏点
は４００℃〜８００℃、特に４００〜６５０℃であるこ
とが成形用有機バインダーを効率的に除去できるととも
に、銅との同時焼結性を高める点で望ましい。
【００４０】一方、結晶性リチウム珪酸ガラスとともに
配合されるフィラー成分としては、少なくともフォルス
テライト、クリストバライトを含むことが、熱膨張係数
を前記範囲に制御する上で好適である。また、フィラー
の種類によってヤング率や熱膨張係数を制御することも
可能であって、その他のフィラー成分としては、クォー
ツ（ＳｉＯ2 ）、トリジマイト（ＳｉＯ2 ）、クリスト
バライト（ＳｉＯ2 ）、フォルステライト（２ＭｇＯ・
ＳｉＯ2 ）、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ）、ウォラ
ストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）、モンティセラナイト
（ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、ネフェリン（Ｎａ2 Ｏ
・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ）、リチウムシリケート（Ｌｉ
2 Ｏ・ＳｉＯ2 ）、ジオプサイド（ＣａＯ・ＭｇＯ・２
ＳｉＯ2）、メルビナイト（３ＣａＯ・ＭｇＯ・２Ｓｉ
Ｏ2 ）、アケルマイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２Ｓｉ
Ｏ2 ）、マグネシア（ＭｇＯ）、アルミナ（Ａｌ
2 Ｏ3 ）、カーネギアイト（Ｎａ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２
ＳｉＯ2 ）、エンスタタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、ホ
ウ酸マグネシウム（２ＭｇＯ・Ｂ2 Ｏ3 ）、セルシアン
（ＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）、Ｂ2 Ｏ3 ・２Ｍ
ｇＯ・２ＳｉＯ2 、ガーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ
2 Ｏ3 ）、ペタライト（ＬｉＡｌＳｉ4 Ｏ10）が挙げら
れる。
配合されるフィラー成分としては、少なくともフォルス
テライト、クリストバライトを含むことが、熱膨張係数
を前記範囲に制御する上で好適である。また、フィラー
の種類によってヤング率や熱膨張係数を制御することも
可能であって、その他のフィラー成分としては、クォー
ツ（ＳｉＯ2 ）、トリジマイト（ＳｉＯ2 ）、クリスト
バライト（ＳｉＯ2 ）、フォルステライト（２ＭｇＯ・
ＳｉＯ2 ）、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ）、ウォラ
ストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）、モンティセラナイト
（ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、ネフェリン（Ｎａ2 Ｏ
・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ）、リチウムシリケート（Ｌｉ
2 Ｏ・ＳｉＯ2 ）、ジオプサイド（ＣａＯ・ＭｇＯ・２
ＳｉＯ2）、メルビナイト（３ＣａＯ・ＭｇＯ・２Ｓｉ
Ｏ2 ）、アケルマイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２Ｓｉ
Ｏ2 ）、マグネシア（ＭｇＯ）、アルミナ（Ａｌ
2 Ｏ3 ）、カーネギアイト（Ｎａ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２
ＳｉＯ2 ）、エンスタタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ）、ホ
ウ酸マグネシウム（２ＭｇＯ・Ｂ2 Ｏ3 ）、セルシアン
（ＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）、Ｂ2 Ｏ3 ・２Ｍ
ｇＯ・２ＳｉＯ2 、ガーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ
2 Ｏ3 ）、ペタライト（ＬｉＡｌＳｉ4 Ｏ10）が挙げら
れる。
【００４１】この結晶性ガラスとフィラーとの混合物を
用いて、配線基板を作製するには、適当な成形用有機樹
脂バインダーを添加した後、所望の成形手段、例えば、
