JPH0964233A

JPH0964233A - セラミック基板、その製造方法およびセラミック基板と樹脂製基板との接合体

Info

Publication number: JPH0964233A
Application number: JP8174295A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Tamaoki; 充玉置; Atsushi Kanda; 篤神田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1995-06-15
Filing date: 1996-06-12
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】接合強度の高く接続信頼性の高い入出力端子を
備えるセラミック基板およびその製造方法を提供するこ
と、また、接続信頼性の高いセラミック基板と樹脂製基
板との接合体を提供すること。【解決手段】セラミック基板の一主面上に、導体パッド
とＣｕを主成分とする導体ボールとをろう材によって固
着した入出力端子を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック基板、
その製造方法およびセラミック基板と樹脂製基板との接
合体に関し、特に、プリント基板等とボールボンディン
グを行うＢＧＡタイプ等の電子部品用セラミック基板お
よびその製造方法、さらには、かかるセラミック基板と
樹脂製プリント基板との接合体に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路の高性能化に伴い、セラミック
基板の多端子化（多ピン化）、小型化、高密度化の要求
がなされ、入出力端子の間隔（ピッチ）の微細化（ファ
イン化）が進んでいる。従来より用いられている形態で
あるＰＧＡ（Pin Grid Array）タイプセラミック基板の
場合、基板上に植設される端子の格子ピッチは、標準で
２．５４ｍｍであり、ピッチを１．２７ｍｍとしたもの
も用いられているが、これ以上の狭ピッチ化は困難であ
る。このため、入出力端子としてピンを用いる代わり
に、セラミック基板上に設けた導体パッド上に、ハンダ
からなる導体ボール（ハンダボール）を接合してなるＢ
ＧＡ（Ball Grid Array）タイプのセラミック基板が開
発され、かかる手法によって０．６０ｍｍピッチの狭ピ
ッチ化が可能となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ハンダボール
を用いたＢＧＡでは、セラミック基板に集積回路チップ
を固着（ダイボンド）した後に、ハンダ（Ｓｎ／Ｐｂ）
からなる導体ボールの接合をしなければならない。ダイ
ボンド時にセラミック基板にかかる熱は、約４５０℃で
あり、融点が約２００℃〜３００℃であるハンダボール
は、溶融してしまうからである。集積回路チップをフリ
ップチップ技術によりセラミック基板に接続・固着する
場合でも、チップと基板との接続にハンダを用いるの
で、やはり、ハンダボールを、予め基板に設けておくこ
とは困難である。

【０００４】したがって、セラミック基板メーカは、Ｐ
ＧＡタイプのセラミック基板については、ピンを予め基
板にろう付した状態で納入していたのに対して、ハンダ
ボールを用いたＢＧＡタイプの基板については、セラミ
ック基板の導体パッドに前もってハンダボールを接合し
た状態にして、付加価値を高めて集積回路メーカにセラ
ミック基板を納入することは出来ない。逆に、集積回路
メーカは、集積回路チップを実装後に、セラミック基板
にハンダボールを接合する工程が必要となって面倒であ
る。更に、ハンダボールを基板の導体パッドに接合する
工程で不良が生ずると、集積回路チップを基板に実装・
固着した後であるから、高価な集積回路チップが無駄に
なって損害が大きくなってしまう。

【０００５】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであって、ＢＧＡタイプのセラミック基板において
も、ＰＧＡタイプと同様に、集積回路チップの固着前に
入出力端子をろう付形成することにより、セラミック基
板メーカーにとってはセラミック基板の付加価値を高
め、集積回路メーカーにとっては集積回路チップ固着後
のハンダボール形成工程を省略し、高価な集積回路チッ
プの無駄をなくすことを目的とする。さらには、接合強
度の高く接続信頼性の高い入出力端子を備えるセラミッ
ク基板およびその製造方法を提供すること、また、接続
信頼性の高いセラミック基板と樹脂製基板との接合体を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして、その解決手段
は、一主面上に入出力端子を有するセラミック基板であ
って、該入出力端子が、該一主面上に形成された導体パ
ッドと、Ｃｕを主成分とする導体ボールと、該導体ボー
ルを該導体パッドにろう付固着するろう材とを備えるセ
ラミック基板である。更に、前記ろう材が、Ａｇ−Ｃｕ
共晶銀ろうである場合には、ろう材も安価であり、ろう
付工程も従来のＰＧＡタイプのセラミック基板における
ピンのろう付工程を流用でき、都合がよい。

