JP2004179259A - 回路基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】切断加工時に発生する金属バリによって回路に短絡が発生するのを防ぐとともに、切断加工によって母基板、メタライズ配線層、絶縁層に欠け、割れ等の破損が発生することのない、信頼性が高く効率良く製造できる回路基板およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】回路基板５は、セラミックスから成る絶縁基板の主面に、メタライズ配線層２と、絶縁基板の主面およびメタライズ配線層２の絶縁基板の外周縁の部位に全周にわたって積層された絶縁層３と、メタライズ配線層２上の絶縁層３以外の部位に被着された金属めっき層４とが形成されているとともに、絶縁基板、メタライズ配線層２および絶縁層３のそれらの側面が切断刃で切断された切断面となっており、絶縁層３の厚さをＴ、幅をＷ、メタライズ配線層２の厚さをｔとしたとき、ｔ≦Ｔ≦Ｗである。
【選択図】 図１
【解決手段】回路基板５は、セラミックスから成る絶縁基板の主面に、メタライズ配線層２と、絶縁基板の主面およびメタライズ配線層２の絶縁基板の外周縁の部位に全周にわたって積層された絶縁層３と、メタライズ配線層２上の絶縁層３以外の部位に被着された金属めっき層４とが形成されているとともに、絶縁基板、メタライズ配線層２および絶縁層３のそれらの側面が切断刃で切断された切断面となっており、絶縁層３の厚さをＴ、幅をＷ、メタライズ配線層２の厚さをｔとしたとき、ｔ≦Ｔ≦Ｗである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子、抵抗器、コンデンサ等の電子部品が搭載されるセラミック製の回路基板、および母基板から複数の回路基板を生産性良く得るための製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子、抵抗器、コンデンサ等の電子部品が搭載されるセラミック製の回路基板は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体（アルミナセラミックス）からなる絶縁基板の主面に、配線導体として、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなるメタライズ配線層上にニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）等からなる金属めっき層を被着したものを形成している。
【０００３】
このような従来の回路基板は、その量産性を考慮して、図２に示す方法によって以下の［１］〜［４］の工程で製造される（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００４】
［１］まず、主面に分割線によって形成された複数の回路基板領域にＷやＭｏ等の高融点金属からなるメタライズ配線層１２がそれぞれ形成された広面積のセラミック製の母基板１１を準備する（図２（ａ））。
【０００５】
［２］次に、分割線において切断加工する際にメタライズ配線層１２に金属バリが発生するのを抑制するために、母基板１１およびメタライズ配線層１２の分割線の部位を覆うように帯状の絶縁層１３を被着する（図２（ｂ））。
【０００６】
［３］次に、各メタライズ配線層１２上の絶縁層１３以外の部位に、メタライズ配線層１２の酸化腐蝕を防止し、かつ電子部品との電気的接続を強固とするために、ＮｉやＡｕ等の耐蝕性の良好な金属からなる金属めっき層１４を被着する（図２（ｃ））。
【０００７】
［４］最後に、母基板１１を絶縁層１３の部分（分割線）でダイシング加工やスライス加工等の切断加工によって切断し、個々の回路基板１５に分割する（図２（ｄ））。
【０００８】
