JP3301908B2 - 配線基板及びその製造方法 - Google Patents
配線基板及びその製造方法Info
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- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子を収容
するための半導体素子収納用パッケージや混成集積回路
基板等に用いられる配線基板に関するものである。
するための半導体素子収納用パッケージや混成集積回路
基板等に用いられる配線基板に関するものである。
【0002】
【従来技術】従来、配線基板、例えば半導体素子を収容
する半導体素子収納用パッケージに使用される配線基板
は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスより成
り、その上面中央部に半導体素子を収容するための凹部
を有する絶縁基体と、前記絶縁基体の凹部周辺から下面
にかけて導出されたタングステン、モリブデン等の高融
点金属粉末から成る配線導体とから構成されており、前
記絶縁基体の凹部底面に半導体素子をガラス、樹脂、ロ
ウ材等の接着剤を介して接着固定するとともに該半導体
素子の各電極を例えばボンディングワイヤ等の電気的接
続手段を介して配線導体に電気的に接続し、しかる後、
前記絶縁基体の上面に、金属やセラミックス等から成る
蓋体を絶縁基体の凹部を塞ぐようにしてガラス、樹脂、
ロウ材等の封止材を介して接合させ、絶縁基体の凹部内
に半導体素子を気密に収容することによって製品として
の半導体装置となり、配線導体で絶縁基体下面に導出し
た部位を外部の電気回路基板の配線導体に半田等の電気
的接続手段を介して接続することにより収容する半導体
素子が外部電気回路基板に電気的に接続されることとな
る。
する半導体素子収納用パッケージに使用される配線基板
は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスより成
り、その上面中央部に半導体素子を収容するための凹部
を有する絶縁基体と、前記絶縁基体の凹部周辺から下面
にかけて導出されたタングステン、モリブデン等の高融
点金属粉末から成る配線導体とから構成されており、前
記絶縁基体の凹部底面に半導体素子をガラス、樹脂、ロ
ウ材等の接着剤を介して接着固定するとともに該半導体
素子の各電極を例えばボンディングワイヤ等の電気的接
続手段を介して配線導体に電気的に接続し、しかる後、
前記絶縁基体の上面に、金属やセラミックス等から成る
蓋体を絶縁基体の凹部を塞ぐようにしてガラス、樹脂、
ロウ材等の封止材を介して接合させ、絶縁基体の凹部内
に半導体素子を気密に収容することによって製品として
の半導体装置となり、配線導体で絶縁基体下面に導出し
た部位を外部の電気回路基板の配線導体に半田等の電気
的接続手段を介して接続することにより収容する半導体
素子が外部電気回路基板に電気的に接続されることとな
る。
【0003】尚、この従来の配線基板は一般に、セラミ
ックグリーンシート積層法によって製作されており、具
体的には、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セラミック原料粉末に適当な
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
シート状とすることによって複数のセラミックグリーン
シートを得、しかる後、前記セラミックグリーンシート
に適当な打ち抜き加工を施すとともに配線導体となる金
属ペーストを所定パターンに印刷塗布し、最後に前記セ
ラミックグリーンシートを所定の順に上下に積層して生
セラミック成形体となすとともに該生セラミック成形体
を還元雰囲気中約1600℃の高温で焼成することによ
って製作される。
ックグリーンシート積層法によって製作されており、具
体的には、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セラミック原料粉末に適当な
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
シート状とすることによって複数のセラミックグリーン
シートを得、しかる後、前記セラミックグリーンシート
に適当な打ち抜き加工を施すとともに配線導体となる金
属ペーストを所定パターンに印刷塗布し、最後に前記セ
ラミックグリーンシートを所定の順に上下に積層して生
セラミック成形体となすとともに該生セラミック成形体
を還元雰囲気中約1600℃の高温で焼成することによ
って製作される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の配線基板は、絶縁基体を構成する酸化アルミニウム
質焼結体等のセラミックスが硬くて脆い性質を有するた
め、搬送工程や半導体装置製作の自動ライン等において
配線基板同士が、あるいは配線基板と半導体装置製作自
動ラインの一部とが激しく衝突すると絶縁基体に欠けや
割れ、クラック等が発生し、その結果、半導体素子を気
密に収容することができず、半導体素子を長期間にわた
り正常、且つ安定に作動させることができなくなるとい
う欠点を有していた。
来の配線基板は、絶縁基体を構成する酸化アルミニウム
質焼結体等のセラミックスが硬くて脆い性質を有するた
め、搬送工程や半導体装置製作の自動ライン等において
配線基板同士が、あるいは配線基板と半導体装置製作自
動ラインの一部とが激しく衝突すると絶縁基体に欠けや
割れ、クラック等が発生し、その結果、半導体素子を気
密に収容することができず、半導体素子を長期間にわた
り正常、且つ安定に作動させることができなくなるとい
う欠点を有していた。
【0005】また、前記配線基板の製造方法によれば、
生セラミック成形体を焼成する際、各セラミックグリー
ンシートにおけるセラミック原料粉末の密度のばらつき
に起因して生セラミック成形体に不均一な焼成収縮が発
