专利名称：电子部件安装用基板及使用该基板的电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于安装半导体元件等电子部件的布线基板、以及使用该配线基板的电子装置。
背景技术：
使用图7A至图9来说明现有的电子部件安装用基板以及使用该基板的电子装置。以往，用于安装半导体元件和压电振子等电子部件的布线基板1一般由大致四角板状的陶瓷材料等构成，其包括绝缘基体2，在上表面具有电子部件安装部4；多个布线层3，从绝缘基体2的电子部件安装部4通过绝缘基体内部从侧表面导出；多个连接衬垫5，形成于绝缘基体2的下表面外周部；以及多个槽状的凹部(成雉堞墙状(castellation))6，形成于绝缘基体2的侧表面，同时，在内壁面粘附有导体7，通过导体7将各布线层3和各连接衬垫5进行电连接，在布线基板1中，在绝缘基体2的电子部件安装部4上安装半导体元件11等电子部件，同时，通过焊丝12等导电性连接部件将电子部件的信号用、接地用等的各电极电连接于各布线层3，然后，在绝缘基体2的上表面覆盖电子部件，并在由铁-镍-钴合金或者铁-镍合金等构成的金属制的盖体13、或者由玻璃等透光性材料构成的盖体13上，通过锡料或粘合剂等将电子部件连接封固，从而完成电子装置10。
通过将形成于绝缘基体2下表面的外周部的连接衬垫5通过锡-铅焊锡等焊锡31连接到外部电路基板20的布线导体21上，从而将上述电子装置10安装于外部电路基板20，同时，电子部件的各电极通过布线层3、槽状的凹部(成雉堞墙状)6的内壁面的导体7、和连接衬垫5电连接于外部电路基板。此时，如图5所示，熔融后的焊锡31吸附于槽状的凹部(成雉堞墙状)6的内壁面的导体7，从而形成焊锡带32，并起到将电子装置10和外部电路基板20进行电连接、机械连接的作用。
而且，粘附有导体7的槽状的凹部6在绝缘基体2的侧表面沿垂直方向形成，其通常为半圆形的横截面，且各凹部的内径大致相同。此外，多个连接衬垫5一般成四角形状，其一条边作为绝缘基体的下表面外周边且几乎占据大致整个绝缘基体的下表面外周边，以相等间隔被排列配置(例如，参照日本特开2003-68921号公报)。
但是，在上述现有技术中，存在以下的诸多问题。
最近，为了防止对环境/人体的不良影响，使用不含有锡-银-铋系/锡-银-铜系等铅的、所谓的无铅焊锡代替现有使用的锡-铅焊锡来将各种电子装置连接于外部电路基板，上述无铅焊锡具有与现有的锡-铅焊锡相比既硬又脆的性质。
此外，存在以下缺点当通过上述无铅焊锡将电子装置的连接衬垫连接于外部电路基板的布线导体，并将电子装置实装于外部电路基板后，在对电子装置和外部电路基板作用下落冲击等外部应力，并在电子装置的绝缘基体和外部电路基板之间产生由于机械变形而引起的应力时，在接合于连接衬垫的焊锡上发生龟裂等机械损坏，从而电子装置相对于外部电路基板的连接可靠性降低。
尤其存在以下问题当沿电子装置的边方向发生由于机械应力而引起的外部电路基板的变形时，对于在电子装置的各边设置的连接衬垫中的、位于角部的衬垫，由于成雉堞墙状的凹部设置在连接衬垫的角处，所以如图10A及图10B(实装半导体装置后的图8A的A-A剖面图)所示，沿基板的变形方向不能形成充分的焊锡带32，导致接合强度劣化。
而且，即使从机械工程的角度上来说，位于角的衬垫的应力集中，该部分的可靠性提高在电子装置、特别是便携式电话等容易掉落的机器中，也是有关整个机器的可靠性提高的重要方面。
发明内容
本发明鉴于上述问题而提出，目的在于提供一种布线基板及使用这种布线基板的电子装置，其可通过无铅焊锡使连接衬垫牢固地接合于外部电路基板的布线导体，并由此牢固且高可靠性地实装于外部电路基板。
为了解决上述问题，本发明提供了一种布线基板，上述布线基板包括绝缘基体，在上表面具有电子部件安装部，且至少在下表面的外周部具有连接衬垫；槽状的凹部，上述槽状的凹部在上述绝缘基体的侧表面从上述外周部的连接衬垫沿垂直方向形成，且在上述凹部的内壁面上粘附有导体，在上述布线基板中，相对于上述外周部的一个连接衬垫形成有多个上述槽状的凹部。
