特許 7492910 配線基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-22

(45)【発行日】2024-05-30

(54)【発明の名称】配線基板

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/34 20060101AFI20240523BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20240523BHJP

   H01L 23/13 20060101ALI20240523BHJP

   H05K 1/18 20060101ALN20240523BHJP

【ＦＩ】

H05K3/34 501E

H05K1/02 A

H01L23/12 C

H05K1/18 L

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020208261

(22)【出願日】2020-12-16

(65)【公開番号】P2022095118

(43)【公開日】2022-06-28

【審査請求日】2023-03-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142745

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 世子

(74)【代理人】

【識別番号】100136319

【弁理士】

【氏名又は名称】北原 宏修

(74)【代理人】

【識別番号】100148275

【弁理士】

【氏名又は名称】山内 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100143498

【弁理士】

【氏名又は名称】中西 健

(72)【発明者】

【氏名】西田 智弘

(72)【発明者】

【氏名】半戸 琢也

【審査官】小南 奈都子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２８３５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／２１６５９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１７４９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０７３６１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／３４

Ｈ０５Ｋ １／０２

Ｈ０１Ｌ ２３／１３

Ｈ０５Ｋ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体素子が搭載される素子搭載予定部を有している配線基板であって、
絶縁性の基材と、
少なくとも頂面が露出した状態で、前記基材上に配置されている少なくとも一つの金属突起部と
を備え、
前記金属突起部の少なくとも底部側には、前記金属突起部の外周を覆うように絶縁性の側壁が設けられており、
前記基材と前記側壁とは、一体となっており、
前記基材の表面から前記金属突起部の前記頂面までの高さは、前記基材の表面から前記側壁の頂点までの高さ以上となっている、配線基板。

【請求項2】

前記側壁は、基板の厚み方向に沿った断面視で、前記基材に至るまで裾広がりに傾斜した傾斜部を有している、請求項１に記載の配線基板。

【請求項3】

複数の前記金属突起部を有し、
少なくとも１組の隣り合う２つの前記側壁は、それぞれの前記傾斜部が隣接するように設けられている、請求項２に記載の配線基板。

【請求項4】

前記金属突起部の一部は、前記基材内に埋め込まれている、請求項１から３の何れか１項に記載の配線基板。

【請求項5】

前記金属突起部は、基板の厚み方向に沿った断面視で傾斜した形状を有している、請求項１から４の何れか１項に記載の配線基板。

【請求項6】

前記基材および前記側壁は、セラミックで形成されている、請求項１から５の何れか１項に記載の配線基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体素子が搭載される素子搭載予定部を有している配線基板に関する。

【背景技術】

【0002】

集積回路などを搭載した半導体チップは、例えば、スイッチング素子、抵抗、コンデンサなどの様々な半導体素子で構成されている。この半導体チップは、例えば、セラミック、ガラスなどの非導電性材料で形成されている絶縁基板上に搭載され、モジュール化された配線基板を構成する。半導体チップが搭載される絶縁基板は、非導電性材料で形成されている絶縁基材、並びに、この絶縁基材上に金属などの導電性材料を用いて形成されている素子搭載用の接続パッド（素子搭載予定部とも呼ばれる）および配線などを備えている。

【0003】

特許文献１には、ビア導体および配線パターンを有するガラスセラミック基板が開示されている。このガラスセラミック基板では、基板１のガラスセラミック部をエッチングしてビア導体２を表面から突出させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平５－１４５２３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

絶縁基板上に導電性の接続パッドなどを形成する場合には、例えば、特許文献１に開示されているように、絶縁基板の表面から接続パッドを突出させる構造が提案されている。これにより、絶縁基板に搭載される半導体チップなどと接続パッドとの接続が行いやすくなるという利点がある。

【0006】

しかしながら、絶縁基板の表面から接続パッドおよび配線パターンなどを突出させた形状とすることで、突出部分が絶縁基板から剥がれたり、突出部分が欠けたりしやすくなる。

【0007】

そこで、本発明では、基板上に突出した形状を有する金属部の剥がれおよび欠損を抑制することのできる配線基板を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一局面にかかる配線基板は、半導体素子が搭載される素子搭載予定部を有している。この配線基板は、絶縁性の基材と、少なくとも頂面が露出した状態で、前記基材上に配置されている少なくとも一つの金属突起部とを備えている。前記金属突起部の少なくとも底部側には、前記金属突起部の外周を覆うように絶縁性の側壁が設けられており、前記基材と前記側壁とは、一体となっている。

【0009】

上記の構成によれば、絶縁性の基材と一体となった側壁が設けられていることで、基材上に突出した状態で設けられている金属突起部を、基材に対して強固に接合させることができる。そのため、金属突起部の剥がれを抑制することができる。また、金属突起部の少なくとも底部側の外周が、絶縁性の側壁で覆われていることで、金属突起部を保護することができる。そのため、金属突起部の欠損を抑制することができる。