ドクターブレード、圧延法、金型プレス等によりシート
状に成形する。
用いて、配線基板を作製するには、適当な成形用有機樹
脂バインダーを添加した後、所望の成形手段、例えば、
ドクターブレード、圧延法、金型プレス等によりシート
状に成形する。
【００４２】そして、このシート状成形体の表面に銅や
金などのメタライズペーストをスクリーン印刷法等によ
って印刷し、また、場合によっては、前記グリーンシー
トに適当な打ち抜き加工してスルーホールを形成し、こ
のホール内にもメタライズペーストを充填する。そして
これらのグリーンシートを複数枚積層し焼成する。
金などのメタライズペーストをスクリーン印刷法等によ
って印刷し、また、場合によっては、前記グリーンシー
トに適当な打ち抜き加工してスルーホールを形成し、こ
のホール内にもメタライズペーストを充填する。そして
これらのグリーンシートを複数枚積層し焼成する。
【００４３】焼成にあたっては、まず、成形のために配
合したバインダー成分を除去する。
合したバインダー成分を除去する。
【００４４】バインダーの除去は、７００℃前後の大気
雰囲気中で行われるが、配線導体としてＣｕを用いる場
合には、水蒸気を含有する１００〜７００℃の窒素雰囲
気中で行われる。この時、成形体の収縮開始温度は７０
０〜８５０℃程度であることが望ましく、かかる収縮開
始温度がこれより低いとバインダーの除去が困難となる
ため、成形体中の結晶化ガラスの特性、特に屈伏点を前
述したように制御することが必要となる。
雰囲気中で行われるが、配線導体としてＣｕを用いる場
合には、水蒸気を含有する１００〜７００℃の窒素雰囲
気中で行われる。この時、成形体の収縮開始温度は７０
０〜８５０℃程度であることが望ましく、かかる収縮開
始温度がこれより低いとバインダーの除去が困難となる
ため、成形体中の結晶化ガラスの特性、特に屈伏点を前
述したように制御することが必要となる。
【００４５】焼成は、８５０℃〜１０５０℃の酸化性雰
囲気中で行われ、これにより相対密度９０％以上まで緻
密化される。この時の焼成温度が８５０℃より低いと緻
密化することができず、１０５０℃を越えるとメタライ
ズ配線層との同時焼成でメタライズ層が溶融してしま
う。
囲気中で行われ、これにより相対密度９０％以上まで緻
密化される。この時の焼成温度が８５０℃より低いと緻
密化することができず、１０５０℃を越えるとメタライ
ズ配線層との同時焼成でメタライズ層が溶融してしま
う。
【００４６】このようにして作製された配線基板の絶縁
基板を構成するガラスセラミック焼結体中には、フィラ
ーとして添加したフォルステライトやクリストバライト
等の結晶相や、これらフィラー成分に基づくエンスタタ
イト等の結晶相、さらには結晶性ガラスから析出したリ
チウムシリケート結晶相が存在する。その他、結晶性ガ
ラスとフィラーとの反応により生成した結晶相も存在す
る場合がある。そして、これらの結晶相の粒界には、微
量のガラス相が存在する場合もある。これらの熱膨張係
数の大きい結晶相を析出させることにより、高熱膨張係
数を有するガラスセラミック焼結体を作製することがで
きる。
基板を構成するガラスセラミック焼結体中には、フィラ
ーとして添加したフォルステライトやクリストバライト
等の結晶相や、これらフィラー成分に基づくエンスタタ
イト等の結晶相、さらには結晶性ガラスから析出したリ
チウムシリケート結晶相が存在する。その他、結晶性ガ
ラスとフィラーとの反応により生成した結晶相も存在す
る場合がある。そして、これらの結晶相の粒界には、微
量のガラス相が存在する場合もある。これらの熱膨張係
数の大きい結晶相を析出させることにより、高熱膨張係
数を有するガラスセラミック焼結体を作製することがで
きる。
【００４７】本発明によれば、上記のように、ガラス−
エポキシ樹脂基板などのプリント基板からなる外部電気
回路に対する配線基板の実装構造において、配線基板と
外部電気回路基板間に発生する応力を低減し、その結
果、その応力による配線基板の接続端子と外部電気回路
の配線導体との接続不良が発生するのを防止することが
でき、これによって例えば、パッケージ内に収納された
半導体素子と外部電気回路基板とを長期間にわたり正確
に、且つ強固に電気的接続させることが可能となる。
エポキシ樹脂基板などのプリント基板からなる外部電気
回路に対する配線基板の実装構造において、配線基板と
外部電気回路基板間に発生する応力を低減し、その結
果、その応力による配線基板の接続端子と外部電気回路
の配線導体との接続不良が発生するのを防止することが
でき、これによって例えば、パッケージ内に収納された
半導体素子と外部電気回路基板とを長期間にわたり正確
に、且つ強固に電気的接続させることが可能となる。