生し、得られる配線基板に反り等の変形や寸法のばらつ
きが発生し、その結果、半導体素子と配線導体とを電気
的に正確、且つ確実に接続することが困難となるととも
に変形や寸法のばらつきが大きいと配線導体に断線が招
来してしまうという欠点を有していた。
生セラミック成形体を焼成する際、各セラミックグリー
ンシートにおけるセラミック原料粉末の密度のばらつき
に起因して生セラミック成形体に不均一な焼成収縮が発
生し、得られる配線基板に反り等の変形や寸法のばらつ
きが発生し、その結果、半導体素子と配線導体とを電気
的に正確、且つ確実に接続することが困難となるととも
に変形や寸法のばらつきが大きいと配線導体に断線が招
来してしまうという欠点を有していた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、6
0乃至95重量%の無機絶縁物粉末と5乃至40重量%
の熱硬化性樹脂とからなり、前記無機絶縁物粉末を前記
熱硬化性樹脂の前駆体で結合して成る前駆体シートを半
硬化させてその複数枚を積層して熱硬化させた、前記無
機絶縁物粉末を前記熱硬化性樹脂により結合した複数枚
の絶縁基板を積層して成る絶縁基体の前記絶縁基板に、
金属粉末を錫−インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫
−亜鉛合金の少なくとも1種から成る接合金属で接合さ
せた金属部材と熱硬化性樹脂とからなる配線導体を被着
させたことを特徴とするものである。
0乃至95重量%の無機絶縁物粉末と5乃至40重量%
の熱硬化性樹脂とからなり、前記無機絶縁物粉末を前記
熱硬化性樹脂の前駆体で結合して成る前駆体シートを半
硬化させてその複数枚を積層して熱硬化させた、前記無
機絶縁物粉末を前記熱硬化性樹脂により結合した複数枚
の絶縁基板を積層して成る絶縁基体の前記絶縁基板に、
金属粉末を錫−インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫
−亜鉛合金の少なくとも1種から成る接合金属で接合さ
せた金属部材と熱硬化性樹脂とからなる配線導体を被着
させたことを特徴とするものである。
【0007】また本発明の配線基板の製造方法は、熱硬
化性樹脂前駆体と無機絶縁物粉末とを混合して成る前駆
体シートを準備する工程と、該前駆体シートを加熱して
半硬化させる工程と、半硬化した前記前駆体シートに、
熱硬化性樹脂前駆体と金属粉末と錫−インジウム合金、
錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金の少なくとも1種から
成る接合金属粉末とを混合して成る金属ペーストを所定
パターンに印刷するとともに加熱して半硬化させる工程
と、半硬化した前記金属ペーストが被着された半硬化の
前記前駆体シートを複数枚上下に積層するとともにこれ
を加熱処理し、前記金属粉末同士を前記接合金属で接合
させて金属部材を形成するとともに前記前駆体シート及
び前記金属ペーストの熱硬化性樹脂前駆体を熱硬化させ
て一体化させる工程、とから成ることを特徴とするもの
である。
化性樹脂前駆体と無機絶縁物粉末とを混合して成る前駆
体シートを準備する工程と、該前駆体シートを加熱して
半硬化させる工程と、半硬化した前記前駆体シートに、
熱硬化性樹脂前駆体と金属粉末と錫−インジウム合金、
錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金の少なくとも1種から
成る接合金属粉末とを混合して成る金属ペーストを所定
パターンに印刷するとともに加熱して半硬化させる工程
と、半硬化した前記金属ペーストが被着された半硬化の
前記前駆体シートを複数枚上下に積層するとともにこれ
を加熱処理し、前記金属粉末同士を前記接合金属で接合
させて金属部材を形成するとともに前記前駆体シート及
び前記金属ペーストの熱硬化性樹脂前駆体を熱硬化させ
て一体化させる工程、とから成ることを特徴とするもの
である。
【0008】本発明の配線基板によれば、絶縁基体が無
機絶縁物粉末を靱性に優れる熱硬化性樹脂で結合するこ
とによって形成されていることから配線基板同士あるい
は配線基板と半導体装置製作自動ラインの一部とが激し
く衝突しても絶縁基体に欠けや割れ、クラック等が発生
することはない。
機絶縁物粉末を靱性に優れる熱硬化性樹脂で結合するこ
とによって形成されていることから配線基板同士あるい
は配線基板と半導体装置製作自動ラインの一部とが激し
く衝突しても絶縁基体に欠けや割れ、クラック等が発生
することはない。
【0009】また、本発明の配線基板によれば、配線導
体の金属部材が金属粉末を錫−インジウム合金、錫−ビ
スマス合金、錫−亜鉛合金の少なくとも1種から成る接
合金属で接合することによって形成されていることか
ら、金属粉末間の電気的接続が接合金属によって確実と
なり、その結果、配線導体の電気抵抗を低抵抗となすこ
とができる。
体の金属部材が金属粉末を錫−インジウム合金、錫−ビ
スマス合金、錫−亜鉛合金の少なくとも1種から成る接
合金属で接合することによって形成されていることか
ら、金属粉末間の電気的接続が接合金属によって確実と
なり、その結果、配線導体の電気抵抗を低抵抗となすこ
とができる。
【0010】更に、本発明の配線基板の製造方法によれ
ば、配線基板は、熱硬化性樹脂前駆体と無機絶縁物粉末
とを混合して成る前駆体シートを準備する工程と、該前
駆体シートを加熱して半硬化させる工程と、半硬化した
前記前駆体シートに、熱硬化性樹脂前駆体と金属粉末と
錫−インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金
の少なくとも1種から成る接合金属粉末とを混合して成
る金属ペーストを所定パターンに印刷するとともに加熱
して半硬化させる工程と、半硬化した前記金属ペースト
が被着された半硬化の前記前駆体シートを複数枚上下に
積層するとともにこれを加熱処理し、前記金属粉末同士
を前記接合金属で接合させて金属部材を形成するととも