【０００７】更に、前記導体ボールの半径をＲとしたと
きに、前記導体パッド上の前記ろう材の拡がりが、該導
体パッドにおける該導体ボールとの最近接点からろう材
の最外周までの距離Ｌが０．５Ｒ以上で、かつ該導体パ
ッドの周縁に達しない拡がりである場合には、導体ボー
ルが導体パッドに高い強度で接合される。さらに、導体
パッド周囲のセラミック基板にクラックが入ったり、導
体パッド付近でセラミック基板がえぐり取れることもな
い。従って、強固に固着形成された入出力端子を備える
セラミック基板とすることができる。

【０００８】また、上記セラミック基板の製造に適する
方法としては、Ｃｕを主成分とする導体ボールにろう材
を被覆したろう材被覆導体ボールを、セラミック基板の
一主面上に形成された導体パッド上に載置し、加熱によ
り該ろう材を溶融して、該導体ボールを該導体パッドに
ろう付するセラミック基板の製造方法がある。かかるろ
う材被覆導体ボールを用いれば、ろう付接合時のろう材
量を容易にコントロールして入出力端子を製造できる。

【０００９】さらに、他の解決手段は、セラミック基板
の一主面上に形成された導体パッドと、Ｃｕを主成分と
する導体ボールと、該導体ボールを該導体パッドにろう
付固着するろう材と、を備える入出力端子を有し、前記
導体ボールの半径をＲ(mm)としたときに、前記導体パッ
ド上の前記ろう材の拡がりが、該導体パッドにおける該
導体ボールとの最近接点から、ろう材の最外周までの距
離Ｌ(mm)が０．５Ｒ以上で、かつ、該導体パッドの周縁
に達しない拡がりであるセラミック基板と、樹脂製基板
の一主面上であって該入出力端子に対応した位置に接続
パッドを有する樹脂製基板とを、該入出力端子と該接続
パッドとのハンダ付けにより接続したセラミック基板と
樹脂製基板との接合体であって、該セラミック基板の入
出力端子相互間の最大距離をＤ(mm)としたときに、Ｄ＜
１２７Ｒの関係を満たすセラミック基板と樹脂製基板と
の接合体である。このようにすれば、接続信頼性の高い
接合体とすることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明においては、Ｃｕ（融点１
０８３℃）を主成分とする導体ボール（Ｃｕボール）を
使用しているので、ハンダボールのように、集積回路チ
ップのダイボンディング時にかかる約４５０℃の温度で
溶融することはない。更に、Ｃｕボールを導体パッドに
接合するのにろう材によるろう付を行っている。ここ
で、ＩＳＯ等の分類によれば、ろう接のうち、ろう付と
は使用するろう材の融点が４５０℃以上の場合をいい、
ろう材の融点が４５０℃未満の場合のはんだ付とは区別
されるものである。従って、ろう付けに使用されるろう
材（硬ろう）もまた、ダイボンディングの熱では溶解せ
ず、本発明による入出力端子は、集積回路チップのダイ
ボンディング工程で溶解することはない。即ち、ダイボ
ンディング工程前に入出力端子を予め形成しておくこと
が可能となる。

【００１１】更に、導体ボールに使用するＣｕの熱膨張
係数は、約１７×１０^ー6／℃と大きいものの、柔らかく
ヤング率が小さい。従って、本発明にかかる入出力端子
を格子状に形成してＢＧＡタイプの基板とし、これをプ
リント基板にはんだ付けにより接合・搭載した場合、セ
ラミック基板とプリント基板の間に生じる熱膨張差をＣ
ｕボールの変形により容易に吸収できる。従って、両基
板間の熱ストレスが緩和され、両基板間の接続信頼性が
高くできる。その上、はんだ付けによりプリント基板へ
セラミック基板の入出力端子を接合する場合に、Ｃｕボ
ールは溶融しないので、その端子形状を保ったまま接合
される。即ち、Ｃｕボールは押しつぶされて変形するこ
とがないので、セラミック基板とプリント基板の間隔を
一定に保つ役割を果たす。