【００４８】
実施例１ 表１、２に示す絶縁基板を形成する各種セラミック材料
について、表１、２の焼成条件で焼成して５×４×４０
ｍｍの形状の焼結体を作製し、各焼結体について４０〜
４００℃における熱膨張係数を測定し表１、２に示し
た。
について、表１、２の焼成条件で焼成して５×４×４０
ｍｍの形状の焼結体を作製し、各焼結体について４０〜
４００℃における熱膨張係数を測定し表１、２に示し
た。
【００４９】また、表１、２に示す各種セラミック材料
を用いて、表１、２の材質からなるメタライズ金属を含
むペーストを塗布、およびスルーホールを形成し、ま
た、基板の下面にスルーホールに接続する箇所にＣｕも
しくはＷのメタライズからなる接続パッドを形成し、表
１、２の条件でメタライズ配線層、スルーホール、電極
パッドとともに同時焼成して配線基板を作製した。そし
て、接続パッドにＮｉメッキを施した後に、この電極パ
ッドに高融点半田（Ｐｂ９０重量％−Ｓｎ１０重量％）
からなるボール状接続端子を低融点半田（Ｐｂ４０重量
％−Ｓｎ６０重量％）によって取り着けた。なお、接続
端子は、１ｃｍ2 当たり３０端子の密度で図３（ａ）に
示すように下面全体に形成した。また、接続端子におけ
る最大離間距離が１６ｍｍの１１６端子、および７１ｍ
ｍの７３２端子が取着された配線基板を作製した。な
お、配線基板の厚みはすべて１．６ｍｍとした。
を用いて、表１、２の材質からなるメタライズ金属を含
むペーストを塗布、およびスルーホールを形成し、ま
た、基板の下面にスルーホールに接続する箇所にＣｕも
しくはＷのメタライズからなる接続パッドを形成し、表
１、２の条件でメタライズ配線層、スルーホール、電極
パッドとともに同時焼成して配線基板を作製した。そし
て、接続パッドにＮｉメッキを施した後に、この電極パ
ッドに高融点半田（Ｐｂ９０重量％−Ｓｎ１０重量％）
からなるボール状接続端子を低融点半田（Ｐｂ４０重量
％−Ｓｎ６０重量％）によって取り着けた。なお、接続
端子は、１ｃｍ2 当たり３０端子の密度で図３（ａ）に
示すように下面全体に形成した。また、接続端子におけ
る最大離間距離が１６ｍｍの１１６端子、および７１ｍ
ｍの７３２端子が取着された配線基板を作製した。な
お、配線基板の厚みはすべて１．６ｍｍとした。
【００５０】一方、外部電気回路基板として、ガラス−
エポキシ基板からなる４０〜４００℃における熱膨張係
数が１３ｐｐｍ／℃の絶縁体の表面に銅箔からなる配線
導体が形成されたプリント基板を準備した。
エポキシ基板からなる４０〜４００℃における熱膨張係
数が１３ｐｐｍ／℃の絶縁体の表面に銅箔からなる配線
導体が形成されたプリント基板を準備した。
【００５１】そして、上記の配線基板を上記プリント基
板の上の配線導体とパッケージ用絶縁基板の接続端子が
接続されるように位置合わせし、前記低融点半田を用い
て配線基板をプリント基板表面に実装した。なお、この
時のロウ付け高さＨを、ボール状端子の電極パッドへの
半田による取付高さを変えることと、高融点半田からな
るボールの径を変えて調整した。
板の上の配線導体とパッケージ用絶縁基板の接続端子が
接続されるように位置合わせし、前記低融点半田を用い
て配線基板をプリント基板表面に実装した。なお、この
時のロウ付け高さＨを、ボール状端子の電極パッドへの
半田による取付高さを変えることと、高融点半田からな
るボールの径を変えて調整した。
【００５２】（熱サイクル試験）次に、上記のようにし
てパッケージ基板をプリント基板表面に実装したものを
大気の雰囲気にて−４０℃と１２５℃の各温度に制御し
た恒温槽に試験サンプルを１５分／１５分の保持を１サ
イクルとして最高１０００サイクル繰り返した。
てパッケージ基板をプリント基板表面に実装したものを
大気の雰囲気にて−４０℃と１２５℃の各温度に制御し
た恒温槽に試験サンプルを１５分／１５分の保持を１サ
イクルとして最高１０００サイクル繰り返した。
【００５３】そして、各サイクル毎にプリント基板の配
線導体とパッケージ用基板との電気抵抗を測定し電気抵
抗に変化が現れるまでのサイクル数を表１、２に示し
た。
線導体とパッケージ用基板との電気抵抗を測定し電気抵
抗に変化が現れるまでのサイクル数を表１、２に示し
た。
【００５４】
【表１】
【００５５】
【表２】
【００５６】表１、２より明らかなように、絶縁基板の
最大長さＬ，外部電気回路基板との熱膨張係数差Δα、
絶縁基板と外部電気回路基板間のロウ付け高さＨで関係
づけられたＦ値が２０００以下の試料は、いずれも１０
００サイクルまで抵抗変化は全く認められず、極めて安
定で良好な電気的接続状態を維持できた。しかし、Ｆ値
が２０００よりも小さい試料では１０００サイクル未満