に前記前駆体シート及び前記金属ペーストの熱硬化性樹
脂前駆体を熱硬化させて一体化させる工程とで製作さ
れ、前駆体シート及び金属ペーストの熱硬化性樹脂前駆
体は熱硬化時に殆ど収縮しないことから不均一な収縮に
よる変形や寸法のばらつきが発生することもない。
ば、配線基板は、熱硬化性樹脂前駆体と無機絶縁物粉末
とを混合して成る前駆体シートを準備する工程と、該前
駆体シートを加熱して半硬化させる工程と、半硬化した
前記前駆体シートに、熱硬化性樹脂前駆体と金属粉末と
錫−インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金
の少なくとも1種から成る接合金属粉末とを混合して成
る金属ペーストを所定パターンに印刷するとともに加熱
して半硬化させる工程と、半硬化した前記金属ペースト
が被着された半硬化の前記前駆体シートを複数枚上下に
積層するとともにこれを加熱処理し、前記金属粉末同士
を前記接合金属で接合させて金属部材を形成するととも
に前記前駆体シート及び前記金属ペーストの熱硬化性樹
脂前駆体を熱硬化させて一体化させる工程とで製作さ
れ、前駆体シート及び金属ペーストの熱硬化性樹脂前駆
体は熱硬化時に殆ど収縮しないことから不均一な収縮に
よる変形や寸法のばらつきが発生することもない。
【0011】尚、前記金属ペースト中に含有されている
錫−インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金
の少なくとも1種から成る接合金属はその融点が熱硬化
性樹脂の熱分解する温度より低い約250℃程度である
ため、金属ペーストが所定パターンに印刷された前駆体
シートを熱処理して配線基板となす際、前駆体シート及
び金属ペーストの熱硬化性樹脂に熱分解を発生させるこ
となく接合金属を溶融させて金属粉末同士を確実に接合
させることができる。
錫−インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金
の少なくとも1種から成る接合金属はその融点が熱硬化
性樹脂の熱分解する温度より低い約250℃程度である
ため、金属ペーストが所定パターンに印刷された前駆体
シートを熱処理して配線基板となす際、前駆体シート及
び金属ペーストの熱硬化性樹脂に熱分解を発生させるこ
となく接合金属を溶融させて金属粉末同士を確実に接合
させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【0013】図1は、本発明の配線基板を半導体素子を
収容する半導体素子収納用パッケージに適用した場合の
一実施例を示し、1は絶縁基体、2は配線導体である。
収容する半導体素子収納用パッケージに適用した場合の
一実施例を示し、1は絶縁基体、2は配線導体である。
【0014】前記絶縁基体1は3枚の絶縁基板1a、1
b、1cを積層することによって形成されており、その
上面の中央部に半導体素子を収容するための凹部1dを
有し、該凹部1d底面には半導体素子3が樹脂等の接着
剤を介して接着固定される。
b、1cを積層することによって形成されており、その
上面の中央部に半導体素子を収容するための凹部1dを
有し、該凹部1d底面には半導体素子3が樹脂等の接着
剤を介して接着固定される。
【0015】前記絶縁基体1を構成する3枚の絶縁基板
1a、1b、1cは、例えば酸化珪素、酸化アルミニウ
ム、窒化アルミニウム、炭化珪素、チタン酸バリウム、
ゼオライト等の無機絶縁物粉末をエポキシ樹脂、ポリイ
ミド樹脂等の熱硬化樹脂で結合することによって形成さ
れており、絶縁基体1を構成する3枚の絶縁基板1a、
1b、1cはその各々が無機絶縁物粉末を靱性に優れる
熱硬化性樹脂で結合することによって形成されているこ
とから絶縁基体1に外力が印加されても、該外力によっ
て絶縁基体1に欠けや割れ、クラック等が発生すること
はない。
1a、1b、1cは、例えば酸化珪素、酸化アルミニウ
ム、窒化アルミニウム、炭化珪素、チタン酸バリウム、
ゼオライト等の無機絶縁物粉末をエポキシ樹脂、ポリイ
ミド樹脂等の熱硬化樹脂で結合することによって形成さ
れており、絶縁基体1を構成する3枚の絶縁基板1a、
1b、1cはその各々が無機絶縁物粉末を靱性に優れる
熱硬化性樹脂で結合することによって形成されているこ
とから絶縁基体1に外力が印加されても、該外力によっ
て絶縁基体1に欠けや割れ、クラック等が発生すること
はない。
【0016】尚、前記無機絶縁物粉末を熱硬化性樹脂で
結合して成る絶縁基体1を構成する3枚の絶縁基板1
a、1b、1cは無機絶縁物粉末の含有量が60重量%
未満であると絶縁基体1の熱膨脹係数が半導体素子3の
熱膨脹係数に対して大きく相違し、半導体素子3が作動
時に熱を発し、該熱が半導体素子3と絶縁基体1の両者
に印加されると両者間に両者の熱膨脹係数の相違に起因
する大きな熱応力が発生し、この大きな熱応力によって
半導体素子3が絶縁基体1より剥離したり、半導体素子
3に割れや欠け等が発生してしまう。また95重量%を
超えると無機絶縁物粉末を熱硬化性樹脂で完全に結合さ
せることができず、所定の絶縁基板1a、1b、1cを
得ることができなくなる。従って、前記絶縁基体1を構
成する絶縁基板1a、1b、1cはその各々の内部に含
有される無機絶縁物粉末の量が60重量%乃至95重量
%の範囲に特定される。
結合して成る絶縁基体1を構成する3枚の絶縁基板1
a、1b、1cは無機絶縁物粉末の含有量が60重量%
未満であると絶縁基体1の熱膨脹係数が半導体素子3の
熱膨脹係数に対して大きく相違し、半導体素子3が作動
時に熱を発し、該熱が半導体素子3と絶縁基体1の両者
に印加されると両者間に両者の熱膨脹係数の相違に起因
する大きな熱応力が発生し、この大きな熱応力によって
半導体素子3が絶縁基体1より剥離したり、半導体素子
3に割れや欠け等が発生してしまう。また95重量%を
超えると無機絶縁物粉末を熱硬化性樹脂で完全に結合さ
せることができず、所定の絶縁基板1a、1b、1cを