【００１２】更に、ろう材としてＡｇ−Ｃｕ共晶銀ろう
を用いる場合には、Ａｇ−Ｃｕ共晶銀ろうが比較的安価
で入手しやすく、従来のＰＧＡタイプのセラミック基板
の場合に、ピンを基板にろう付する場合に常用されてい
るので、その加熱条件や装置等のろう付工程を流用して
安定に製造が可能である。

【００１３】更に、本発明によれば導体パッドとＣｕボ
ールのろう付において、ろう材の形成するメニスカス、
換言すれば、ろう材の導体パッド上の拡がりをコントロ
ールすることにより、入出力端子の強度を安定化させる
ことができる。Ｃｕボールの半径をＲ(mm)としたとき
に、Ｃｕボールと導体パッドがパッドの最も近い点（厳
密にはＣｕボールと導体パッドの間には、ろう材が存在
するので、両者は接してはいない場合がある。本願では
この点を最近接点と呼ぶ）を原点として、メニスカスの
先端（ろう材の最外周）までの距離Ｌが、０．５Ｒ未満
のときは、Ｃｕボールと導体パッド間の接合強度が低く
なる。ろう材量が少なすぎるためである。

【００１４】一方、ろう材が導体パッドの周縁端にまで
拡がった場合には、ろう付時の応力が導体パッドの周縁
端に集中するので、導体パッドの周囲のセラミックにク
ラックが入るなど、導体パッドとセラミック基板との密
着強度の低下が生ずる。したがって、ろう材の導体パッ
ド上の拡がりを適当な大きさにコントロールすることに
より、Ｃｕボールと導体パッドの接合強度を高くし、か
つ導体パッドとセラミック基板との密着強度をも高くで
きる。即ち、入出力端子自体の強度および、セラミック
基板との密着強度を高く安定化させることができる。

【００１５】かかるろう材の拡がりを適当な範囲とする
には、ろう材を適度な量だけ的確に供給する必要があ
る。Ｃｕボールにろう材を被覆する場合には、被覆する
厚みを適当量とすることで、ろう材量をコントロールで
きる。更に、ろう材とＣｕボールを一度（同時に）に導
体パッド上に載置することとなり、確実にＣｕボールを
ろう付できる。更に、Ｃｕボール表面は、ろう材に被覆
されているために酸化が防止される。しかも、Ｃｕボー
ルを被覆していたろう材で、導体パッドとＣｕボールが
ろう付されるのであるから、Ｃｕボールは確実にろう材
に濡れ、安定したろう付が可能となる。

【００１６】また、セラミック基板と樹脂製基板との接
合体にあっては、両者の材質の有する熱膨張係数の違い
から、入出力端子に熱応力がかかる。しかし、上述のよ
うなろう材の拡がりを持つ入出力端子を樹脂製基板の接
続パッドと半田付け接続し、セラミック基板の入出力端
子相互間の最大距離をＤ(mm)としたときに、Ｄ＜１２７
Ｒの関係を満たすようにした場合には、Ｃｕボールの変
形によって両者の熱膨張差を吸収するので、高い接続信
頼性を得ることができ、温度サイクル試験などにより繰
り返し熱応力が入出力端子に掛かっても破断を生じな
い。なお、樹脂製基板には、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂などの基板や、ガラス布基材エポキシ樹脂基板（ガ
ラスエポキシ基板）、ガラス布基材ＢＴレジン基板、紙
−エポキシ樹脂基板、紙−フェノール樹脂基板などが挙
げられる。

【００１７】

【実施例】本発明にかかる実施例を、図を参照しつつ説
明する。図１は、実施例にかかるセラミック基板の平面
図、図２は、このセラミック基板の入出力端子部分の部
分拡大断面図である。セラミック基板１は、外形寸法□
２４ｍｍ×０．６０ｍｍ厚の正方形板状で、アルミナ
（Ａｌ₂Ｏ₃）を主成分とし、熱膨張係数は６．８×１０
^-6／℃である。また、基板の一主面（表面）１Ａ上に
は、入出力端子２が、基板周縁部にピッチ１．２７ｍｍ
の格子状で２６０(=18X18-8X8)ヶ形成されている。この
入出力端子２は、図２に示すように、基板１の一主面１
Ａ上に形成された導体パッド３と、Ｃｕからなる導体ボ
ール４およびＣｕボール４をパッド３にろう付するろう
材５からなり、端子２全体には、Ｎｉ１μｍおよびＡｕ
０．５μｍからなるメッキ層６が被覆されている。