このようにして、メタライズ配線層１２を有する回路基板１５を一度に多数個集約的に製造することができるとともに、メタライズ配線層１２を切断加工することによって発生する金属バリを最小限に抑え、回路基板１５の回路（メタライズ配線層１２）において金属バリによって電気的な短絡が起こるのを防止し、電子部品を正常かつ良好に作動させることができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平４−１３７７５２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の回路基板１５においては、絶縁層１３の厚さが変動することにより以下のような問題点があった。
【００１１】
即ち、図２（ｄ）に示すように、ダイシング加工やスライス加工等の切断加工により、絶縁層１３およびメタライズ配線層１２を切断加工する際に、切断刃の接触する絶縁層１３の側面にメタライズ配線層１２の金属の一部が引っ張られる。その結果、絶縁層１３が薄い場合、引っ張られたメタライズ配線層１２が切断部付近で持ち上がって、金属バリとなるとともに絶縁層１３を破損させる。この金属バリによって、回路基板１５の回路であるメタライズ配線層１２に短絡が発生し、その結果、電子部品が誤作動するという問題点があった。
【００１２】
また、絶縁層１３が厚い場合、切断加工時に切断刃と母基板１１に大きな摩擦力が加わって、切断される母基板１１、メタライズ配線層１２、絶縁層１３に欠け、割れ等の破損が発生するとともに、切断加工に時間がかかり、母基板１１から回路基板１５を効率よく製造するのが困難になるという問題点があった。
【００１３】
従って、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、切断加工時に発生する金属バリによって回路に短絡が発生するのを防ぐとともに、切断加工によって母基板、メタライズ配線層、絶縁層に欠け、割れ等の破損が発生することのない、信頼性が高く効率良く製造できる回路基板およびその製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路基板は、セラミックスから成る絶縁基板の主面に、前記絶縁基板の外周縁から前記主面の中央部にかけて形成されたメタライズ配線層と、前記絶縁基板の主面および前記メタライズ配線層の前記絶縁基板の外周縁の部位に略全周にわたって積層された絶縁層と、前記メタライズ配線層上の前記絶縁層以外の部位に被着された金属めっき層とが形成されているとともに、前記絶縁基板、前記メタライズ配線層および前記絶縁層のそれらの側面が切断刃で切断された切断面となっており、前記絶縁層の厚さをＴ、幅をＷ、前記メタライズ配線層の厚さをｔとしたとき、ｔ≦Ｔ≦Ｗであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の回路基板は、絶縁層の厚さをＴ、幅をＷ、メタライズ配線層の厚さをｔとしたとき、ｔ≦Ｔ≦Ｗであることから、多数個取りによる製造方法でダイシング加工やスライス加工等の切断加工で絶縁層およびメタライズ配線層を切断加工して母基板から個々の回路基板を分割して製造する際に、切断刃の摩擦力によってメタライズ配線層が引っ張られて持ち上がり、絶縁層が破損するのを防止することができる。また、メタライズ配線層の金属バリが発生するのを抑制するとともに、切断加工時に切断刃と母基板に大きな摩擦力が加わるのを防止して切断される母基板、メタライズ配線層、絶縁層に欠け、割れ等の破損が発生するのを防止できる。
【００１６】
