JP4651686B2 - 電子部品搭載用パッケージの製造方法および電子装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、配線基板上に半導体素子や圧電振動子等の電子部品を搭載するための電子部品搭載用パッケージおよび電子部品を樹脂封止材で覆うことにより気密に封止して成る電子装置の製造方法に関するものである。

従来、コンピュータ等の情報処理装置や携帯電話機等の通信端末装置等に実装される樹脂封止型の小型の電子装置として、例えば図５に断面図で示すものが知られている。
この電子装置は、酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成る絶縁基板の側面に上下面間にわたる切欠き部４４を複数有するとともに、上面から切欠き部４４を介して下面にかけて導出された、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等の金属粉末のメタライズ層から成る複数の配線層４５が形成された、大きさが数ｍｍ角程度の四角平板状の配線基板４１を有する。そして、配線基板４１上に半導体素子等の電子部品４２を、その各電極が対応する配線層４５に導体バンプ４６を介して電気的に接続されるようにして搭載するとともに、配線基板４１の上面中央部に電子部品４２を覆うようにして例えばエポキシ樹脂等の樹脂から成る樹脂封止材４３を固着させることにより、電子部品４２を気密に封止して成る電子装置が作製される。

しかしながら、この従来の電子装置では、電子部品４２を覆うようにして液状の樹脂封止材４３を滴下する際に、液状の樹脂封止材４３の一部がその流動性により切欠き部４４内に流れ込んでしまいやすい。そして、切欠き部４４内に樹脂封止材４３が流れ込むと、切欠き部４４内に被着された配線層４５を樹脂封止材４３が覆ってしまう。その結果、電子装置を外部電気回路基板に実装する際に、切欠き部４４内の配線層４５と外部電気回路基板の接続用導体との間に立体的な半田の溜まり（いわゆるメニスカス）が良好に形成されず、電子装置を外部電気回路基板に強固に実装することができなくなるという問題点があった。

そこで、本願出願人は、図３に断面図で示すような電子装置を提案した（下記の特許文献１参照）。すなわち、下層の絶縁層２１ｂの側面に上端が上層の絶縁層２１ａで塞がれた切欠き部２４を有するとともに、上面から内部および切欠き部２４の内面を介して下面に導出するＷやＭｏ等の金属粉末のメタライズ層から成る配線層２５が被着された配線基板２１を有し、その上面に、電子部品２２がその各電極と対応する配線層２５に導体バンプ２６を介して電気的に接続されるようにして搭載され、電子部品２２を覆うように樹脂封止材２３が固着された電子装置である。

この電子装置によれば、切欠き部２４の上端が上層の絶縁層２１ａで塞がれるため、樹脂封止材２３が切欠き部２４内に流れ込んで切欠き部２４内に被着させた配線層２５が樹脂封止材２３で覆われることは一切ない。その結果、電子装置を外部電気回路基板に実装する際に、切欠き部２４内の配線層２５と外部電気回路基板の接続用導体との間に半田の溜りが立体的に良好に形成されて、電子装置が外部電気回路基板に極めて強固に実装されるというものである。

なお、このような従来の電子装置は、その製造時における取り扱いを容易とするとともに製造効率を高いものとするために、図４に断面図で示すように、多数個の電子装置を縦横に一体的に配列形成して製造するように成した多数個取りの製造方法により製造される。

まず、配線基板２１となる多数の配線基板領域３１を仮想線で示した分割線３２で区切って縦横に一体的に配列形成するとともに、分割線３２上に、下層の絶縁層３０ｂを貫通して上端が上層の絶縁層３０ａで塞がれた切欠き部用の穴３３を形成し、各配線基板領域３１の上面から内部および穴３３の内面を介して下面に導出される複数の配線層２５を被着形成して成る母基板３０を準備する。次に、母基板３０の各配線基板領域３１上に電子部品２２をその各電極が対応する配線層２５に電気的に接続されるようにして搭載するとともに、母基板３０上の全ての配線基板領域３１の電子部品２２を覆うように液状の樹脂封止材３４をスクリーン印刷法により塗布する。その後、樹脂封止材３４を硬化させて固着させ、最後に母基板３０を分割線３２に沿って分割することによって多数個の電子装置が同時集約的に製造される。