因此，由于在使用无铅焊锡等将连接衬垫和外部电路基板进行接合时，焊锡在多个凹部的各个内壁面上蔓延(creep)，且在连接衬垫和外部电路基板的布线导体之间形成有焊锡带，所以可以使布线基板(电子装置)极为牢固地接合于外部电路基板。
并且，在通过无铅焊锡等将电子装置的连接衬垫连接于外部电路基板的布线导体，并使电子装置实装于外部电路基板后，即使对电子装置和外部电路基板作用下落冲击等外部应力，并在电子装置的绝缘基体和外部电路基板之间产生由于机械变形而引起的应力，由于沿该应力作用方向在连接衬垫和成雉堞墙状的凹部上形成有带(fillet)，所以可以有效地防止在接合于连接衬垫的无铅焊锡上发生机械损坏，并可极为高度地提高电子装置相对于外部电路基板的连接可靠性。
根据本发明，由于构成为；布线基板包括绝缘基体，在上表面具有电子部件安装部，且至少在下表面的外周部具有连接衬垫；槽状的凹部(成雉堞墙状)，上述槽状的凹部在上述绝缘基体的侧表面从上述外周部的连接衬垫沿垂直方向形成，且在上述凹部的内壁面上粘附有导体，在上述布线基板中，相对于上述外周部的一个连接衬垫形成有多个上述槽状的凹部，所以，在使用无铅焊锡等将连接衬垫和外部电路基板进行接合时，焊锡在多个凹部的各个内壁面上蔓延，且在连接衬垫和外部电路基板的布线导体之间形成有焊锡带，因此可以使电子装置极为牢固地接合于外部电路基板。
而且，在通过无铅焊锡等将电子装置的连接衬垫连接于外部电路基板的布线导体，并使电子装置实装于外部电路基板后，即使对电子装置和外部电路基板作用下落冲击等外部应力，并在电子装置的绝缘基体和外部电路基板之间产生由于机械变形而引起的应力，由于沿该应力作用方向在连接衬垫和成雉堞墙状的凹部上形成有带，所以可以有效地防止在接合于连接衬垫的无铅焊锡上发生机械损坏，并可极为高度地提高电子装置相对于外部电路基板的连接可靠性。
图1A是将本发明涉及的布线基板适用于收容半导体元件的半导体元件收纳用组件(package)时的俯视图的一例； 图1B是将本发明涉及的布线基板适用于收容半导体元件的半导体元件收纳用组件时的侧视图的一例； 图1C是将本发明涉及的布线基板适用于收容半导体元件的半导体元件收纳用组件时的仰视图的一例； 图2A是表示在本发明涉及的布线基板上安装半导体元件的半导体装置的俯视图的一例； 图2B是表示在本发明涉及的布线基板上安装半导体元件的半导体装置的侧视图的一例； 图2C是表示在本发明涉及的布线基板上安装半导体元件的半导体装置的仰视图的一例； 图3是表示半导体装置的概略立体图； 图4是从背面侧观察布线基板的角部的扩大立体图； 图5是表示在被实装于外部电路基板后的半导体装置的布线基板的凹部上形成的焊锡带(solder fillet)的立体图； 图6A是在外部电路基板上实装半导体装置装后的图2A的A部剖面图； 图6B是在外部电路基板上实装半导体装置装后的图2A的A部剖面图； 图7A是在现有例涉及的布线基板上安装半导体元件的半导体装置的俯视图的一例； 图7B是在现有例涉及的布线基板上安装半导体元件的半导体装置的侧视图的一例； 图7C是在现有例涉及的布线基板上安装半导体元件的半导体装置的仰视图的一例； 图8A是在现有例涉及的布线基板上安装半导体元件的半导体装置的俯视图的一例； 图8B是在现有例涉及的布线基板上安装半导体元件的半导体装置的侧视图的一例； 图8C是在现有例涉及的布线基板上安装半导体元件的半导体装置的仰视图的一例； 图9是从背面侧观察布线基板的角部的扩大立体图； 图10A是在外部电路基板上实装半导体装置后的图8A的A部剖面图；以及 图10B是在外部电路基板上实装半导体装置后的图8A的A部剖面图。
具体实施例方式 下面，根据图1A至图4来详细说明本发明的实施例。
图1A至图1C表示将本发明的布线基板适用于收容半导体元件的半导体收纳用组件时的例子，图2A至图2C表示在布线基板上安装半导体元件后的半导体装置的例子。另外，图3表示半导体装置的概略立体图，图4表示从背面侧观察布线基板的角部的扩大立体图。