得ることができなくなる。従って、前記絶縁基体1を構
成する絶縁基板1a、1b、1cはその各々の内部に含
有される無機絶縁物粉末の量が60重量%乃至95重量
%の範囲に特定される。
【0017】また前記絶縁基体1はその凹部1dの周辺
から下面にかけて配線導体2が被着形成されており、該
配線導体2は銅、銀等の金属粉末を錫−インジウム合
金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金の少なくとも1種
から成る接合金属で接合させた金属部材とエポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂とから形成されて
おり、金属部材を熱硬化性樹脂で絶縁基体1に被着する
ことによって絶縁基体1に一体的に被着されている。
から下面にかけて配線導体2が被着形成されており、該
配線導体2は銅、銀等の金属粉末を錫−インジウム合
金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金の少なくとも1種
から成る接合金属で接合させた金属部材とエポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂とから形成されて
おり、金属部材を熱硬化性樹脂で絶縁基体1に被着する
ことによって絶縁基体1に一体的に被着されている。
【0018】前記配線導体2は、内部に収容する半導体
素子3を外部電気回路に電気的に接続する作用を為し、
凹部1d周辺部位には半導体素子3の各電極がボンディ
ングワイヤ4を介して電気的に接続され、また絶縁基体
1の下面に導出する部位には外部電気回路基板に電気的
に接続される。
素子3を外部電気回路に電気的に接続する作用を為し、
凹部1d周辺部位には半導体素子3の各電極がボンディ
ングワイヤ4を介して電気的に接続され、また絶縁基体
1の下面に導出する部位には外部電気回路基板に電気的
に接続される。
【0019】更に、前記配線導体2はそれを構成する金
属部材が銅、銀等の金属粉末を錫−インジウム合金、錫
−ビスマス合金、錫−亜鉛合金の少なくとも1種から成
る接合金属で接合されて形成されているため金属粉末間
の電気的接続が接合金属で確実となり配線導体2の電気
抵抗を低抵抗となすことができる。
属部材が銅、銀等の金属粉末を錫−インジウム合金、錫
−ビスマス合金、錫−亜鉛合金の少なくとも1種から成
る接合金属で接合されて形成されているため金属粉末間
の電気的接続が接合金属で確実となり配線導体2の電気
抵抗を低抵抗となすことができる。
【0020】尚、前記金属粉末と接合金属と熱硬化性樹
脂とから成る配線導体2は金属粉末と接合金属の合計重
量が配線導体2の全重量に対し70重量%未満となると
金属粉末間の接合金属を介しての接合が不完全となる傾
向にあり、また95重量%を超えると熱硬化性樹脂で配
線導体2を絶縁基体1に強固に被着させるのが困難とな
るとともに配線導体2が脆弱となる傾向にある。従っ
て、前記配線導体2に含有される金属粉末と接合金属は
その合計重量が配線導体2の全重量に対し70重量%乃
至95重量%の範囲としておくことが好ましい。
脂とから成る配線導体2は金属粉末と接合金属の合計重
量が配線導体2の全重量に対し70重量%未満となると
金属粉末間の接合金属を介しての接合が不完全となる傾
向にあり、また95重量%を超えると熱硬化性樹脂で配
線導体2を絶縁基体1に強固に被着させるのが困難とな
るとともに配線導体2が脆弱となる傾向にある。従っ
て、前記配線導体2に含有される金属粉末と接合金属は
その合計重量が配線導体2の全重量に対し70重量%乃
至95重量%の範囲としておくことが好ましい。
【0021】また前記配線導体2に含有される金属粉末
と接合金属は、金属粉末の量が該金属粉末と接合金属の
合計重量に対し20重量%未満となると金属粉末に対し
て接合金属が多くなり、接合金属同士が溶融し合って金
属粉末を取り込んだ一体化が困難になるとともに配線導
体2の電気抵抗が高くなる傾向にあり、また80重量%
を超えると金属粉末を接合させる接合金属の量が相対的
に少なくなり、金属粉末を良好に接合させることができ
ず配線導体2の電気抵抗が高くなってしまう傾向にあ
る。従って、前記配線導体2に含有される金属粉末は該
金属粉末と接合金属の合計重量に対し20重量%乃至8
0重量%の範囲としておくことが好ましい。
と接合金属は、金属粉末の量が該金属粉末と接合金属の
合計重量に対し20重量%未満となると金属粉末に対し
て接合金属が多くなり、接合金属同士が溶融し合って金
属粉末を取り込んだ一体化が困難になるとともに配線導
体2の電気抵抗が高くなる傾向にあり、また80重量%
を超えると金属粉末を接合させる接合金属の量が相対的
に少なくなり、金属粉末を良好に接合させることができ
ず配線導体2の電気抵抗が高くなってしまう傾向にあ
る。従って、前記配線導体2に含有される金属粉末は該
金属粉末と接合金属の合計重量に対し20重量%乃至8
0重量%の範囲としておくことが好ましい。
【0022】更に前記配線導体2に含有される金属粉末
と錫−インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合
金の少なくとも1種から成る接合金属はその平均粒径が
0.1μm未満となると金属粉末及び接合金属が凝集し
て均一な分散が得られなくなり、また50μmを超える
と配線導体2の幅を一般的に要求される50μm〜20
0μmの範囲に印刷形成するのが困難となる。従って、
前記配線導体2に含有される金属粉末と接合金属はその
平均粒径を0.1μm乃至50μmの範囲とすることが
好ましい。
と錫−インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合
金の少なくとも1種から成る接合金属はその平均粒径が
0.1μm未満となると金属粉末及び接合金属が凝集し
て均一な分散が得られなくなり、また50μmを超える