【0010】

上記の本発明の一局面にかかる配線基板において、前記側壁は、基板の厚み方向に沿った断面視で、前記基材に至るまで裾広がりに傾斜した傾斜部を有していてもよい。

【0011】

上記の構成によれば、絶縁性の基材の表面と側壁との接合部において側壁の厚みが増すため、金属突起部を基材に対して、より強固に固定させることができる。したがって、絶縁性の基材から金属突起部が脱落することをより確実に抑えることができる。

【0012】

上記の本発明の一局面にかかる配線基板は、複数の前記金属突起部を有し、少なくとも１組の隣り合う２つの前記側壁は、それぞれの前記傾斜部が隣接するように設けられていてもよい。

【0013】

上記の構成によれば、絶縁性の基材の表面から側壁の頂点までの高さをより高くすることができる。また、隣接する側壁同士の隙間に樹脂材料などが充填されることで、金属突起部を補強することができるため、より機械的強度の高い半導体パッケージを得ることができる。

【0014】

上記の本発明の一局面にかかる配線基板において、前記金属突起部の一部は、前記基材内に埋め込まれていてもよい。この構成によれば、金属突起部をより強固に絶縁性基材に接合固定させることができる。

【0015】

上記の本発明の一局面にかかる配線基板において、前記金属突起部は、基板の厚み方向に沿った断面視で傾斜した形状を有していてもよい。

【0016】

上記の構成によれば、基板の厚み方向に沿って径が一定の柱状の金属突起部と比較して、金属突起部の頂部側または底部側において金属突起部の外周を覆う側壁の厚みを大きくすることができる。なお、金属突起部における傾斜の方向は、配線基板上に設けられる金属突起部の用途などに応じて適宜決めればよい。

【0017】

上記の本発明の一局面にかかる配線基板において、前記基材および前記側壁は、セラミックで形成されていてもよい。この構成によれば、機械的強度、および耐熱性などに優れた配線基板を得ることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明の一局面にかかる配線基板によれば、基板上に突出した形状を有する金属突起部の剥がれおよび欠損を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１の実施形態にかかる配線基板の構成を示す断面模式図である。

【図2】第１の実施形態にかかる配線基板に形成されている接続パッドの構成を示す斜視図である。

【図3】第１の実施形態にかかる配線基板に形成されている配線部の構成を示す斜視図である。

【図4】図１に示す配線基板に半導体チップが搭載された半導体モジュールの構成を示す断面模式図である。

【図5】第１の実施形態にかかる配線基板の製造工程を示す模式図である。

【図6】第２の実施形態にかかる配線基板の一部分の構成を示す平面図である。

【図7】図６に示す配線基板の内部構成を示す断面模式図である。

【図8】第３の実施形態にかかる配線基板に形成されている接続パッドの内部構成を示す断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

【0021】

〔第１の実施形態〕
本実施形態では、本発明にかかる配線基板の一例として、配線基板１を例に挙げて説明する。この配線基板１には、半導体チップ（半導体素子）４０が搭載され、半導体モジュール５０を構成する。

【0022】

（配線基板および半導体モジュールの構成）
図１には、配線基板１の断面構造を模式的に示す。図２および図３には、配線基板１の一部分の表面の構成を示す。図２では、複数の接続パッド２１が設けられている配線基板１の表面１０ｂの構成を示す。図３では、複数の配線部２２が設けられている配線基板１の表面１０ｂの構成を示す。本実施形態では、便宜上、略平板状の配線基板１において半導体チップ４０が搭載される側の面を表面とし、その反対側の面を裏面とする。但し、配線基板１の表面および裏面の定義はこれに限定はされず、任意に決めることができる。

【0023】

配線基板１は、主として、セラミック基材（絶縁性の基材）１０、接続パッド２１、配線部２２、および導電性ビア２３などを備えている。

【0024】

セラミック基材１０は、配線基板１の土台となる部材である。本実施形態では、セラミック基材１０は、中央に凹部１０ａを有している。凹部１０ａの上方には、半導体チップ４０が配置される。すなわち、凹部１０ａの上方は、半導体チップ４０などの半導体素子が搭載される素子搭載予定部４０ａとなっている。凹部１０ａの周囲には、外周壁１１が設けられている。凹部１０ａの底面部には、所定形状の導電性パターンが形成されており、接続パッド２１および配線部２２などを形成している。本実施形態では、凹部１０ａの底面部をセラミック基材１０の表面１０ｂと呼ぶ。

【0025】

セラミック基材１０は、複数のセラミックシートを積層して形成されている。セラミックシートは、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を主成分とする高温焼成セラミックで形成することができる。また、別の実施態様では、セラミックシートは、ガラス－セラミックなどの中温焼成セラミック（ＭＴＣＣ）、または低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ）で形成されていてもよい。