在图1A至图2C中，2是绝缘基体，3是布线层，4是电子部件安装部，5是连接衬垫(connecting pad)，6是形成于绝缘基体2的侧表面、且在内壁面上形成有导体7的槽状的凹部(成雉堞墙状(castellation))。通过该绝缘基体2、布线层3、电子部件安装部4、连接衬垫5、形成有导体的槽状的凹部6来形成用于安装半导体元件11的布线基板1。
绝缘基体2由氧化铝质的烧结体、氮化铝质的烧结体、莫莱石质烧结体、玻璃陶瓷烧结体等电绝缘材料构成，在其上表面具有安装半导体元件11的安装部4，半导体元件11通过玻璃、树脂、钎料等粘结材料被粘结固定在该安装部4上。
绝缘基体2当例如由氧化铝质烧结体构成时，在氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化镁等原料粉末中添加混合适量的有机粘合剂、溶剂后，成为泥浆状的陶瓷浆，然后，通过现有公知的刮涂法(doctorblade technique)或压辊法(calendar roll technique)等成片技术(sheet-forming technique)将上述陶瓷浆作成片(sheet)状，从而获得规定形状的陶瓷印刷电路基板(green sheet)(陶瓷生片)，最后将上述陶瓷印刷电路基板多张积层，同时，在还原环境中约1600℃的温度下烧成并制作。
而且，绝缘基体2从在其上表面安装有半导体元件11的安装部周围经过绝缘基体2的内部直到侧表面，形成有多个布线层3，该布线层3作为用于将安装在电子部件安装部4上的半导体元件11的信号用、接地用的各电极连接于连接衬垫5的导电通路而发挥作用，半导体元件11的信号用、接地用等的电极通过焊丝(bondingwire)12与电子部件安装部4侧的一端进行电连接。
该布线层3由钨、钼、锰、铜、银、金、钯等的金属粉末构成，将在钨等的金属粉末中添加混合适量的有机粘合剂或溶剂而得到的金属膏(metal paste)通过现有公知的丝网印刷法(screen-printingtechnique)以规定的图案印刷涂敷在作为绝缘基体2的陶瓷印刷电路基板上，从而从绝缘基体2的上表面通过绝缘基体2的内部直到侧表面均得以覆盖。
并且，在上述绝缘基体2的下表面外周部上形成有多个连接衬垫5，该连接衬垫5通过无铅焊锡(lead-free solder)连接于外部电路基板的布线导体，连接衬垫5发挥将半导体元件11的信号用、接地用的各电极与外部电路基板进行电连接的作用。
上述连接衬垫5由钨、钼、锰、铜、银、金、钯等的金属粉末构成，通过与上述布线层3相同的方法在绝缘基体2的下表面外周部上以规定的形状形成。
并且，上述绝缘基体2在其侧表面上形成有多个槽形的凹部6(通常截面为半圆状)，同时，在其内壁面上粘附有导体7，凹部6的内壁面的导体发挥着电连接布线层3和连接衬垫5的作用。
上述凹部6内壁面的导体由钨、钼、锰、铜、银、金、钯等的金属粉末构成，在作为绝缘基体2的陶瓷印刷电路基板的侧表面上通过模冲加工法(punching)形成半圆形的凹部，同时，通过现有公知的丝网印刷法，将在钨类的金属粉末中混合添加适量的有机粘合剂或溶剂而获得的金属膏以规定的图案印刷涂敷在该凹部内，从而在绝缘基体2的侧表面以规定的形状形成。
而且，在本发明中，如图1C所示，在位于绝缘基体2的角的下表面侧的连接衬垫5A处，不仅在角方向上形成有凹部5a，在边方向上还形成有凹部5b，在与连接衬垫5A相对应的绝缘基体2的角部2A处，不仅在角方向上形成有槽状的凹部(成雉堞墙状)6a，还在边方向上形成有槽形的凹部(成雉堞墙状)6b。
在图2A至图2C中，在上述绝缘基体2上表面的电子部件安装部4上安装半导体元件11，同时，通过焊丝12将半导体元件11的信号用、接地用的各电极连接于布线层3，然后，通过盖体13将半导体元件11气密封固在绝缘基体2的上表面，由此完成作为半导体装置的电子装置10。
上述电子装置10通过焊锡31将绝缘基体2下表面外周部的连接衬垫5接合于外部电路基板20的布线导体21而实装于外部电路基板20，同时，将半导体元件11的信号用、接地用的各电极电连接于外部电路基板20的布线导体21。