で抵抗変化が検出され、実装後の信頼性に欠けることが
わかった。
最大長さＬ，外部電気回路基板との熱膨張係数差Δα、
絶縁基板と外部電気回路基板間のロウ付け高さＨで関係
づけられたＦ値が２０００以下の試料は、いずれも１０
００サイクルまで抵抗変化は全く認められず、極めて安
定で良好な電気的接続状態を維持できた。しかし、Ｆ値
が２０００よりも小さい試料では１０００サイクル未満
で抵抗変化が検出され、実装後の信頼性に欠けることが
わかった。
【００５７】実施例２ ガラスセラミック焼結体として、表３に示すように、リ
チウム珪酸ガラス（組成：７４重量％ＳｉＯ2 、１４重
量％Ｌｉ2 Ｏ、４重量％Ａｌ2 Ｏ3 、２重量％Ｋ2 Ｏ、
２重量％Ｐ2 Ｏ5 、２重量％Ｎａ2 Ｏ、２重量％Ｚｎ
Ｏ、屈伏点４８０℃、４０〜４００℃における熱膨張係
数１０．３ｐｐｍ／℃）とアルミナの体積比を変えて混
合し、実施例１と同様にして成形し、脱バインダー処理
し、焼成した。そして、上記のようにして得られた焼結
体に対して実施例１と同様にして、熱膨張係数を確認し
た。
チウム珪酸ガラス（組成：７４重量％ＳｉＯ2 、１４重
量％Ｌｉ2 Ｏ、４重量％Ａｌ2 Ｏ3 、２重量％Ｋ2 Ｏ、
２重量％Ｐ2 Ｏ5 、２重量％Ｎａ2 Ｏ、２重量％Ｚｎ
Ｏ、屈伏点４８０℃、４０〜４００℃における熱膨張係
数１０．３ｐｐｍ／℃）とアルミナの体積比を変えて混
合し、実施例１と同様にして成形し、脱バインダー処理
し、焼成した。そして、上記のようにして得られた焼結
体に対して実施例１と同様にして、熱膨張係数を確認し
た。
【００５８】また、実施例１と同様にしてメタライズ配
線層としてＣｕを用いて配線基板を作成し、これを実施
例１と同じガラス−エポキシ基板に実装し、実装時の熱
サイクル試験を行いプリント基板とパッケージ基板との
電気抵抗の変化を調べた。
線層としてＣｕを用いて配線基板を作成し、これを実施
例１と同じガラス−エポキシ基板に実装し、実装時の熱
サイクル試験を行いプリント基板とパッケージ基板との
電気抵抗の変化を調べた。
【００５９】
【表３】
【００６０】表３より明らかなように、絶縁基板の最大
長さＬ、外部電気回路基板との熱膨張係数差Δα、絶縁
基板と外部電気回路基板間のロウづけ高さＨで関係づけ
られたＦ値が２０００以下の試料は、いずれも１０００
サイクルまで抵抗変化は全く認められず、極めて安定で
良好な電気的接続状態を維持できた。しかし、Ｆ値が２
０００よりも小さい試料では１０００サイクル未満で接
続部の破壊による電気抵抗の変化が見られた。
長さＬ、外部電気回路基板との熱膨張係数差Δα、絶縁
基板と外部電気回路基板間のロウづけ高さＨで関係づけ
られたＦ値が２０００以下の試料は、いずれも１０００
サイクルまで抵抗変化は全く認められず、極めて安定で
良好な電気的接続状態を維持できた。しかし、Ｆ値が２
０００よりも小さい試料では１０００サイクル未満で接
続部の破壊による電気抵抗の変化が見られた。
【００６１】実施例３ 表４、５に示すようにリチウム珪酸ガラス（組成：７８
重量％ＳｉＯ2 、１０重量％Ｌｉ2 Ｏ、４重量％Ａｌ2
Ｏ3 、４重量％Ｋ2 Ｏ、２重量％Ｐ2 Ｏ5 、２重量％Ｎ
ａ2 Ｏ、屈伏点４８０℃、４０〜４００℃における熱膨
張係数１０．３ｐｐｍ／℃）と、フィラーとしてフォル
ステライト、クリストバライト、ペタライト、ネフェリ
ン、リチウムシリケートを用いて、それらのフィラーを
表４、５の体積比率で混合し、実施例１と同様にして成
形し、脱バインダー処理し焼成した。そして得られた焼
結体に対して実施例１と同様にして、ヤング率、熱膨張
係数を確認した。
重量％ＳｉＯ2 、１０重量％Ｌｉ2 Ｏ、４重量％Ａｌ2
Ｏ3 、４重量％Ｋ2 Ｏ、２重量％Ｐ2 Ｏ5 、２重量％Ｎ
ａ2 Ｏ、屈伏点４８０℃、４０〜４００℃における熱膨
張係数１０．３ｐｐｍ／℃）と、フィラーとしてフォル
ステライト、クリストバライト、ペタライト、ネフェリ
ン、リチウムシリケートを用いて、それらのフィラーを
表４、５の体積比率で混合し、実施例１と同様にして成
形し、脱バインダー処理し焼成した。そして得られた焼
結体に対して実施例１と同様にして、ヤング率、熱膨張
係数を確認した。
【００６２】また、実施例１と同様にグリーンシートを
作成した後にＣｕメタライズペーストをスクリーン印刷
法により配線パターンに塗布し、シートの所定箇所に基
板の下面まで通過するスルーホールを形成しその中にも
Ｃｕメタライズペーストを充填した。そして、実施例１
と同様に、このグリーンシートを積層圧着、焼成し、パ
ッケージ用の配線基板を作成し、このパッケージ用配線
基板をプリント基板表面に実装し、実施例１と同様な方
法で熱サイクル試験を行い、最高１０００サイクルまで