【0026】

なお、別の実施形態では、セラミック基材１０は、１枚のセラミックシートで形成されていてもよい。

【0027】

接続パッド２１および配線部２２は、セラミック基材１０の表面１０ｂに設けられている。図２には、セラミック基材１０の表面１０ｂに、複数の接続パッド２１が並んで配置されている状態を示している。図３には、セラミック基材１０の表面１０ｂに、複数の配線部２２が並んで配置されている状態を示している。なお、配線基板１における接続パッド２１および配線部２２の配置の仕方は、図２および図３に示す例に限定はされない。配線基板１の仕様および用途などに応じて、接続パッド２１および配線部２２の配置方法は、適宜変更される。

【0028】

接続パッド２１は、配線基板１に搭載される半導体チップ４０の接続端子４１と電気的に接続される（図４参照）。すなわち、接続パッド２１は、配線基板１における素子搭載予定部となり得る。図２に示すように、接続パッド２１は、セラミック基材１０の表面１０ｂから突出するように設けられている。図１に示すように、接続パッド２１は、主として、導電性の金属突起部３１と、絶縁性の側壁１２とで形成されている。

【0029】

接続パッド２１の一部または全ては、導電性ビア２３と接続されている。図１に示すように、導電性ビア２３と接続されている接続パッド２１は、その金属突起部３１が、導電性ビア２３を構成する金属部３３の上方に配置されている。

【0030】

導電性ビア２３は、セラミック基材１０の内部を貫通するように設けられている。導電性ビア２３は、配線基板１の表面側に形成されている接続パッド２１と、配線基板１の裏面側に形成されている接続パッド（図示せず）とを電気的に接続する。導電性ビア２３は、セラミック基材１０内に埋め込まれている金属部３３で主に形成されている。金属部３３は、金属突起部３１と同様に、導電性の材料で形成されている。金属部３３は、接続パッド２１の金属突起部３１と一体的に形成されていてもよい。

【0031】

配線部２２は、配線基板１上に張り巡らされており、配線基板１内の各素子に電気信号を伝達する。また、配線部２２の一部は、配線基板１に搭載される半導体チップ４０の接続端子４１との間で電気的に接続されてもよい（図４参照）。図３に示すように、配線部２２は、セラミック基材１０の表面１０ｂから突出するように設けられている。図１に示すように、配線部２２は、主として、導電性の金属突起部３２と、絶縁性の側壁１３とで形成されている。

【0032】

なお、図１には図示されていないが、セラミック基材１０の内部にも配線が形成されていてもよい。セラミック基材１０の内部に形成されている内層配線は、図示しない導電性ビアなどによって、セラミック基材１０の表面１０ｂに配置されている配線部２２と電気的に接続されていてもよい。

【0033】

金属突起部３１および３２は、例えば、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、またはモリブデン（Ｍｏ）などの金属材料、あるいはこれらの金属材料を主成分とする合金材料によって形成することができる。

【0034】

金属部３３も、金属突起部３１および３２と同様の材料で形成することができる。

【0035】

金属突起部３１および３２、並びに金属部３３は、例えば、印刷ペーストによるメタライズ法、基板に開口部を形成して導電性ペーストを埋め込む方法、パターン状の金属層を転写する方法などの従来公知の方法を用いて、形成することができる。これにより、セラミック基材１０内に所定のパターン形状を有する金属突起部３１および３２、並びに金属部３３を形成することができる。そして、後述するように、金属突起部３１および３２などが形成されたセラミック基材１０の表面をレーザー処理することによって、図１に示すように、金属突起部３１および３２の少なくとも一部を、セラミック基材１０の表面１０ｂから突出させることができる。

【0036】

絶縁性の側壁１２は、金属突起部３１の外周を覆うように設けられている。側壁１２は、セラミック基材１０の表面１０ｂから盛り上がるように形成されている。また、側壁１２は、セラミック基材１０の一部で形成されている。すなわち、側壁１２とセラミック基材１０とは、一体となっている。

【0037】

本実施形態では、側壁１２は、配線基板１の厚み方向に沿った断面視で、セラミック基材１０の凹部１０ａの底部（すなわち、表面１０ｂ）に至るまで裾広がりに傾斜した傾斜部１２ａを有している（図１参照）。このように、側壁１２が裾広がりの形状を有していることで、セラミック基板１０の表面１０ｂと側壁１２との接合部において側壁１２の外径が大きくなるため、接続パッド２１をセラミック基材１０の表面１０ｂに対して、より強固に固定させることができる。

【0038】

また、本実施形態では、金属突起部３１は、配線基板１の厚み方向に沿った断面視で、頂部側から底部側に径が大きくなる台形状を有している（図１参照）。すなわち、金属突起部３１の側面も、側壁１２の傾斜部１２ａに沿うように傾斜している。これにより、頂部側から底部側にかけて径が一定の柱状の金属突起部と比較して、金属突起部３１の頂部側において、金属突起部３１の外周を覆う側壁１２の厚みを確保することができる。