と配線導体2の幅を一般的に要求される50μm〜20
0μmの範囲に印刷形成するのが困難となる。従って、
前記配線導体2に含有される金属粉末と接合金属はその
平均粒径を0.1μm乃至50μmの範囲とすることが
好ましい。
【0023】かくして上述の配線基板によれば、絶縁基
体1の凹部1d底面に半導体素子3を接着固定するとと
もに半導体素子3の各電極をボンディングワイヤ4を介
して配線導体2に電気的に接続し、最後に前記絶縁基体
1の上面に蓋体5を封止材を介して接合させ、絶縁基体
1と蓋体5とから成る容器内部に半導体素子3を気密に
収容することによって製品としての半導体装置となる。
体1の凹部1d底面に半導体素子3を接着固定するとと
もに半導体素子3の各電極をボンディングワイヤ4を介
して配線導体2に電気的に接続し、最後に前記絶縁基体
1の上面に蓋体5を封止材を介して接合させ、絶縁基体
1と蓋体5とから成る容器内部に半導体素子3を気密に
収容することによって製品としての半導体装置となる。
【0024】次に前記半導体素子収納用パッケージに使
用される配線基板の製造方法について図2に基づき説明
する。
用される配線基板の製造方法について図2に基づき説明
する。
【0025】まず図2(a)に示すように3枚の前駆体
シート11a、11b、11cを準備する。
シート11a、11b、11cを準備する。
【0026】前記3枚の前駆体シート11a、11b、
11cは酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウ
ム、炭化珪素、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチ
ウム、酸化チタン等の無機絶縁物粉末をエポキシ樹脂、
ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬
化性樹脂前駆体で結合することによって形成されてお
り、例えば粒径が0.1〜100μmの酸化珪素粉末
に、ビスフェールA型エポキシ樹脂、ノボラック型エポ
キシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂等のエポ
キシ樹脂及びアミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、
酸無水物系硬化剤等の硬化剤を添加混合してペースト状
となし、しかる後、このペーストをシート状になすとと
もに約25〜100℃の温度で1〜60分間加熱し、半
硬化させることによって製作される。
11cは酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウ
ム、炭化珪素、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチ
ウム、酸化チタン等の無機絶縁物粉末をエポキシ樹脂、
ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬
化性樹脂前駆体で結合することによって形成されてお
り、例えば粒径が0.1〜100μmの酸化珪素粉末
に、ビスフェールA型エポキシ樹脂、ノボラック型エポ
キシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂等のエポ
キシ樹脂及びアミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、
酸無水物系硬化剤等の硬化剤を添加混合してペースト状
となし、しかる後、このペーストをシート状になすとと
もに約25〜100℃の温度で1〜60分間加熱し、半
硬化させることによって製作される。
【0027】次に図2(b)に示すように前記3枚の前
駆体シート11a、11b、11cのうち2枚の前駆体
シート11a、11bに半導体素子3を収容する凹部1
dとなる開口A,A’を、2枚の前駆体シート11b、
11cに配線導体2を引き回すための貫通孔B,B’を
各々形成する。
駆体シート11a、11b、11cのうち2枚の前駆体
シート11a、11bに半導体素子3を収容する凹部1
dとなる開口A,A’を、2枚の前駆体シート11b、
11cに配線導体2を引き回すための貫通孔B,B’を
各々形成する。
【0028】前記開口A,A’及び貫通孔B,B’は前
駆体シート11a、11b、11cに従来周知のパンチ
ング加工法を施し、前駆体シート11a、11b、11
cの各々に所定形状の孔を穿孔することによって形成さ
れる。
駆体シート11a、11b、11cに従来周知のパンチ
ング加工法を施し、前駆体シート11a、11b、11
cの各々に所定形状の孔を穿孔することによって形成さ
れる。
【0029】次に図2(c)に示すように、前記前駆体
シート11b、11cの上下面及び貫通孔B,B’内に
配線導体2となる金属ペースト12を従来周知のスクリ
ーン印刷法により所定パターンに印刷塗布するとともに
これを約25〜100℃の温度で1〜60分間加熱し、
半硬化させる。
シート11b、11cの上下面及び貫通孔B,B’内に
配線導体2となる金属ペースト12を従来周知のスクリ
ーン印刷法により所定パターンに印刷塗布するとともに
これを約25〜100℃の温度で1〜60分間加熱し、
半硬化させる。
【0030】前記金属ペースト12としては、例えば、
粒径が0.1μm〜20μm程度の銅粉末や銀粉末等か
ら成る金属粉末に、粒径が1μm〜50μm程度の錫−
インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金の少
なくとも1種から成る接合金属粉末と、ビスフェノール
A型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、グリシ
ジルエステル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂及びアミ