行った。
作成した後にＣｕメタライズペーストをスクリーン印刷
法により配線パターンに塗布し、シートの所定箇所に基
板の下面まで通過するスルーホールを形成しその中にも
Ｃｕメタライズペーストを充填した。そして、実施例１
と同様に、このグリーンシートを積層圧着、焼成し、パ
ッケージ用の配線基板を作成し、このパッケージ用配線
基板をプリント基板表面に実装し、実施例１と同様な方
法で熱サイクル試験を行い、最高１０００サイクルまで
行った。
【００６３】
【表４】
【００６４】
【表５】
【００６５】表４、５より明らかなように、絶縁基板の
最大長さＬ、外部電気回路基板との熱膨張係数差Δα、
絶縁基板と外部電気回路基板間のロウづけ高さＨで関係
づけられたＦ値が２０００以下の試料は、いずれも１０
００サイクルまで抵抗変化は全く認められず、極めて安
定で良好な電気的接続状態を維持できた。しかし、Ｆ値
が２０００よりも小さい試料では１０００サイクル未満
で抵抗変化が検出され、実装後の信頼性に欠けることが
わかった。
最大長さＬ、外部電気回路基板との熱膨張係数差Δα、
絶縁基板と外部電気回路基板間のロウづけ高さＨで関係
づけられたＦ値が２０００以下の試料は、いずれも１０
００サイクルまで抵抗変化は全く認められず、極めて安
定で良好な電気的接続状態を維持できた。しかし、Ｆ値
が２０００よりも小さい試料では１０００サイクル未満
で抵抗変化が検出され、実装後の信頼性に欠けることが
わかった。
【００６６】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の配線基板
の実装構造によれば、大型のセラミック配線基板を熱膨
張係数が大きいプリント基板などの外部電気回路基板に
実装した場合に、両者の熱膨張係数の差に起因する応力
発生が小さく、配線基板と外部電気回路とを長期間にわ
たり正確、かつ強固に電気的接続させることが可能とな
り、配線基板の半導体回路素子の大型化による多端子化
に十分対応できる信頼性の高い配線基板の実装構造を実
現できる。
の実装構造によれば、大型のセラミック配線基板を熱膨
張係数が大きいプリント基板などの外部電気回路基板に
実装した場合に、両者の熱膨張係数の差に起因する応力
発生が小さく、配線基板と外部電気回路とを長期間にわ
たり正確、かつ強固に電気的接続させることが可能とな
り、配線基板の半導体回路素子の大型化による多端子化
に十分対応できる信頼性の高い配線基板の実装構造を実
現できる。
【図１】本発明におけるボールグリッドアレイ型の半導
体素子収納用パッケージの実装構造を説明するための断
面図である。
体素子収納用パッケージの実装構造を説明するための断
面図である。
【図２】本発明における接続端子間の最大離間距離Ｌを
説明するための図である。
説明するための図である。
【図３】本発明における実装部の拡大図であり、（ａ）
は図１のパッケージの実装部、（ｂ）は他の接続端子構
造における実装部である。
は図１のパッケージの実装部、（ｂ）は他の接続端子構
造における実装部である。
１ セラミック絶縁基板 ２ 蓋体 ３ メタライズ配線層 ４ 接続端子 ５ 半導体素子 ６ キャビティ ７ 電極パッド ８ ボール状端子 ９ 低融点半田 １０ 絶縁体 １１ 配線導体 １２ ロウ材 １３ 凹部 Ａ 配線基板 Ｂ 外部電気回路基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｋ 3/36 (72)発明者 隈田原 均 鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ株 式会社総合研究所内 (72)発明者 永江 謙一 鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ株 式会社総合研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】セラミックス絶縁基板と、該絶縁基板に配
設されたメタライズ配線層と、前記絶縁基板に取着され
前記メタライズ配線層と電気的に接続された複数の接続
端子とを具備する配線基板を、少なくとも有機樹脂を含
む絶縁体の表面に配線導体が被着形成された外部電気回
路基板上に載置し、前記配線基板の接続端子と前記外部
電気回路基板の配線導体とをロウ付けして実装してなる
配線基板の実装構造において、下記数１ 【数１】 で表されるＦ値が２０００以下であることを特徴とする
配線基板の実装構造。 - 【請求項２】前記配線基板における前記接続端子の最大
離間距離が６ｍｍ以上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】前記絶縁基板の４０〜４００℃における熱