また、母基板３０の複数の配線層２５は、その露出表面にニッケルめっき層および金めっき層等のめっき金属層が電解めっき法や無電解めっき法により被着されており、これにより、配線層２５の腐食を有効に防止することができる。

そして、分割して得られる電子装置の切欠き部２４内の配線層２５と外部電気回路基板の接続用導体との間に半田の溜りが立体的に良好に形成されて、電子装置を外部電気回路基板に極めて強固に実装させることができる。
特開２００１−３５６０６４号公報

しかしながら、上述の特許文献１の電子装置においては、母基板３０をめっき液中に浸漬して配線層２５の露出表面にニッケルめっき層および金めっき層等のめっき金属層を電解めっき法や無電解めっき法により被着させているが、その際、切欠き部用の穴３３は各配線基板領域３１を区切る分割線３２上にあるとともに上端が上層の絶縁層３０ａで塞がれていることから、穴３３の内面に被着形成された配線層２５の上端部では空気が抜けきれずに空気溜りが生じ易くなっており、そのため空気溜りの発生している配線層２５の上端部はめっき液中に浸れなくなる。その結果、電子装置の切欠き部２４内の配線層２５の腐食を防ぐことができなくなり、腐食により半田の流れ性が低下するとともに半田の接合力も低下するため、切欠き部２４内の配線層２５と外部電気回路基板の接続用導体との間に半田のメニスカスを良好に形成することができなくなる。すると、電子装置を外部電気回路基板に強固に実装させることができないという問題点が生じていた。

したがって、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、配線基板の切欠き部内の配線層にめっき金属層を良好に被着させることにより配線層を外部電気回路に確実かつ強固に接続させることができる電子部品搭載用パッケージおよび電子装置を提供することにある。

本発明の電子部品搭載用パッケージの製造方法は、電子部品が搭載される搭載部および前記電子部品の電極が接続される配線層が形成された配線基板領域が多数配列されているとともに、下面且つ隣接しあう前記配線基板領域の分割線上に切欠き部用の非貫通の穴を有し、前記配線層と電気的に接続されるとともに前記穴の内面の下端から上側に向けて途中まで形成された側面導体層を有し、前記分割線に沿って分割することにより前記配線基板領域および前記切欠き部を有する多数の電子部品搭載用パッケージを得るための母基板を準備する工程と、前記側面導体層の表面にめっき金属層を形成する工程とを具備することを特徴とする。

本発明の電子装置の製造方法は、電子部品が搭載される搭載部および前記電子部品の電極が接続される配線層が形成された配線基板領域が多数配列されているとともに、下面且つ隣接しあう前記配線基板領域の分割線上に切欠き部用の非貫通の穴を有し、前記配線層と電気的に接続されるとともに前記穴の内面の下端から上側に向けて途中まで形成された側面導体層を有する母基板を準備する工程と、前記側面導体層の表面にめっき金属層を形成する工程と、前記母基板の上面における前記多数の配線基板領域の前記搭載部にそれぞれ電子部品を搭載する工程と前記母基板の上面における前記多数の配線基板領域および前記電子部品を覆うように樹脂封止材を塗布する工程と、前記分割線に沿って前記母基板および前記樹脂封止材を分割することにより前記切欠き部を有する多数の電子装置を得る工程とを順次具備することを特徴とする。

本発明の電子装置の製造方法において好ましくは、上記本発明の電子装置の製造方法において、前記樹脂封止材は前記母基板の上面の前記非貫通の穴に対応する部位を覆っていることを特徴とする。

本発明は、多数個の電子部品搭載用パッケージまたは電子装置を作製するために母基板の状態での切欠き部用の穴の内面にめっき金属層を被着させても、空気溜りが発生しやすい切欠き部用の穴の上端部には側面導体層が被着されていないため、側面導体層の上端部にめっき金属層が形成されずに腐食されるのを有効に防止できる。