在本发明中，在位于绝缘基体2的角的连接衬垫5A处，不仅在角方向上形成有凹部5a，还在边方向上形成有凹部5b，同时，在与连接衬垫5A相对应的绝缘基体2的角部2A处，不仅在角方向上形成有凹部(成雉堞墙状)6a，还在边方向上形成有凹部(成雉堞墙状)6b，因此，当实装焊锡时，熔融后的焊锡31吸附于边方向的成雉堞墙状的凹部6b，在凹部6b上也形成有如图5所示的焊锡带32。
其结果是，在角的连接衬垫5A和外部电路基板20的布线导体21之间可以介装足够量的焊锡，且可以将电子装置10的布线基板1极为牢固地接合于外部电路基板20。
因此，如图6A及图6B所示，在下落冲击等机械应力作用于电子装置10和外部电路基板20，且在电子装置10的绝缘基体2和外部电路基板20之间产生由于机械变形而引起的应力时，虽然该应力主要施加在将处于应力作用方向的连接衬垫5A和外部电路基板20相接合的软焊锡上，但是由于相对于该应力作用方向的连接衬垫5A形成有角方向和边方向的凹部6a、6b和焊锡带32，因此可以有效地防止对接合于连接衬垫5的无铅焊锡产生机械破坏，也可以高度提高电子装置10连接于外部电路基板20的可靠性。
此外，本发明并不限定于上述实施例，只要在不偏离本发明的要旨的范围内，可以有各种的变形，例如，虽然在上述实施例中，将本发明的布线基板适用于收容半导体元件的半导体元件收纳用组件，但是也可以适用于混合集成电路基板等其它用途。
另外，绝缘基体的材料也构成为并不仅限于陶瓷，也可以是玻璃纤维环氧树脂(glass epoxy)或者聚酰亚胺等有机材料。
权利要求
1.一种布线基板，所述布线基板包括绝缘基体，在上表面具有电子部件安装部，且至少在下表面的外周部具有连接衬垫；槽状的凹部，所述槽状的凹部在所述绝缘基体的侧表面从所述外周部的连接衬垫沿垂直方向形成，且在所述凹部的内壁面上粘附有导体，所述布线基板的特征在于，
相对于所述外周部的一个连接衬垫形成有多个所述槽状的凹部。
2.一种半导体元件收纳用组件，所述半导体元件收纳用组件包括绝缘基体，在上表面具有收容有半导体元件的凹部，且至少在下表面的外周部具有连接衬垫；槽状的凹部，所述槽状的凹部在所述绝缘基体的侧表面从所述外周部的连接衬垫沿垂直方向形成，且在所述凹部的内壁面上粘附有导体，所述半导体元件收纳用组件的特征在于，
相对于所述外周部的一个连接衬垫形成有多个所述槽状的凹部。
3.一种电子部件收纳用组件，所述电子部件收纳用组件包括绝缘基体，在上表面具有收容有电子部件的凹部，且至少在下表面的外周部具有连接衬垫；槽状的凹部，所述槽状的凹部在所述绝缘基体的侧表面从所述外周部的连接衬垫沿垂直方向形成，且在所述凹部的内壁面上粘附有导体，所述电子部件收纳用组件的特征在于，
相对于所述外周部的一个连接衬垫形成有多个所述槽状的凹部。
4.一种在权利要求1所述的布线基板上安装电子部件的功能模块。
5.一种在权利要求2所述的半导体元件收纳用组件中安装半导体元件的半导体装置。
6.一种在权利要求3所述电子部件收纳用组件中安装电子部件的电子装置。
全文摘要
本发明提供一种电子部件安装用基板及使用该基板的电子装置。在位于周边具有槽状的成雉堞墙状的凹部(6)的绝缘基体(2)的角的下表面侧的连接衬垫(5A)上，形成有角方向的凹部(5a)和边方向的凹部(5b、5b)，在与连接衬垫(5A)相对应的绝缘基体的角部(2A)上，形成有角方向和边方向的凹部(6a、6b和6b)。通过焊锡将在该绝缘基体上安装电子部件的电子装置的连接衬垫(5)实装于外部电路基板。在绝缘基体的角部(2A)的角方向和边方向的凹部上当焊锡实装时吸附有熔融的焊锡(31)，并在凹部上形成有焊锡带，从而提高了容易承受外力的角部的焊锡接合强度，并通过硬脆的无铅焊锡使布线基板的连接衬垫和外部电路基板的布线导体牢固地接合。
文档编号H01L23/12GK101167181SQ20068001404
公开日2008年4月23日 申请日期2006年3月31日 优先权日2005年4月25日
发明者小山寿树 申请人:索尼株式会社