ン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、酸無水物系硬化剤
等の硬化剤を添加混合しペースト状となしたものが使用
される。
粒径が0.1μm〜20μm程度の銅粉末や銀粉末等か
ら成る金属粉末に、粒径が1μm〜50μm程度の錫−
インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金の少
なくとも1種から成る接合金属粉末と、ビスフェノール
A型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、グリシ
ジルエステル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂及びアミ
ン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、酸無水物系硬化剤
等の硬化剤を添加混合しペースト状となしたものが使用
される。
【0031】そして最後に前記3枚の前駆体シート11
a、11b、11cを上下に積層するとともにこれを約
300℃の温度で10秒〜24時間加熱し、前記金属ペ
ースト12中の接合金属を溶融させ、該溶融した接合金
属で金属粉末同士を接合させて金属部材となすとともに
前駆体シート11a、11b、11c及び金属ペースト
12の熱硬化性樹脂前駆体を完全に熱硬化させ一体化さ
せることによって図1に示すような絶縁基体1に配線導
体2を被着させた半導体素子収納用パッケージに使用さ
れる配線基板が完成する。この場合、前記前駆体シート
11a、11b、11cは熱硬化時に収縮することは殆
どなく、そのため得られる配線基板に変形や寸法にばら
つきが発生することも有効に防止されて配線導体2に断
線が招来することはなく、配線導体2を介して半導体素
子3等の電極を外部電気回路に確実に電気的接続するこ
とが可能となる。
a、11b、11cを上下に積層するとともにこれを約
300℃の温度で10秒〜24時間加熱し、前記金属ペ
ースト12中の接合金属を溶融させ、該溶融した接合金
属で金属粉末同士を接合させて金属部材となすとともに
前駆体シート11a、11b、11c及び金属ペースト
12の熱硬化性樹脂前駆体を完全に熱硬化させ一体化さ
せることによって図1に示すような絶縁基体1に配線導
体2を被着させた半導体素子収納用パッケージに使用さ
れる配線基板が完成する。この場合、前記前駆体シート
11a、11b、11cは熱硬化時に収縮することは殆
どなく、そのため得られる配線基板に変形や寸法にばら
つきが発生することも有効に防止されて配線導体2に断
線が招来することはなく、配線導体2を介して半導体素
子3等の電極を外部電気回路に確実に電気的接続するこ
とが可能となる。
【0032】また前記金属ペースト12中の錫−インジ
ウム合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金の少なくと
も1種から成る接合金属はその融点が前駆体シート11
a、11b、11c及び金属ペースト12に含まれてい
る熱硬化性樹脂の熱分解する温度より低い約250℃程
度であるため、金属ペースト12が所定パターンに印刷
された前駆体シート11a、11b、11cを熱処理し
て配線基板となす際、前駆体シート11a、11b、1
1c及び金属ペースト12の熱硬化性樹脂に熱分解を発
生させることなく接合金属を溶融させ、該溶融した接合
金属で金属粉末同士を確実に接合させることができる。
ウム合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金の少なくと
も1種から成る接合金属はその融点が前駆体シート11
a、11b、11c及び金属ペースト12に含まれてい
る熱硬化性樹脂の熱分解する温度より低い約250℃程
度であるため、金属ペースト12が所定パターンに印刷
された前駆体シート11a、11b、11cを熱処理し
て配線基板となす際、前駆体シート11a、11b、1
1c及び金属ペースト12の熱硬化性樹脂に熱分解を発
生させることなく接合金属を溶融させ、該溶融した接合
金属で金属粉末同士を確実に接合させることができる。
【0033】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
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り、例えば上述の実施例において
は本発明の配線基板を半導体素子を収容する半導体素子
収納用パッケージに適用した場合を例にとって説明した
が、これを混成集積回路基板等に用いられる配線基板に
適用してもよい。
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り、例えば上述の実施例において
は本発明の配線基板を半導体素子を収容する半導体素子
収納用パッケージに適用した場合を例にとって説明した
が、これを混成集積回路基板等に用いられる配線基板に
適用してもよい。
【0034】また、上述の実施例では、配線基板は3枚
の絶縁基板を積層することにより形成したが、一枚や二
枚、あるいは四枚以上の絶縁基板を積層することによっ
て形成してもよい。
の絶縁基板を積層することにより形成したが、一枚や二
枚、あるいは四枚以上の絶縁基板を積層することによっ
て形成してもよい。
【0035】更に上述の実施例において金属ペースト1
2に使用されるエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にポリア
セチレン系樹脂やポリフェニレン樹脂等の導電性を有す
る樹脂を含有させておく、或いは導電性ポリピロール樹
脂やポリパラフェニレン樹脂、ポリアニリン樹脂等の熱
硬化性で導電性の樹脂を代替として使用すると、金属ペ
ースト12が所定パターンに印刷された前駆体シート1
1a、11b、11cを加熱処理して配線基板となす
際、接合金属による金属粉末間の接合に一部不完全なと