膨張係数が８〜２５ｐｐｍ／℃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４】前記絶縁基板が、ガラスセラミック焼結体
からなることを特徴とする請求項３記載の配線基板の実
装構造。 - 【請求項５】前記外部電気回路基板の４０〜４００℃に
おける熱膨張係数が８〜２８ｐｐｍ／℃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６】前記絶縁基板が、Ｌｉ2 Ｏを５〜３０重量
％含有するリチウム珪酸ガラス２０〜８０体積％と、フ
ォルステライト、クリストバライトおよびクォーツの少
なくとも１種を含むフィラー８０〜２０体積％とからな
る混合物を成形し、焼成したものであることを特徴とす
る請求項４記載の配線基板の実装構造。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25882296A JP3740225B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 配線基板の実装構造 |
| US08/939,563 US6027791A (en) | 1996-09-30 | 1997-09-29 | Structure for mounting a wiring board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25882296A JP3740225B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 配線基板の実装構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10107398A true JPH10107398A (ja) | 1998-04-24 |
| JP3740225B2 JP3740225B2 (ja) | 2006-02-01 |
Family
ID=17325529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25882296A Expired - Fee Related JP3740225B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 配線基板の実装構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3740225B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6930395B2 (en) * | 2000-12-05 | 2005-08-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Circuit substrate having improved connection reliability and a method for manufacturing the same |
| US7748110B2 (en) | 2004-02-20 | 2010-07-06 | Panasonic Corporation | Method for producing connection member |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP25882296A patent/JP3740225B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6930395B2 (en) * | 2000-12-05 | 2005-08-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Circuit substrate having improved connection reliability and a method for manufacturing the same |
| US7748110B2 (en) | 2004-02-20 | 2010-07-06 | Panasonic Corporation | Method for producing connection member |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3740225B2 (ja) | 2006-02-01 |
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