本発明の回路基板の製造方法は、主面に複数の回路基板領域が形成された母基板を切断刃によって分割して個々の回路基板を作製する回路基板の製造方法において、主面に複数の回路基板領域が縦横に並ぶように分割線によって区切られて形成されたセラミックスから成る母基板の前記回路基板領域に厚さｔのメタライズ配線層をそれぞれ形成する工程と、前記母基板および前記メタライズ配線層の前記分割線の部位に、厚さＴがｔ≦Ｔ≦Ｗで幅が２Ｗ＋ｄ（ただし、Ｗは分割後の幅でｄは切断刃の厚さである）の関係にある帯状の絶縁層をその幅方向の中心線が前記分割線に略合致するように積層する工程と、それぞれの前記メタライズ配線層上の前記絶縁層以外の部位に金属めっき層を被着する工程と、前記絶縁層、前記メタライズ配線層および前記母基板を前記分割線において切断刃で切断することにより個々の回路基板に分割する工程とを具備したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の回路基板の製造方法は、母基板およびメタライズ配線層の分割線の部位に、厚さＴがｔ≦Ｔ≦Ｗで幅が２Ｗ＋ｄの関係にある帯状の絶縁層をその幅方向の中心線が分割線に略合致するように積層することから、絶縁層およびメタライズ配線層を切断加工して母基板から個々の回路基板を分割して製造する際に、切断刃の摩擦力によってメタライズ配線層が引っ張られて持ち上がり、絶縁層が破損するのを防止することができる。また、メタライズ配線層の金属バリが発生するのを抑制するとともに、切断加工時に切断刃と母基板に大きな摩擦力が加わるのを防止して切断される母基板、メタライズ配線層、絶縁層に欠け、割れ等の破損が発生するのを防止できる。また、切断加工にかかる時間を短縮して母基板から回路基板を効率よく製造することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の回路基板について以下詳細に説明する。図１（ａ）〜（ｅ）は本発明の回路基板の製造方法について実施の形態の一例を示すものであり、各工程における母基板または回路基板の断面図である。
【００１９】
本発明の回路基板の具体的な製造方法を以下に説明する。
【００２０】
まず、図１（ａ）に示すように、主面に複数の回路基板領域１ｂが縦横に並ぶように分割線１ａによって区切られて形成されたセラミックスから成る母基板１の回路基板領域１ｂに厚さｔのメタライズ配線層をそれぞれ形成する。この母基板１は、Ａｌ２Ｏ３セラミックスや窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス等のセラミックスから成り、以下のようにして作製される。例えば、Ａｌ２Ｏ３セラミックスから成る場合、先ずＡｌ２Ｏ３、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して泥漿状と成す。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のテープ成形技術により複数のセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を得る。次に、このグリーンシートに、Ｗ，Ｍｏ等の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを、スクリーン印刷法等の厚膜形成技術により印刷塗布して、メタライズ配線層２となる金属ペースト層を所定パターンに形成する。これを還元雰囲気中約１６００℃の温度で焼成することにより製作される。
【００２１】
次に、図１（ｂ）に示すように、母基板１およびメタライズ配線層２の分割線１ａの部位に、厚さＴと切断後の幅Ｗとがｔ≦Ｔ≦Ｗの関係にある帯状の絶縁層３をその幅方向の中心線が分割線１ａに略合致するように積層する。絶縁層３は、例えばＡｌ２Ｏ３セラミックスからなり、ＳｉＯ２、ＭｇＯおよびＣａＯ等の原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して得た絶縁ペーストを、メタライズ配線層２上の所定の部位にスクリーン印刷法により帯状に印刷塗布し、これを還元雰囲気中約１６００℃の温度で焼成することによって被着され積層される。この絶縁層３は、母基板１を切断加工して複数の回路基板５に分割する際に、回路基板５の切断部に多量の金属バリが発生するのを有効に防止するとともに、母基板１の切断部を示す目印としても機能する。
【００２２】