【0039】

絶縁性の側壁１３は、金属突起部３２の外周を覆うように設けられている。側壁１２と同様に、側壁１３は、セラミック基材１０の表面１０ｂから盛り上がるように形成されている。また、側壁１３は、セラミック基材１０の一部で形成されている。すなわち、側壁１３とセラミック基材１０とは、一体となっている。

【0040】

本実施形態では、側壁１３は、配線基板１の厚み方向に沿った断面視で、セラミック基材１０の凹部１０ａの底部（すなわち、表面１０ｂ）に至るまで裾広がりに傾斜した傾斜部１３ａを有している（図１参照）。このように、側壁１３が裾広がりの形状を有していることで、セラミック基板１０の表面１０ｂと側壁１３との接合部において側壁１３の外径が大きくなるため、配線部２２をセラミック基材１０の表面１０ｂに対して、より強固に固定させることができる。

【0041】

また、本実施形態では、金属突起部３２は、配線基板１の厚み方向に沿った断面視で、頂部側から底部側に径が大きくなる台形状を有している（図１参照）。すなわち、金属突起部３２の側面も、側壁１３の傾斜部１３ａに沿うように傾斜している。これにより、頂部側から底部側にかけて径が一定の柱状の金属突起部と比較して、金属突起部３２の頂部側において、金属突起部３２の外周を覆う側壁１３の厚みを確保することができる。

【0042】

金属突起部３１の頂面３１ａは、セラミック基材１０の側壁１２に覆われておらず露出している。この露出した頂面３１ａには、メッキ層３５が形成される（図４参照）。なお、別の実施態様では、金属突起部３１の頂面３１ａを含む上方部分が、セラミック基材１０の側壁１２に覆われていない状態であってもよい。すなわち、金属突起部３１の少なくとも底部側（すなわち、表面１０ｂ側）の外周が、側壁１２に覆われていればよい。

【0043】

また、金属突起部３２の頂面３２ａは、セラミック基材１０の側壁１３に覆われておらず露出している。この露出した頂面３２ａには、メッキ層３５が形成される（図４参照）。

【0044】

メッキ層３５は、例えば、Ｎｉメッキ、およびＡｕメッキなどを含む。メッキ層３５は、単層のメッキ層で構成されていてもよいし、複数のメッキ層で構成されていてもよい。メッキ層３５は、例えば、従来公知の電解めっき法などを用いて形成することができる。電解めっき法を行うことで、セラミック基材１０から露出している金属部の表面（例えば、頂面３１ａ、頂面３２ａなど）にメッキ被膜を形成することができる。

【0045】

上記のような構成を有する配線基板１の素子搭載予定部４０ａには、半導体チップ４０が搭載される。これにより、半導体モジュール５０が得られる。図４には、半導体モジュール５０の断面構造を模式的に示す。

【0046】

半導体モジュール５０では、配線基板１上に、フリップチップ実装によって半導体チップ４０が接続されている。具体的には、配線基板１の接続パッド２１および配線部２２などと、半導体チップ４０の接続端子４１とが、半田バンプ３６を介して接続されている。

【0047】

配線基板１上に半導体チップ４０が搭載された状態で、セラミック基材１０の凹部１０ａには、液状の樹脂材料が流し込まれる。この樹脂材料が硬化することで、凹部１０ａには、樹脂５１が充填された状態となる。これにより、半導体モジュール５０が得られる。

【0048】

なお、接続パッド２１の側壁１２、および配線部２２の側壁１３が、裾広がりの形状を有していることで、凹部１０ａに樹脂材料を流し込んだときに、凹部１０ａの表面１０ｂと側壁１２または側壁１３との境界部にも樹脂材料が流れ込みやすくなる。そのため、硬化後の樹脂５１にボイド（空隙）が形成される可能性を減らすことができる。

【0049】

（配線基板の製造方法）
続いて、配線基板１の製造方法について説明する。ここでは特に、セラミック基材１０の表面１０ｂに接続パッド２１および配線部２２を形成する工程について説明する。この工程以外の配線基板１の製造方法については、従来公知の配線基板の製造方法が適用できる。

【0050】

図５には、セラミック基材１０の表面１０ｂに接続パッド２１および配線部２２を形成するための各工程を、工程順に示す。

【0051】

先ず、図５の「１」で示す工程では、接続パッド２１および配線部２２を構成する金属突起部３１および３２が埋め込まれたセラミック基材１０を準備する。

【0052】

具体的には、従来公知のパターン形成方法（例えば、フォトリソグラフィなど）を用いて、セラミックシートに、所定形状の金属突起部３１および３２を形成する。また、別のセラミックシートに、導電性ビア２３となる金属部３３、および内層配線となる金属部を所定形状に形成する。なお、各セラミックシートに形成される金属突起部３１および３２の大きさを適宜変更することで、図５に示すように断面視で台形状を有する金属突起部３１および３２を得ることができる。