【００１８】入出力端子２相互の最大距離Ｄ（ｍｍ）
は、最外周の対角位置にある端子間の距離であり、Ｄ＝
１．２７×１７×√２＝３０．５ｍｍである。また、セ
ラミック基板１内部には、パッド３に接続する位置に、
ビアホールＶ１が形成され、更に内部配線Ｍ及びビアホ
ールＶ２により裏面１Ｂにまで通じていて、この裏面１
ＢにはビアホールＶ２に対応して裏面パッドＰが形成さ
れている。

【００１９】ここで、パッド３は、スパッタリングによ
る薄膜、即ちＴｉ（０．２μｍ）＋Ｍｏ（０．３μｍ）
＋Ｃｕ（０．５μｍ）からなる薄膜およびこの薄膜上に
形成された電解Ｃｕメッキ（１０μｍ）からなり、パッ
ド３の半径Ｐは、０．２２５ｍｍ、０．４５ｍｍ、０．
５０ｍｍの３種類とした。

【００２０】これに半径Ｒが０．１５ｍｍ、０．３０ｍ
ｍ、０．４５ｍｍの３種類のＣｕボール４を用意し、更
に、これらのＣｕボール４表面にＡｇ−Ｃｕ共晶銀ろう
を被覆してろう材被覆導体ボール４５としたものを用
い、図３のように、導体パッド３上にろう材被覆導体ボ
ール４５を載置し、約８３０℃に加熱して、導体ボール
４をパッド３にろう付した。このようにすれば、ろう材
５の量が一定になるので、ろう材の拡がり（メニスカス
の大きさ）もほぼ一定となり、寸法や接合強度等の均質
な端子２を一挙に形成することができる。また、Ｃｕボ
ールは、表面が酸化していないため、及びろう材で被覆
されていたため、確実に導体パッドにろう付できた。こ
の場合において、パッドとボールの大きさの組合せは、
下記表１のようにした。

【００２１】

【表１】

【００２２】また、Ｃｕボール４を被覆するＡｇ−Ｃｕ
共晶銀ろうの厚みを変化させてろう材量を変化させ、ろ
う材５のパッド３上の拡がり（メニスカスの長さ）を変
化させた。ここで、ろう材５の拡がりは、図２に示すよ
うに、前述したＣｕボール４とパッド３の最近接点か
ら、ろう材の５の最外周までの距離Ｌ(mm)で表すことと
する。

【００２３】更に、かかる入出力端子２の頂上部分に、
図４に示すようにワイヤＷをはんだＳではんだ付けし、
セラミック基板１の一主面１Ａに垂直に、２０ｍｍ／ｍ
ｉｎの速度で端子２が破壊するまで引っ張り、その引張
強度と、破壊モードを調査した。破壊モードは、Ｃｕボ
ール４とパッド３の間でろう材５が破断するモード１
（図５参照）と、ＣｕボールとワイヤＷの間ではんだＳ
が破断するモード２（図６参照）と、パッド３の周辺の
セラミック基板１が破壊してパッド３の下のセラミック
がえぐり取れるモード３（図７参照）の３種に分けられ
た。その結果を表２に示す。なお、各試料ともセラミッ
ク基板５ケ用意し、各基板の端子２６０点中から５点選
択して引張試験を行った。従って各試料とも２５点づつ
測定した。またその強度は２５ケの測定値の最小値及び
最大値で表示した。

【００２４】

【表２】

【００２５】表２によれば、図５に示すモード１は、Ｌ
＜０．５Ｒの場合、即ち、ろう材５の拡がりが少ない試
料番号１、５、９の場合に生じている。これらの場合に
は、引張強度も０．１〜０．４ｋｇと小さい。これは、
ろう材量が少ないためであり、引張に対して、少量のろ
う材では十分な強度を得られないことを示している。一
方、ろう材の量が多いために、パッド３の外周端までろ
う材５が拡がった試料番号４、８、１２の場合には、破
壊モードはいずれもセラミックが破壊する図６に示すモ
ード３となっている。また、これらの場合には、いずれ
も０．３〜０．７ｋｇの低い引張強度となっている。パ
ッド３の外周端までろう材５が達すると、ろう付け後に
ろう材５が大きく熱収縮するために、パッド３の外周付
近に過大な応力が発生するからである。