なお、絶縁層３は上述のＡｌ２Ｏ３焼結体に限定されるものでなく、エポキシ樹脂やシリコン樹脂等の他の電気絶縁材料であってもよい。ただし、絶縁層３がＡｌ２Ｏ３焼結体から成る場合、母基板１およびメタライズ配線層２に極めて強固に被着されるため、母基板１を切断加工して複数の回路基板５に分割する際にメタライズ配線層２が剥離するのを有効に防止することができる。
【００２３】
また、絶縁層３の幅は、切断前に２Ｗ＋ｄであり、切断後にＷとなる。絶縁層３の厚さＴをｔ≦Ｔ≦Ｗとすることにより、ダイシング加工やスライス加工等の切断加工で絶縁層３、メタライズ配線層２および母基板１を切断加工する際に、切断刃の摩擦力によってメタライズ配線層２が持ち上がり絶縁層３が破損するのを防止するとともに、金属バリが発生するのを抑制することができる。また、切断加工時に切断刃と母基板１に大きな摩擦力が加わるのを防止し、切断される母基板１、メタライズ配線層２および絶縁層３に欠け、割れ等の破損が発生するのを防止できる。また、切断加工にかかる時間を短縮して母基板１から回路基板５を効率よく製造することができる。
【００２４】
Ｔ＜ｔの場合、メタライズ配線層２の厚さに対し絶縁層３の厚さが薄くなり、切断刃に擦りつけられたメタライズ配線層２が持ち上がって絶縁層３を破損し、金属バリが発生し易くなり、この金属バリによって回路基板５に短絡が発生し、その結果、回路基板５に搭載される電子部品が誤作動し易くなる。
【００２５】
Ｔ＞Ｗの場合、絶縁層３が厚くなり、切断加工時に切断しにくいため切断刃の回転力（トルク）を大きくしたり回転数を上げる必要が生じ、その結果、切断刃と母基板１に大きな摩擦力が加わって、母基板１、メタライズ配線層２、絶縁層３に欠け、割れ等の破損が発生し易くなる。また、切断刃に大きな摩擦力が加わるため、切断加工に時間がかかり、母基板１から回路基板５を効率よく製造するのが困難になる。
【００２６】
なお、ｔは０．００５〜０．０３ｍｍ程度であり、Ｗは０．１〜０．５ｍｍ程度である。絶縁層３の切断前の幅は、切断刃の厚さがｄの場合２Ｗ＋ｄとする。回路基板５の厚さは０．２〜７ｍｍ程度であり、切断刃の厚さｄは０．１５〜０．７ｍｍである。
【００２７】
次に、図１（ｃ）に示すように、それぞれのメタライズ配線層２上の絶縁層３以外の部位に金属めっき層４を被着する。金属めっき層４は、メタライズ配線層２が酸化腐蝕するのを有効に防止し、かつメタライズ配線層２に半導体素子、抵抗器、コンデンサ等の電子部品との電気的接続を強固とするためのものであり、ＮｉやＡｕ等の耐蝕性の強い金属からなり、従来周知の電解メッキ法や無電解メッキ法により被着される。
【００２８】
金属めっき層４の厚さは０．０５〜２０μｍが好ましい。０．０５μｍ未満であると、金属めっき層４がメタライズ配線層２を完全に覆うことが難しくなり、メタライズ配線層２に酸化腐蝕が発生したり、メタライズ配線層２と電子部品との電気的接続が劣化し易くなる。また２０μｍより厚くなると、製品としての回路基板５が極めて高価なものとなってしまう。
【００２９】
最後に、絶縁層３、メタライズ配線層２および母基板１を分割線１ａにおいて切断刃で切断することにより個々の回路基板５に分割する。これにより、図１（ｄ）に示すように、主面にメタライズ配線層２を有する製品としての回路基板５が一度に多数個集約的に製作される。
【００３０】
なお、母基板１をダイシング加工やスライス加工等の切断加工によって切断する際の切断部は、絶縁層３の中心線（分割線１ａ）の部位である。その切断部には金属めっき層４が存在しないことから、金属めっき層４に金属バリが発生することは一切なく、その結果、金属めっき層４の金属バリによって回路基板５に短絡が発生するのを確実に防止できる。
【００３１】
なお、分割線１ａは、母基板１の主面に実際に形成された溝状のもの等であってもよいし、絶縁層３の中心線を仮想的な分割線１ａとみなしてもよい。
【００３２】