【0053】

このようにして得られた複数のセラミックシートは、その後、決められた順序で積層される。このとき、上方に積層されるセラミックシートには、凹部１０ａを形成するために、中央に開口部が設けられている。これにより、凹部１０ａおよび外周壁１１を有するセラミックシートの積層体を得ることができる。その後、得られたセラミックシートの積層体を焼成し、セラミック基材１０が得られる。

【0054】

なお、セラミック基材１０が１枚のセラミックシートで構成される場合には、所定形状の金属突起部３１および３２が形成された１枚のセラミックシートを焼成して、セラミック基材１０を形成する。

【0055】

続いて、図５の「２」で示す工程を行う。この工程では、セラミック基材１０の凹部１０ａの底面に対してレーザー処理を行う。具体的には、セラミック基材１０上で、加工用のレーザー光ＬをＸ方向およびＹ方向に走査しながら照射する。ここで、用いられるレーザー光としては、例えば、超短パルスレーザー、エキシマレーザー、ＵＶ固体レーザー、ファイバーレーザー、ＹＡＧレーザー、ＣＯ_２レーザーなどが挙げられる。

【0056】

このようなレーザー処理を行うことで、セラミック基材１０の凹部１０ａの底面では、主としてセラミック基材１０が削られる一方、金属突起部３１および３２についてはあまり削られることなく残される。これにより、金属突起部３１および３２と、その周囲に位置するセラミック基材１０の一部とが突出し、その他の部分が凹んだ形状のセラミック基材１０が得られる。

【0057】

例えば、複数の金属突起部３１が並んで配置されているセラミック基材１０では、図２に示すように、表面１０ｂから接続パッド２１が突出した状態となる。この状態では、金属突起部３１の外周には、レーザー処理後に残存したセラミック基材１０で形成された側壁１２が形成されている。このようなセラミック基材１０と一体となった側壁１２が設けられていることで、接続パッド２１は、セラミック基材１０の表面１０ｂに対して強固に固定され得る。したがって、セラミック基材１０から剥がれにくい接続パッド２１を得ることができる。

【0058】

例えば、複数の金属突起部３２が並んで配置されているセラミック基材１０では、図３に示すように、表面１０ｂから配線部２２が突出した状態となる。この状態では、金属突起部３２の外周には、レーザー処理後に残存したセラミック基材１０で形成された側壁１３が形成されている。このようなセラミック基材１０と一体となった側壁１３が設けられていることで、配線部２２は、セラミック基材１０の表面１０ｂに対して強固に固定され得る。したがって、セラミック基材１０から剥がれにくい配線部２２を得ることができる。

【0059】

超短パルスレーザーを用いる場合のレーザー処理の条件は、例えば、以下の通りとすることができる。
出力：１．０Ｗ以上１０Ｗ以下
周波数：２００ｋＨｚ
速度：５００ｍｍ／秒以上２０００ｍｍ／秒以下
走査回数：１０回以上５０回以下
送りピッチ：１０μｍ

【0060】

このレーザー処理において、走査回数を増減させることで、セラミック基材１０の表面１０ｂから接続パッド２１の頂面３２ａまでの高さを変化させることができる。例えば、走査回数を１０回とすることで、接続パッド２１の高さを約２０μｍとすることができる。また、走査回数を５０回とすることで、接続パッド２１の高さを約９０μｍとすることができる。また、走査回数が比較的少ない場合には、例えば、図８に示す接続パッド２２１のように、金属突起部２３１の底面２３１ｂ側の一部がセラミック基材１０に埋め込まれた状態とすることができる。

【0061】

その後、図５の「３」で示す工程を行う。この工程では、金属突起部３１の頂面３１ａおよび金属突起部３２の頂面３２ａにメッキ層３５を形成する。メッキ層３５は、例えば、従来公知の電解めっき法などを用いて形成することができる。電解めっき法を行うことで、セラミック基材１０から露出している金属部の表面（例えば、頂面３１ａ、頂面３２ａなど）にメッキ被膜を形成することができる。

【0062】

以上のように、本実施形態にかかる配線基板１は、レーザー処理を行うことによって、表面１０ｂから突出した側壁１２を有する接続パッド２１、および、表面１０ｂから突出した側壁１３を有する配線部２２を形成することができる。

【0063】

また、本実施形態にかかる配線基板１では、レーザー処理を行うことによって、接続パッド２１および配線部２２の露出面（すなわち、頂面３１ａおよび３２ａ）、および、セラミック基材１０の露出面（すなわち、表面１０ｂ、並びに側壁１２および１３の表面）に、粗面加工を施すことができる。