本発明の電子部品搭載用パッケージ（以下、パッケージともいう）および電子装置の製造方法を以下に詳細に説明する。図１は本発明により製造したパッケージについて実施の形態の一例を示す断面図であり、図１において、１は配線基板、２はＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子などから成る電子部品、３は樹脂封止材である。

パッケージは、配線基板１の主面に電子部品２が搭載される搭載部７および電子部品２の電極が接続される配線層５が形成されているとともに、配線基板１の角部および側面の少なくとも一方に、配線基板１の下面から上面に向けて形成された切欠き部４に配線層５と電気的に接続された側面導体層５ａが形成されているものであって、切欠き部４は、配線基板１の下面から上面に向けて途中まで形成されているとともに、側面導体層５ａは、切欠き部４の下端から上側に向けて途中まで形成されている。

配線基板１は、酸化アルミニウム質焼結体や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り、例えば上層の絶縁層１ａ，中間層の絶縁層１ｂおよび下層の絶縁層１ｃが積層された四角平板状である。そして、絶縁層１ｂ，１ｃの側面には、上端が絶縁層１ａで塞がれた複数の切欠き部４が形成されている。

この配線基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、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ー，溶剤等を添加混合して泥漿状となし、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシート（セラミック生シートで、以下、グリーンシートともいう）を得、しかる後、グリーンシートに切欠き部４となる貫通孔を打ち抜き加工で形成するとともに、電子部品２を搭載するための絶縁層１ａ〜１ｃ用の各グリーンシートを積層し、高温（約１６００℃）で焼成し一体化することで形成される。

また、配線基板１は、電子部品２を支持するものであるとともに、絶縁層１ａの上面から内部および切欠き部４内に被着された側面導体層５ａを介して絶縁層１ｃの下面にかけて被着された複数の配線層５が形成されている。この配線層５は、電子部品２の各電極を外部電気回路に接続するための導電路として機能し、配線基板１の上面の配線層５には電子部品２の各電極が例えば半田や金等から成る導体バンプ６を介して電気的に接続される。

なお、図１の例では、電子部品２はその下面に電極を有するとともに各電極と配線層５とが導体バンプ６を介して電気的に接続されているが、電子部品２はその上面に電極を有するとともに各電極がボンディングワイヤ等を介して配線層５に電気的に接続されていてもよい。

配線層５および側面導体５ａは、例えばＷやＭｏ等の金属粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、配線基板１となるグリーンシートに予めスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておくことによって、絶縁層１ａ〜１ｃのそれぞれの所定位置に被着形成されている。

なお、配線層５および側面導体５ａの露出する表面に、ニッケル（Ｎｉ），金（Ａｕ）等の耐蝕性に優れる金属を１〜２０μｍ程度の厚みで被着させておくのがよく、配線層５および側面導体層５ａが酸化腐蝕するのを有効に防止できるとともに、配線層５と電子部品２との固着、側面導体層５ａと外部電気回路基板の接続用導体との接続を強固にすることができる。従って、配線層５および側面導体層５ａの露出表面には、厚さ１〜１０μｍ程度のＮｉめっき層と厚さ０．１〜３μｍ程度のＡｕめっき層が、電解めっき法や無電解めっき法により順次被着されていることが好ましい。

また、配線基板１の上面には、電子部品２を覆うようにして配線基板１の上面の全面に、エポキシ樹脂等の樹脂から成る樹脂封止材３が固着される。樹脂封止材３は、配線基板１上に電子部品２を覆うようにして固着されることにより電子部品２を気密に封止して外部環境から保護する保護部材として機能する。

パッケージは、図２の断面図に示すように、その製造時における取り扱いを容易とするとともに製造効率を高いものとするために、多数個のパッケージを縦横に一体的に配列形成した多数個取り配線基板として製作される。