【００２６】これらに比べ、Ｌ≧０．５Ｒで、かつ、ろ
う材５がパッド３の外周端まで拡がらない、試料番号
２、３、６、７、１０、１１の場合には、破壊モードは
ワイヤＷと端子２との間のはんだＳで破断する図７に示
すモード２になっており、引張強度も１．０〜１．２ｋ
ｇと十分の大きく、かつ、ばらつきの少ない値を示す。
これは、パッド３とＣｕボール４が強固にろう付され、
かつセラミック基板１とパッド３との間に発生する応力
も比較的低いからであり、はんだＳの破断強度を上回る
接合強度が得られていること、および、均質な入出力端
子が得られたことを示している。

【００２７】次いで、図８および図９に示すように、外
形４５×５５ｍｍ、厚み１．６ｍｍ、熱膨張係数１１．
８×１０^-6／℃のガラスエポキシ製プリント基板７を用
意した。このプリント基板７の表面７Ａには、セラミッ
ク基板１の入出力端子２に対応する位置に、それぞれ半
径０．２２５ｍｍ、０．４５ｍｍ、０．５０ｍｍの接続
パッド８が形成され、接続パッド８の下部にはプリント
基板の７を貫通して裏面７Ｂに達するビアホール９、お
よびその裏面上にはチェックパッド１０が形成されてい
る。

【００２８】このプリント基板７の接続パッド８とセラ
ミック基板１（試料番号３、７、１１）の端子２を、図
８に示すようにはんだＳにより接続した。はんだ付け
は、プリント基板７の接続パッド８にＳｎ−Ｐｂ共晶は
んだのソルダーペーストを印刷し、端子２が接続パッド
８上に位置するようにプリント基板７上にセラミック基
板１を載置し、重りを載せた上でリフロー炉（約２３０
℃、大気雰囲気）を通過させて、はんだＳによって端子
２を接続パッド８に接合することで行い、それぞれ試料
番号１６、１７、１８とした。この場合に、Ｃｕボール
４は、リフロー炉の温度では溶解しないため、セラミッ
ク基板１とプリント基板７の間隔は、少なくともＣｕボ
ール４の直径より大きくなるので、はんだボールのよう
につぶれて隣接する端子と短絡する等の問題は生じなか
った。

【００２９】図９に示すように、このセラミック基板１
の裏面パッドＰは、ビアホールＶ２、内部配線Ｍ、ビア
ホールＶ１、入出力端子２、はんだＳ、接続パッド８、
および、ビアホール９を介してチェックパッド１０と接
続している。従って、セラミック基板側の裏面パッドＰ
とプリント基板側のチェックパッド１０の間の導通の有
無を測定することにより、セラミック基板１とプリント
基板７の間の接続、即ち、端子２と接続パッド８の間の
接続の良否が判定できるようになっている。そこで、か
かる接続の信頼を評価するため、このはんだ付けされた
セラミック基板１及びプリント基板７を、恒温槽に投入
し、ＭＩＬ−ＳＴＤＣｏｎｄ．Ｂ（−６５℃〜１２５
℃、各温度３０分保持）に従って、３００サイクルの温
度サイクル試験を行い、試験前後の導通の良否を測定し
た。

【００３０】さらに、セラミック基板の大きさおよび入
出力端子数を変えたもの３種についても同様に製作し
た。なお、Ｃｕボールと導体パッドを接続するろう材の
量、したがってろう材の拡がりは、試料番号３、７、１
１と同じとした。製作したセラミック基板は、いずれも
正方形板状でアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を主成分とし、基板
の一主面（表面）上には、入出力端子がピッチ１．２７
ｍｍの格子状にそれぞれ、１００(=10X10)ヶ、４２０(=
26X26-16X16)ヶ、５８０(=34X34-24X24)ヶ形成されてい
る。これらのセラミック基板の入出力端子相互間の最大
距離は、それぞれ、１６．２(=1.27X9X1.41)ｍｍ、４
４．９(=1.27X25X1.41)ｍｍ、５９．３(=1.27X33X1.41)
ｍｍである。これらの試料についても同様に、プリント
基板と接続し、温度サイクル試験を行った（試料番号１
３〜１５、１９〜２１、２２〜２４）

【００３１】これらの結果を、表３に示す。なお、この
試験に供した試料は条件毎に各５枚とし、全接続点のう
ち一点でも導通不良のものがあれば、その基板は不良と
判定した。