【0064】

頂面３１ａおよび３２ａに粗面加工が施されることで、メッキ層３５を介して頂面３１ａおよび３２ａ上に配置される半田バンプ３６との接合強度を高めることができる。これにより、配線基板１上に搭載される半導体チップ４０を、接続パッド２１などを介してより確実に接続させることができる。

【0065】

金属突起部３１の頂面３１ａおよび金属突起部３２の頂面３２ａの粗さは、例えば、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（１９９４）、ＪＩＳ Ｂ ００３１（１９９４）に準拠した方法で規定することができる。

【0066】

この方法で規定される頂面３１ａおよび頂面３２ａの算術平均線粗さＲａは、０．５以上１．２以下の範囲内とすることができ、０．６以上１．１以下の範囲内であることが好ましい。また、この方法で規定される頂面３１ａおよび頂面３２ａの十点平均線粗さＲｚは、５．５以上７．５以下の範囲内とすることができ、４．５以上６．５以下の範囲内であることが好ましい。

【0067】

また、この方法で規定される頂面３１ａおよび頂面３２ａの算術平均面粗さＳａは、０．７以上１．０以下の範囲内とすることができ、０．８以上０．９以下の範囲内であることが好ましい。また、この方法で規定される頂面３１ａおよび頂面３２ａの十点平均面粗さＳｚは、７．０以上１１．０以下の範囲内とすることができ、８．０以上１０．０以下の範囲内であることが好ましい。

【0068】

セラミック基材１０の露出面に粗面加工が施されることで、凹部１０ａに樹脂材料を流し込んだときの樹脂材料の流れ性を向上させることができる。これにより、硬化後の樹脂５１にボイド（空隙）が形成される可能性を減らすことができる。

【0069】

セラミック基材１０の露出面の粗さは、例えば、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（１９９４）、ＪＩＳ Ｂ ００３１（１９９４）に準拠した方法で規定することができる。

【0070】

この方法で規定されるセラミック基材１０の露出面の算術平均線粗さＲａは、０．４以上０．９以下の範囲内とすることができ、０．５以上０．８以下の範囲内であることが好ましい。また、この方法で規定されるセラミック基材１０の露出面の十点平均線粗さＲｚは、２．０以上６．０以下の範囲内とすることができ、３．０以上５．０以下の範囲内であることが好ましい。

【0071】

また、この方法で規定されるセラミック基材１０の露出面の算術平均面粗さＳａは、０．７以上１．４以下の範囲内とすることができ、０．８以上１．３以下の範囲内であることが好ましい。また、この方法で規定されるセラミック基材１０の露出面の十点平均面粗さＳｚは、９．０以上２１．０以下の範囲内とすることができ、１０．０以上２０．０以下の範囲内であることが好ましい。

【0072】

（第１の実施形態のまとめ）
以上のように、本実施形態にかかる配線基板１は、半導体チップ４０などの半導体素子が搭載される素子搭載予定部４０ａを有している。この配線基板１は、セラミック基材（絶縁性の基材）１０と、セラミック基材１０上に配置されている複数の金属突起部３１および３２とを備えている。金属突起部３１は接続パッド２１を形成し、金属突起部３２は配線部２２を形成する。金属突起部３１の頂面３１ａおよび金属突起部３２の頂面３２ａは、絶縁材料に覆われておらず、露出している。これらの頂面３１ａおよび３２ａには、メッキ層３５が形成される。

【0073】

金属突起部３１の少なくとも底部側には、金属突起部３１の外周を覆うように絶縁性の側壁１２が設けられている。金属突起部３２の少なくとも底部側には、金属突起部３２の外周を覆うように絶縁性の側壁１３が設けられている。これら側壁１２および１３は、セラミック基材１０と一体となっている。

【0074】

このような側壁１２を有する接続パッド２１および側壁１３を有する配線部２２は、例えば、金属突起部３１および３２が埋め込まれたセラミック基材１０の表面にレーザーを照射し、セラミック基材１０を部分的に削ることで形成され得る。これにより、セラミック基材１０の表面１０ｂから突出した形状を有する接続パッド２１および配線部２２が得られる。

【0075】

接続パッド２１および配線部２２をセラミック基材１０の表面１０ｂから突出した形状とすることで、配線基板１の上方に配置される半導体チップ４０の接続端子４１との接続を行いやすくすることができる。

【0076】

また、セラミック基材１０と一体となった側壁１２が設けられていることで、接続パッド２１は、セラミック基材１０の表面１０ｂに対して強固に接合されることができる。また、セラミック基材１０と一体となった側壁１３が設けられていることで、配線部２２は、セラミック基材１０の表面１０ｂに対して強固に接合されることができる。これにより、セラミック基材１０の表面１０ｂから突出するように設けられている接続パッド２１および配線部２２の剥がれを抑制することができる。