多数個取り用の母基板１０は、酸化アルミニウム質焼結体や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、上層の絶縁層１０ａ，中間層の絶縁層１０ｂおよび下層の絶縁層１０ｃを積層して成る。また母基板１０は、その中央部に各々が配線基板１となる多数の配線基板領域１１が仮想線である分割線１２で区切って縦横に配列形成されるとともに、分割線１２上に絶縁層１０ｂ，１０ｃを貫通して上端が絶縁層１０ａで塞がれた切欠き部用の穴１３が形成されている。また、各配線基板領域１１の上面から内部および穴１３の内面に被着された側面導体層５ａを介して下面に導出されるメタライズ層から成る配線層５が被着形成されている。

この母基板１０は、絶縁層１０ａ〜１０ｃが酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化カルシウム，酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バインダおよび溶剤を添加混合して泥漿状と成し、これを従来周知のドクタブレード法によりシート状に形成して３枚のグリーンシートを得て、しかる後、これらのグリーンシートに適当な打ち抜き加工および配線層５，側面導体層５ａ用のＷやＭｏ等の金属粉末を含む金属ペーストの塗布印刷を施すとともに上下に積層し、これを還元雰囲気中で約１６００℃の温度で焼成することによって製作される。

なお、母基板１０の配線層５および側面導体層５ａには、その露出表面にニッケルめっき層および金めっき層等のめっき金属層を電解めっき法や無電解めっき法により被着させておく。

そして、母基板１０の各配線基板領域１１上面に電子部品２を搭載するとともにその各電極を例えば半田や金から成る導体バンプ６を介して対応する配線層５に電気的に接続する。電子部品２の各電極を導体バンプ６を介して配線層５に電気的に接続させるには、例えば、電子部品２の各電極に導体バンプ６を予め取着させておき、この導体バンプ６を対応する配線層５に溶着や圧着等により接合する方法が採用される。

そして、母基板１０上の全配線基板領域１１にわたり各配線基板領域１１およびこれに搭載された各電子部品２を覆うようにして、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂，フェノール樹脂，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液状の樹脂封止材１４を塗布し、硬化させる。

なお、母基板１０上に液状の樹脂封止材１４を塗布するには、一定量ずつ吐出可能なノズルを母基板１０上に配置し、このノズルを水平方向に移動させながらノズルから一定量の液状の樹脂封止材１４を吐出させる方法、または液状の樹脂封止材１４をスクリーン印刷法により母基板１０上に塗布する方法等が採用される。このとき、側面導体層５ａが被着された穴１３はその上端が絶縁層１０ａで塞がれていることから、母基板１０上に塗布した樹脂封止材１４が穴１３内に流れ込むことは一切ない。同時に、樹脂封止材１４を母基板１０上の全配線基板領域１１にわたり塗布することから、樹脂封止材１４を各配線基板領域１１上にまとめて塗布することができ、その結果、樹脂封止材１４の塗布の作業性が極めて簡易になる。また、母基板１０上に塗布した樹脂封止材１４を硬化させるには、例えば熱硬化法や紫外線硬化法により硬化させる方法が採用される。

そして、最後に、母基板１０および樹脂封止材１４をダイアモンドカッターやレーザカッターを用いて分割線１２に沿って分割することにより、中間層の絶縁層１ｂおよび下層の絶縁層１ｃの側面に、上端が上層の絶縁層１ａで塞がれた切欠き部４が形成される。また、上面から内部および切欠き部４内の側面導体層５ａを介して下面に導出される配線層５が被着された配線基板１の上面に、電子部品２がその各電極と対応する配線層５に導体バンプ６を介して電気的に接続されるようにして搭載され、配線基板１の上面に電子部品２を覆うようにして樹脂封止材３が固着された電子装置が多数個同時集約的に製作される。

パッケージにおいて、切欠き部４の上端部には側面導体層５ａが形成されていない非形成部が設けられているが、その非形成部の上下方向の長さは０．０５〜０．５ｍｍが好ましい。０．０５ｍｍ未満では、非形成部の長さが短いため、母基板１０の切欠き部用の穴１３の内面にめっき金属層を被着させる際に非形成部に空気溜りが発生すると、側面導体層５ａの一部を空気溜りが覆ってしまい、側面導体層５ａの一部にめっき金属層が被着されない事態が生じ易い。０．５ｍｍを超えると、非形成部の長さが長くなるため、空気溜りが側面導体５ａの一部を覆うことは無く良好にめっき金属層を被着できるものの、配線基板１の厚みが厚くなり薄型化に不利となる。