また、メタライズ配線層２上に電子部品をロウ材、半田等の導電性接着剤を用いて固定する場合に、導電性接着剤が回路基板５の側面に流れ出すのを絶縁層３により防止でき、良好な導電性接着剤のメニスカスを形成し得る。このように導電性接着剤が流れるのを防止し、良好な導電性接着剤のメニスカスを形成するために、導電性接着剤の量や成分に応じて絶縁層３の幅Ｗを決定することもできる。
【００３３】
かくして、本発明の回路基板５は、セラミックスから成る絶縁基板の主面に、絶縁基板の外周縁から主面の中央部にかけて形成されたメタライズ配線層２と、絶縁基板の主面およびメタライズ配線層２の絶縁基板の外周縁の部位に略全周にわたって積層された絶縁層３と、メタライズ配線層２上の絶縁層３以外の部位に被着された金属めっき層４とが形成されているとともに、絶縁基板、メタライズ配線層２および絶縁層３のそれらの側面が切断刃で切断された切断面となっており、絶縁層３の厚さをＴ、幅をＷ、メタライズ配線層２の厚さをｔとしたとき、ｔ≦Ｔ≦Ｗである。これにより、切断刃の摩擦力によってメタライズ配線層２が引っ張られて持ち上がり、絶縁層３が破損するのを防止することができる。また、メタライズ配線層２の金属バリが発生するのを抑制するとともに、切断加工時に切断刃と母基板１に大きな摩擦力が加わるのを防止して切断される母基板１、メタライズ配線層２、絶縁層３に欠け、割れ等の破損が発生するのを防止できる。
【００３４】
また、絶縁基板、メタライズ配線層２および絶縁層３のそれらの側面は、切断刃による擦り痕等を顕微鏡観察等で確認することができることから、切断刃で切断された切断面であることを特定できる。
【００３５】
【実施例】
本発明の回路基板の実施例を以下に説明する。
【００３６】
本発明の回路基板５を以下のようにして製作した。まず、縦６６．７ｍｍ×横６６．７ｍｍ×厚さ０．３３ｍｍのＡｌ２Ｏ３セラミックスからなる母基板１となるグリーンシートに、メタライズ配線層２となるＷを主成分とする金属ペーストを塗布し、幅０．５５ｍｍ×長さ６６．７ｍｍ×厚さｔｍｍの直線状の金属ペースト層を５．５６ｍｍ間隔で１１本互いに平行になるように形成した。この金属ペースト層は、回路基板５となった後、各回路基板５の中央を通るように配置された１本の直線状のメタライズ配線層２となる。次に、金属ペースト層が形成されたグリーンシートを還元雰囲気中約１６００℃の温度で焼成した。これにより、幅０．５ｍｍ×長さ６０ｍｍ×厚さｔｍｍのメタライズ配線層２が５ｍｍ間隔で互いに平行になるように１１本形成された、縦６０ｍｍ×横６０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍの図１（ａ）に示す母基板１となった。
【００３７】
次に、図１（ｂ）に示すように、母基板１およびメタライズ配線層２の分割線１ａの部位を覆うようにＡｌ２Ｏ３焼結体からなる幅０．４ｍｍ×長さ６０ｍｍの帯状の絶縁層３を、メタライズ配線層２と略垂直な直線状に５ｍｍ間隔で１２本互いに平行になるようにするとともにメタライズ配線層２と平行な方向に１０本互いに平行になるように積層した。即ち、個々の回路基板において外周縁の略全周に絶縁層３が形成されるようにした。また、母基板１の両端部にも絶縁層３を積層した。
【００３８】
次に、図１（ｃ）に示すように、メタライズ配線層２の露出表面にＮｉからなる５μｍの金属めっき層４を電解メッキ法により被着した。
【００３９】
次に、分割線１ａ直上の絶縁層３の中心線において、絶縁層３、メタライズ配線層２および母基板１を、刃厚０．２ｍｍのダイシング刃を用いてダイシング加工して切断した。これにより、１１本の平行なメタライズ配線層２が形成された１３個の短冊状の中間基板のうち両端のものを捨てて、１１個の短冊状の中間基板を作製した。次に、各中間基板において、各メタライズ配線層２同士の間のメタライズ配線層２に平行な絶縁層３の中心線においてダイシング法で切断することにより、１２１個の個々の回路基板５を得た。
【００４０】
これによって、図１（ｄ）に示すように、上面の略中央に幅０．５ｍｍ×長さ５ｍｍ×厚さｔｍｍの直線状のメタライズ配線層２を有する縦５ｍｍ×横５ｍｍ×厚さ０．３ｍｍの回路基板５を１２１個製作した。なお、各回路基板５での絶縁層３の幅Ｗは０．１ｍｍである。