【0077】

また、金属突起部３１および３２の少なくとも底部側の外周が、絶縁性の側壁１２および１３で覆われていることで、金属突起部３１および３２を保護することができる。そのため、接続パッド２１および配線部２２の欠損を抑制することができる。

【0078】

なお、本実施形態では、配線基板１を構成している絶縁性の基材は、セラミックで形成されているが、絶縁性の基材はセラミックに限定はされない。配線基板１を形成する絶縁性の基材は、例えば、樹脂製であってもよい。

【0079】

〔第２の実施形態〕
続いて、第２の実施形態にかかる配線基板１０１について、図６および図７を参照しながら説明する。第２の実施形態にかかる配線基板１０１は、接続パッド１２１の構成が第１の実施形態の接続パッド２１とは異なっている。それ以外の構成については、第１の実施形態と同様の構成が適用できる。

【0080】

第１の実施形態と同様に、配線基板１０１は、主として、セラミック基材（絶縁性の基材）１０、接続パッド１２１、配線部２２、および導電性ビア２３などを備えている。セラミック基材（絶縁性の基材）１０、配線部２２、および導電性ビア２３については、第１の実施形態と同様の構成が適用できる。

【0081】

図６には、配線基板１０１において、複数の接続パッド１２１が形成されている領域のセラミック基材１０の表面１０ｂの構成を示す。図７には、図６に示す配線基板１０１の断面構成を示す。

【0082】

図６に示すように、接続パッド１２１は、セラミック基材１０の表面１０ｂに、複数個並んで配置されている。接続パッド１２１は、接続パッド２１と同様に、配線基板１０１に搭載される半導体チップ４０の接続端子４１と、半田バンプ３６などを介して電気的に接続される。図７に示すように、接続パッド１２１は、セラミック基材１０の表面１０ｂから突出するように設けられている。

【0083】

接続パッド１２１は、主として、導電性の金属突起部１３１と、絶縁性の側壁１１２とで形成されている。金属突起部１３１は、第１の実施形態と同様の材料で形成することができる。

【0084】

絶縁性の側壁１１２は、金属突起部１３１の外周を覆うように設けられている。側壁１１２は、セラミック基材１０の表面１０ｂから盛り上がるように形成されている。また、側壁１１２は、セラミック基材１０の一部で形成されている。すなわち、側壁１１２とセラミック基材１０とは、一体となっている。金属突起部１３１の頂面１３１ａは、セラミック基材１０の側壁１１２に覆われておらず露出している。この露出した頂面１３１ａには、メッキ層（図示せず）が形成される。

【0085】

本実施形態では、側壁１１２は、配線基板１０１の厚み方向に沿った断面視で、セラミック基材１０の表面１０ｂに至るまで裾広がりに傾斜した傾斜部１１２ａを有している。そして、隣り合って配置されている各接続パッド１２１および１２１における各側壁１１２および１１２は、それぞれの傾斜部１１２ａおよび１１２ａが隣接するように設けられている。

【0086】

隣り合って配置されている各接続パッド１２１および１２１の間には、隙間Ｇが設けられている。隙間Ｇは、その断面が略Ｖ字状の形状となっている（図７参照）。隙間Ｇの最深部の位置は、例えば、セラミック基材１０の表面１０ｂと略同じ高さとすることができる。配線基板１０１上に半導体チップ４０が搭載された状態で、この隙間Ｇには、樹脂５１が充填される。

【0087】

このように、本実施形態では、隣り合って配置されている各接続パッド１２１において、隣接する２つの傾斜部１１２ａおよび１１２ａの間に平面が存在しないような構成となっている。上記の構成によれば、セラミック基材１０の表面１０ｂからの高さがより高い接続パッド１２１を形成することができる。また、隣接する各接続パッド１２１同士の隙間Ｇに樹脂５１が充填されることで、接続パッド１２１を補強することができる。

【0088】

図７に示す例では、金属突起部１３１は、先端側に位置する縮径部１３１ｂと、底部側に位置する柱状部１３１ｃとを有している。

【0089】

柱状部１３１ｃは、配線基板１０１の厚み方向に沿った断面視で径がほぼ一定となっている。図７では示されていないが、柱状部１３１ｃの底部側には、導電性ビア２３が設けられていてもよい。このようにして、柱状部１３１ｃが導電性ビア２３と電気的に接続されることで、接続パッド１２１と電気的に接続された半導体チップ４０の接続端子４１から伝達された電気信号を、導電性ビア２３を介して配線基板１０１の裏面側へ送信することができる。

【0090】

縮径部１３１ｂは、配線基板１０１の厚み方向に沿った断面視で、頂部側から底部側に径が大きくなる台形状を有している。すなわち、縮径部１３１ｂの側面も、側壁１１２の傾斜部１１２ａに沿うように傾斜している。これにより、頂部側から底部側にかけて径が一定の柱状の金属突起部と比較して、金属突起部１３１の頂部側（すなわち、縮径部１３１ｂ側）において、金属突起部１３１の外周を覆う側壁１１２の厚みを確保することができる。