【００３２】

【表３】

【００３３】表３の結果によれば、温度サイクル試験の
結果は、Ｃｕボールの半径Ｒと入出力端子相互間の最大
距離Ｄとに関係があり、最大距離Ｄが大きくなると、半
径Ｒの大きいものだけが温度サイクル試験で断線を生じ
ないことが判る。これを、グラフに表すと、図１０のよ
うになる。ここで、横軸は、Ｃｕボールの半径Ｒ、縦軸
は最大距離Ｄであり、○印は温度サイクル試験において
良好であったものを示し、×印は導通不良となったもの
を示す。

【００３４】このグラフから明らかなように、半径Ｒが
大きいと、最大距離Ｄが大きくても温度サイクル試験で
不良とならないことが判る。不良となる領域とならない
領域は、図中一点鎖線で示した直線で分けることがで
き、この直線は、Ｄ＝１２７Ｒで表すことができる。し
たがって、Ｄ＜１２７Ｒの条件下では、温度サイクル試
験によって導通不良を生じないほど高い接続信頼性を得
られることが判る。これは、Ｃｕボールのヤング率が小
さいために変形して、応力を吸収したため、基板の外周
側に位置する端子２においても、破断の問題を生ずるこ
となく良好な接続を維持することができたと推測され
る。

【００３５】また、プリント基板として、アルミナを主
成分とするセラミック製プリント基板を用いたこと以外
は同様にした場合（試料番号２５〜３６）についても、
温度サイクル試験を行った。結果を表４に示す。

【００３６】

【表４】

【００３７】表４から明らかなように、セラミック基板
１と熱膨張係数に差のほとんどないセラミック製プリン
ト基板においては、いずれの場合でも温度サイクル試験
で良好な結果が得られた。これは、プリント基板とセラ
ミック基板に間に熱膨張差が生じないため、入出力端子
に応力が掛からなかったためであると推測される。

【００３８】なお、上記実施例では、導体パッドとして
スパッタリングによる薄膜層と電解メッキ層を組み合わ
せたものを用いたが、導体パッドとしてはこれに限定さ
れず、蒸着、イオンプレーティング等の他の薄膜技術
や、電解、無電解メッキ技術、厚膜技術、さらにはこれ
らの技術の組合せによってパッドを形成しても良い。ま
た、導体ボールとしてＣｕからなるボールを使用した
が、他の成分を含有する場合であっても良い。

【００３９】更に、ろう材としては、Ａｇ−Ｃｕ共晶銀
ろうを用いた例を示したが、他の銀ろう材、あるいは他
のろう材を用いても良いことは明らかである。特に、セ
ラミック基板の引張強度が低い場合には、なるべく低融
点のろう材を用いてろう付することが、熱応力を小さく
するのに有効である。

【００４０】更に、上記実施例では、集積回路チップを
搭載するＢＧＡタイプのセラミック基板を用いた場合を
示したが、集積回路チップを搭載した集積回路パッケー
ジを搭載するマザーボード用セラミック基板、あるいは
ダイボンディングによらずフリップチップ接続を行う集
積回路チップを搭載するセラミック基板であっても本発
明は適用できる。例えば、集積回路チップをフリップ
チップ接続によりセラミック基板と接続する場合、本発
明を適用すれば、集積回路チップに形成するはんだボー
ルの組成や構成に関する自由度が向上して好ましい。ま
た、セラミック基板に形成するはんだボールの融点等と
の関係を考慮する必要も無くなる点でも好ましい。ま
た、入出力端子が格子状あるいは千鳥状に多数個形成さ
れたＢＧＡタイプに限らず、少数の入出力端子をもつも
のに本発明を適用しても良いことは明らかである。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、はんだボールに代えて
Ｃｕを主成分とする導体ボールを、そして、はんだ付け
の代わりにろう付を用いるために、セラミック基板に予
め入出力端子を形成しておき、その後に集積回路チップ
のダイボンディング、フリップチップ接続等が行える。
従って、セラミック基板メーカにおいては、付加価値の
高いセラミック基板を供給することができる。一方、集
積回路メーカにおいては、集積回路チップ搭載後にセラ
ミック基板にはんだボールを形成する工程を省略するこ
とができ、また、かかる工程において発生する不良によ
って高価な集積回路チップを無駄にすることがなくな
る。