ころがあったとしてもその不完全な部分は導電性の樹脂
による電気的接続で補充され、その結果、金属粉末間の
電気的接続がより確実となり、配線導体2の電気抵抗を
より低抵抗となすことができる。
2に使用されるエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にポリア
セチレン系樹脂やポリフェニレン樹脂等の導電性を有す
る樹脂を含有させておく、或いは導電性ポリピロール樹
脂やポリパラフェニレン樹脂、ポリアニリン樹脂等の熱
硬化性で導電性の樹脂を代替として使用すると、金属ペ
ースト12が所定パターンに印刷された前駆体シート1
1a、11b、11cを加熱処理して配線基板となす
際、接合金属による金属粉末間の接合に一部不完全なと
ころがあったとしてもその不完全な部分は導電性の樹脂
による電気的接続で補充され、その結果、金属粉末間の
電気的接続がより確実となり、配線導体2の電気抵抗を
より低抵抗となすことができる。
【0036】更に前記金属ペースト12は熱硬化性樹脂
前駆体に金属粉末と接合金属粉末を添加混合して形成し
たが、金属粉末の表面に予め接合金属を被着させたもの
を熱硬化性樹脂前駆体に添加含有させることによって形
成してもよい。この場合、熱硬化性樹脂前駆体に2種類
の金属粉末を添加するのではなく表面に接合金属が被着
された金属粉末の1種類を添加させるだけであるから金
属ペースト12の作成が極めて容易になるとともに金属
粉末の表面に予め接合金属が被着されていることから過
熱処理によって配線導体2を形成する際、接合金属を介
しての金属粉末間の接合がより確実となる。従って、前
記金属ペースト12は熱硬化性樹脂前駆体に金属粉末と
接合金属粉末の2種類の粉末を添加混合させて形成する
よりも熱硬化性樹脂前駆体に表面に接合金属が被着され
た金属粉末の1種類を添加させて形成するのが望まし
い。
前駆体に金属粉末と接合金属粉末を添加混合して形成し
たが、金属粉末の表面に予め接合金属を被着させたもの
を熱硬化性樹脂前駆体に添加含有させることによって形
成してもよい。この場合、熱硬化性樹脂前駆体に2種類
の金属粉末を添加するのではなく表面に接合金属が被着
された金属粉末の1種類を添加させるだけであるから金
属ペースト12の作成が極めて容易になるとともに金属
粉末の表面に予め接合金属が被着されていることから過
熱処理によって配線導体2を形成する際、接合金属を介
しての金属粉末間の接合がより確実となる。従って、前
記金属ペースト12は熱硬化性樹脂前駆体に金属粉末と
接合金属粉末の2種類の粉末を添加混合させて形成する
よりも熱硬化性樹脂前駆体に表面に接合金属が被着され
た金属粉末の1種類を添加させて形成するのが望まし
い。
【0037】
【発明の効果】本発明の配線基板によれば、絶縁基体が
無機絶縁物粉末を靱性に優れる熱硬化性樹脂で結合する
ことによって形成されていることから配線基板同士ある
いは配線基板と半導体装置製作自動ラインの一部とが激
しく衝突しても絶縁基体に欠けや割れ、クラック等が発
生することはない。
無機絶縁物粉末を靱性に優れる熱硬化性樹脂で結合する
ことによって形成されていることから配線基板同士ある
いは配線基板と半導体装置製作自動ラインの一部とが激
しく衝突しても絶縁基体に欠けや割れ、クラック等が発
生することはない。
【0038】また、本発明の配線基板によれば、配線導
体2の金属部材が金属粉末を錫−インジウム合金、錫−
ビスマス合金、錫−亜鉛合金の少なくとも1種から成る
接合金属で接合することによっ形成されていることか
ら、金属粉末間の電気的接続が接合金属によって確実と
なり、その結果、配線導体2の電気抵抗を低抵抗となす
ことができる。
体2の金属部材が金属粉末を錫−インジウム合金、錫−
ビスマス合金、錫−亜鉛合金の少なくとも1種から成る
接合金属で接合することによっ形成されていることか
ら、金属粉末間の電気的接続が接合金属によって確実と
なり、その結果、配線導体2の電気抵抗を低抵抗となす
ことができる。
【0039】更に、本発明の配線基板の製造方法によれ
ば、配線基板は、熱硬化性樹脂前駆体と無機絶縁物粉末
とを混合して成る前駆体シートを準備する工程と、該前
駆体シートを加熱して半硬化させる工程と、半硬化した
前記前駆体シートに、熱硬化性樹脂前駆体と金属粉末と
錫−インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金
の少なくとも1種から成る接合金属粉末とを混合して成
る金属ペーストを所定パターンに印刷するとともに加熱
して半硬化させる工程と、半硬化した前記金属ペースト
が被着された半硬化の前記前駆体シートを複数枚上下に
積層するとともにこれを加熱処理し、前記金属粉末同士
を前記接合金属で接合させて金属部材を形成するととも
に前記前駆体シート及び前記金属ペーストの熱硬化性樹
脂前駆体を熱硬化させて一体化させる工程とで製作さ
れ、前駆体シート及び金属ペーストの熱硬化性樹脂前駆
体は熱硬化時に殆ど収縮しないことから不均一な収縮に
よる変形や寸法のばらつきが発生することもない。
ば、配線基板は、熱硬化性樹脂前駆体と無機絶縁物粉末
とを混合して成る前駆体シートを準備する工程と、該前
駆体シートを加熱して半硬化させる工程と、半硬化した
前記前駆体シートに、熱硬化性樹脂前駆体と金属粉末と
錫−インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金
の少なくとも1種から成る接合金属粉末とを混合して成
る金属ペーストを所定パターンに印刷するとともに加熱
して半硬化させる工程と、半硬化した前記金属ペースト
が被着された半硬化の前記前駆体シートを複数枚上下に
積層するとともにこれを加熱処理し、前記金属粉末同士
を前記接合金属で接合させて金属部材を形成するととも
に前記前駆体シート及び前記金属ペーストの熱硬化性樹
脂前駆体を熱硬化させて一体化させる工程とで製作さ
れ、前駆体シート及び金属ペーストの熱硬化性樹脂前駆
体は熱硬化時に殆ど収縮しないことから不均一な収縮に