【0091】

図７に示す金属突起部１３１の形状は一例であり、本発明はこれに限定はされない。

【0092】

上記のような構成を有する接続パッド１２１は、第１の実施形態で説明したレーザー処理を行うことによって形成することができる。レーザー処理の走査回数をより多くすることで、上記のような構成を有する接続パッド１２１が得られる。

【0093】

〔第３の実施形態〕
続いて、第３の実施形態にかかる配線基板２０１について、図８を参照しながら説明する。第３の実施形態にかかる配線基板２０１は、接続パッド２２１の構成が第１の実施形態の接続パッド２１とは異なっている。それ以外の構成については、第１の実施形態と同様の構成が適用できる。

【0094】

第１の実施形態と同様に、配線基板２０１は、主として、セラミック基材（絶縁性の基材）１０、接続パッド２２１、配線部２２、および導電性ビア２３などを備えている。セラミック基材（絶縁性の基材）１０、配線部２２、および導電性ビア２３については、第１の実施形態と同様の構成が適用できる。

【0095】

図８には、配線基板２０１の一部分（具体的には、接続パッド２２１が形成されている部分）の断面構成を示す。

【0096】

接続パッド２２１は、主として、導電性の金属突起部２３１と、絶縁性の側壁１２とで形成されている。金属突起部２３１は、第１の実施形態と同様の材料で形成することができる。

【0097】

絶縁性の側壁１２は、金属突起部２３１の外周を覆うように設けられている。側壁１２は、セラミック基材１０の表面１０ｂから盛り上がるように形成されている。また、側壁１２は、セラミック基材１０の一部で形成されている。すなわち、側壁１２とセラミック基材１０とは、一体となっている。側壁１２の外形は、第１の実施形態で説明した側壁１２の外形と同様の構成が適用できる。

【0098】

金属突起部２３１の頂面２３１ａは、セラミック基材１０の側壁１２に覆われておらず露出している。この露出した頂面２３１ａには、メッキ層（図示せず）が形成される。

【0099】

本実施形態では、金属突起部２３１は、配線基板２０１の厚み方向に沿った断面視で、頂面２３１ａ側から底面２３１ｂ側に向かって径が小さくなる台形状を有している（図８参照）。すなわち、金属突起部２３１の側面２３１ｃは、側壁１２の傾斜部１２ａとは逆方向に傾斜している。これにより、頂部側から底部側にかけて径が一定の柱状の金属突起部と比較して、金属突起部２３１の底部側において、金属突起部２３１の外周を覆う側壁１２の厚みを大きくすることができる。

【0100】

また、本実施形態では、金属突起部２３１の底面２３１ｂ側の一部がセラミック基材１０に埋め込まれた状態となっている。すなわち、金属突起部２３１の底面２３１ｂは、セラミック基材１０の表面１０ｂよりも下方に位置している。これにより、金属突起部２３１をより強固にセラミック基材１０に固定させることができる。

【0101】

上記のような構成を有する接続パッド２２１は、第１の実施形態で説明したレーザー処理を行うことによって形成することができる。レーザー処理の走査回数をより少なくすることで、金属突起部２３１の一部がセラミック基材１０に埋め込まれた状態の接続パッド２２１が得られる。

【0102】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、本明細書で説明した異なる実施形態の構成を互いに組み合わせて得られる構成についても、本発明の範疇に含まれる。

【符号の説明】

【0103】

１ ：配線基板
１０ ：セラミック基材（絶縁性の基材）
１０ａ ：（セラミック基材の）凹部
１０ｂ ：（セラミック基材の）表面
１１ ：外周壁
１２ ：（接続パッドの）側壁（絶縁性の側壁）
１２ａ ：（側壁の）傾斜部
１３ ：（配線部の）側壁（絶縁性の側壁）
１３ａ ：（側壁の）傾斜部
２１ ：接続パッド
２２ ：配線部
２３ ：導電性ビア
３１ ：（接続パッドの）金属突起部
３１ａ ：頂面
３２ ：（配線部の）金属突起部
３２ａ ：頂面
３３ ：（導電性ビアの）金属部
３５ ：メッキ層
３６ ：半田バンプ
４０ ：半導体チップ（半導体素子）
４０ａ ：素子搭載予定部
４１ ：接続端子
５０ ：半導体モジュール
５１ ：樹脂
１０１ ：配線基板
１１２ ：側壁
１１２ａ：（側壁の）傾斜部
１２１ ：接続パッド
１３１ ：金属突起部
２０１ ：配線基板
２２１ ：接続パッド
２３１ ：金属突起部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】