【００４２】更に、ろう材の拡がりを適度にコントロー
ルすることにより、導体ボールと導体パッドの接合強
度、およびセラミック基板と導体パッドとの密着強度を
安定させることができる。また、ヤング率の低いＣｕに
より、プリント基板等とセラミック基板の熱膨張係数の
違いに起因する熱応力を吸収することができ、接続信頼
性の高い入出力端子を備えるセラミック基板とすること
ができる。また、導体ボールをろう材で被覆したものを
用いれば、容易に接続信頼性の高い入出力端子を備える
セラミック基板を製造することができる。さらに、導体
ボールの半径Ｒと入出力端子相互の最大距離Ｄとを所定
の関係とすれば、高い接続信頼性を持つセラミック基板
と樹脂製基板との接続体とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる入出力端子を備えたセラミック
基板の平面図である。

【図２】図１のセラミック基板のうち、入出力端子部分
の構造を示す部分拡大断面図である。

【図３】セラミック基板にろう材被覆Ｃｕボールを載置
した状態を示す部分拡大断面図である。

【図４】引張強度試験を行うため、入出力端子にワイヤ
をはんだ付けした状態を示す部分拡大断面図である。

【図５】引張強度試験により破壊した端子のモード１の
状態を示す部分拡大断面図である。

【図６】引張強度試験により破壊した端子のモード２の
状態を示す部分拡大断面図である。

【図７】引張強度試験により破壊した端子のモード３の
状態を示す部分拡大断面図である。

【図８】図１のセラミック基板との温度サイクル試験を
行うのに用いたプリント基板の平面図である。

【図９】セラミック基板とプリント基板をはんだ付けに
よって接続した状態を示す部分拡大断面図である。

【図１０】Ｃｕボールの半径Ｒおよび入出力端子相互間
の最大距離Ｄと温度サイクル試験の結果の関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１：セラミック基板１Ａ：セラミック基板の一主面２：入出力端子３：導体パッド４：Ｃｕボール５：ろう材６：メッキ層Ｖ１、Ｖ２：ビアホールＭ：内部配線Ｐ：裏面パッド４５：ろう材被覆ＣｕボールＷ：ワイヤＳ：はんだ７：プリント基板８：接続パッド９：ビアホール１０：チェックパッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一主面上に入出力端子を有するセラミック
基板であって、該入出力端子が、該一主面上に形成された導体パッドと、Ｃｕを主成分とする導体ボールと、該導体ボールを該導体パッドにろう付固着するろう材と
を備えるセラミック基板。
【請求項２】前記ろう材が、Ａｇ−Ｃｕ共晶銀ろうであ
る請求項１に記載のセラミック基板。
【請求項３】前記導体ボールの半径をＲ(mm)としたとき
に、前記導体パッド上の前記ろう材の拡がりが、該導体
パッドにおける該導体ボールとの最近接点からろう材の
最外周までの距離Ｌ(mm)が０．５Ｒ以上で、かつ、該導
体パッドの周縁に達しない拡がりである請求項１または
２のいずれかに記載のセラミック基板。
【請求項４】Ｃｕを主成分とする導体ボールにろう材を
被覆してなるろう材被覆導体ボールを、セラミック基板
の一主面上に形成された導体パッド上に載置し、加熱に
より該ろう材を溶融して、該導体ボールを該導体パッド
にろう付して入出力端子を形成するセラミック基板の製
造方法。
【請求項５】セラミック基板の一主面上に形成された導
体パッドと、Ｃｕを主成分とする導体ボールと、該導体
ボールを該導体パッドにろう付固着するろう材と、を備
える入出力端子を有し、前記導体ボールの半径をＲ(mm)としたときに、前記導体
パッド上の前記ろう材の拡がりが、該導体パッドにおけ
る該導体ボールとの最近接点から、ろう材の最外周まで
の距離Ｌ(mm)が０．５Ｒ以上で、かつ、該導体パッドの
周縁に達しない拡がりであるセラミック基板と、樹脂製基板の一主面上であって該入出力端子に対応した
位置に接続パッドを有する樹脂製基板とを、該入出力端子と該接続パッドとのハンダ付けにより接続
したセラミック基板と樹脂製基板との接合体であって、該セラミック基板の入出力端子相互間の最大距離をＤ(m
m)としたときに、Ｄ＜１２７Ｒの関係を満たすセラミック基板と樹脂製基板との接合
体。