よる変形や寸法のばらつきが発生することもない。
【0040】尚、前記金属ペースト中に含有されている
錫−インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金
の少なくとも1種から成る接合金属はその融点が熱硬化
性樹脂の熱分解する温度より低い約250℃程度である
ため、金属ペーストが所定パターンに印刷された前駆体
シートを熱処理して配線基板となす際、前駆体シート及
び金属ペーストの熱硬化性樹脂に熱分解を発生させるこ
となく接合合金を溶融させて金属粉末同士を確実に接合
させることができる。
錫−インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金
の少なくとも1種から成る接合金属はその融点が熱硬化
性樹脂の熱分解する温度より低い約250℃程度である
ため、金属ペーストが所定パターンに印刷された前駆体
シートを熱処理して配線基板となす際、前駆体シート及
び金属ペーストの熱硬化性樹脂に熱分解を発生させるこ
となく接合合金を溶融させて金属粉末同士を確実に接合
させることができる。
【図1】本発明の配線基板を半導体素子収納用パッケー
ジに適用した場合の一実施例を示す断面図である。
ジに適用した場合の一実施例を示す断面図である。
【図2】(a)乃至(c)は本発明の配線基板の製造方
法を説明するための各工程毎の断面図である。
法を説明するための各工程毎の断面図である。
1・・・・・・・・・・・・絶縁基体 1a、1b、1c・・・・・絶縁基板 2・・・・・・・・・・・・配線導体 11a、11b、11c・・前駆体シート 12・・・・・・・・・・・金属ペースト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 1/02,1/03,1/09 H05K 3/12,3/46 H01L 23/12 - 23/15 H01B 1/00 - 1/24
Claims (2)
- 【請求項1】60乃至95重量%の無機絶縁物粉末と5
乃至40重量%の熱硬化性樹脂とからなり、前記無機絶
縁物粉末を前記熱硬化性樹脂の前駆体で結合して成る前
駆体シートを半硬化させてその複数枚を積層して熱硬化
させた、前記無機絶縁物粉末を前記熱硬化性樹脂により
結合した複数枚の絶縁基板を積層して成る絶縁基体の前
記絶縁基板に、金属粉末を錫−インジウム合金、錫−ビ
スマス合金、錫−亜鉛合金の少なくとも1種から成る接
合金属で接合させた金属部材と熱硬化性樹脂とから成る
配線導体を被着させて成ることを特徴とする配線基板。 - 【請求項2】熱硬化性樹脂前駆体と無機絶縁物粉末とを
混合して成る前駆体シートを準備する工程と、該前駆体
シートを加熱して半硬化させる工程と、半硬化した前記
前駆体シートに、熱硬化性樹脂前駆体と金属粉末と錫−
インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金の少
なくとも1種から成る接合金属粉末とを混合して成る金
属ペーストを所定パターンに印刷するとともに加熱して
半硬化させる工程と、半硬化した前記金属ペーストが被
着された半硬化の前記前駆体シートを複数枚上下に積層
するとともにこれを加熱処理し、前記金属粉末同士を前
記接合金属で接合させて金属部材を形成するとともに前
記前駆体シート及び前記金属ペーストの熱硬化性樹脂前
駆体を熱硬化させて一体化させる工程、とから成ること
を特徴とする配線基板の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03608196A JP3301908B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 配線基板及びその製造方法 |
| US08/717,119 US5837356A (en) | 1995-09-22 | 1996-09-20 | Wiring board and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03608196A JP3301908B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 配線基板及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09232705A JPH09232705A (ja) | 1997-09-05 |
| JP3301908B2 true JP3301908B2 (ja) | 2002-07-15 |
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ID=12459799
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP03608196A Expired - Fee Related JP3301908B2 (ja) | 1995-09-22 | 1996-02-23 | 配線基板及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3301908B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2005095977A (ja) * | 2003-08-26 | 2005-04-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 回路装置 |
-
1996
- 1996-02-23 JP JP03608196A patent/JP3301908B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH09232705A (ja) | 1997-09-05 |
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