パッケージは、配線基板１の主面に電子部品２が搭載される搭載部７および電子部品２の電極が接続される配線層５が形成されているとともに、配線基板１の角部および側面の少なくとも一方に、配線基板１の下面から上面に向けて形成された切欠き部４に配線層５と電気的に接続された側面導体層５ａが形成されている。このような構造により、切欠き部４内の側面導体層５ａと外部電気回路基板の接続用導体との間に半田のメニスカスが良好に形成されて、外部電気回路基板に極めて強固に実装させることができる。

また、パッケージの切欠き部４は、配線基板１の下面から上面に向けて途中まで形成されているとともに、側面導体層５ａは、切欠き部４下端から上側に向けて下層の絶縁層１ｃ上面の位置まで形成されている。このようなパッケージは多数個取り配線基板として製造方法する際、母基板１０の切欠き部用の穴１３の内面にめっき金属層を被着させる際に、空気溜りが発生しやすい穴１３の上端部に相当する中間層の絶縁層１ｂの側面には側面導体層５ａが被着されていないため、側面導体層５ａが腐食されるのを有効に防止できる。

また、電子装置は、上記パッケージと、搭載部７に搭載されるとともに配線層５に電気的に接続された電子部品２と、電子部品２を覆う樹脂封止材３とを具備したことにより、切欠き部４内の側面導体層５ａと外部電気回路基板の接続用導体との間に半田のメニスカスが良好に形成されて電子装置が外部電気回路基板に極めて強固に実装される信頼性の高いものとなる。

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。

本発明の電子部品搭載用パッケージについて実施の形態の一例を示す断面図である。 図１の電子部品搭載用パッケージを母基板から多数個取りによって製造する製造方法を説明するための母基板の断面図である。 従来の電子部品搭載用パッケージの断面図である。 図３の電子部品搭載用パッケージを母基板から多数個取りによって製造する製造方法を説明するための母基板の断面図である。 従来の電子部品搭載用パッケージの他の例を示す断面図である。

符号の説明

１：配線基板
２：電子部品
３：樹脂封止材
５：配線層
５ａ：側面導体層
１０：母基板
１１：配線基板領域
１２：分割線
１３：切欠き部用の穴

Claims (3)

1. 電子部品が搭載される搭載部および前記電子部品の電極が接続される配線層が形成された配線基板領域が多数配列されているとともに、下面且つ隣接しあう前記配線基板領域の分割線上に切欠き部用の非貫通の穴を有し、前記配線層と電気的に接続されるとともに前記穴の内面の下端から上側に向けて途中まで形成された側面導体層を有し、前記分割線に沿って分割することにより前記配線基板領域および前記切欠き部を有する多数の電子部品搭載用パッケージを得るための母基板を準備する工程と、
   前記側面導体層の表面にめっき金属層を形成する工程とを具備することを特徴とする電子部品搭載用パッケージの製造方法。
2. 電子部品が搭載される搭載部および前記電子部品の電極が接続される配線層が形成された配線基板領域が多数配列されているとともに、下面且つ隣接しあう前記配線基板領域の分割線上に切欠き部用の非貫通の穴を有し、前記配線層と電気的に接続されるとともに前記穴の内面の下端から上側に向けて途中まで形成された側面導体層を有する母基板を準備する工程と、
   前記側面導体層の表面にめっき金属層を形成する工程と、
   前記母基板の上面における前記多数の配線基板領域の前記搭載部にそれぞれ電子部品を搭載する工程と
   前記母基板の上面における前記多数の配線基板領域および前記電子部品を覆うように樹脂封止材を塗布する工程と、
   前記分割線に沿って前記母基板および前記樹脂封止材を分割することにより前記切欠き部を有する多数の電子装置を得る工程とを順次具備することを特徴とする電子装置の製造方法。
3. 前記樹脂封止材は前記母基板の上面の前記非貫通の穴に対応する部位を覆っていることを特徴とする請求項２記載の電子装置の製造方法。

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