【００４１】
上記のようにして、メタライズ配線層２の厚さｔおよび絶縁層３の厚さＴを表１に示す種々の値となるようにして、回路基板５の試料を各１２１個作製した。
【００４２】
各試料について、回路基板５の側面を光学顕微鏡で観察し、長さ２０μｍ以上のメタライズ配線層２の金属バリの有無、長さ２０μｍ以上の回路基板５の欠け、割れの有無を評価した。金属バリと欠け、割れとの少なくとも一方が生じた試料を不良品とした。その結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１より、Ｔがｔより薄い場合、切断面で切断刃に擦りつけられたメタライズ配線層２が持ち上がって絶縁層３を破損させ、長さが２０μｍ以上の金属バリが発生した。ＴがＷより厚い場合、回路基板５に長さが２０μｍ以上の欠け、割れが発生した。
【００４５】
また、同様な評価を、母基板１での絶縁層３の幅を１．２ｍｍ、即ち回路基板５での絶縁層３の幅Ｗを０．５ｍｍとした場合に、ｔ，Ｔを表２に示す種々の値となるようにして、回路基板５の試料を各１２１個ずつ作製した場合についても行なった。その結果を表２に示す。
【００４６】
【表２】
【００４７】
表２より、Ｔがｔより薄い場合、切断面で切断刃に擦りつけられたメタライズ配線層２が持ち上がって絶縁層３を破損させ、長さが２０μｍ以上の金属バリが発生した。ＴがＷより厚い場合、回路基板５に長さが２０μｍ以上の欠け、割れが発生した。
【００４８】
以上より、ｔ≦Ｔ≦Ｗとすることにより、回路基板５での金属バリの発生を抑制するとともに、欠け、割れ等の破損が発生するのを抑制できることが判った。
【００４９】
なお、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行なうことは何等差し支えない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の回路基板は、絶縁層の厚さをＴ、メタライズ配線層の厚さをｔ、絶縁層の幅をＷとしたとき、ｔ≦Ｔ≦Ｗであることから、多数個取りによる製造方法でダイシング加工やスライス加工等の切断加工で絶縁層およびメタライズ配線層を切断加工して母基板から個々の回路基板を分割して製造する際に、切断刃の摩擦力によってメタライズ配線層が引っ張られて持ち上がり、絶縁層が破損するのを防止することができる。また、メタライズ配線層の金属バリが発生するのを抑制するとともに、切断加工時に切断刃と母基板に大きな摩擦力が加わるのを防止して切断される母基板、メタライズ配線層、絶縁層に欠け、割れ等の破損が発生するのを防止できる。
【００５１】
本発明の回路基板の製造方法は、母基板およびメタライズ配線層の分割線の部位に、厚さＴがｔ≦Ｔ≦Ｗで幅が２Ｗ＋ｄの関係にある帯状の絶縁層をその幅方向の中心線が分割線に略合致するように積層することから、絶縁層およびメタライズ配線層を切断加工して母基板から個々の回路基板を分割して製造する際に、切断刃の摩擦力によってメタライズ配線層が引っ張られて持ち上がり、絶縁層が破損するのを防止することができる。また、メタライズ配線層の金属バリが発生するのを抑制するとともに、切断加工時に切断刃と母基板に大きな摩擦力が加わるのを防止して切断される母基板、メタライズ配線層、絶縁層に欠け、割れ等の破損が発生するのを防止できる。また、切断加工にかかる時間を短縮して母基板から回路基板を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の回路基板の製造方法を説明するための各工程毎の母基板または回路基板の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は従来の回路基板の製造方法を説明するための各工程毎の母基板または回路基板の断面図である。
【符号の説明】
１：母基板
２：メタライズ配線層
３：絶縁層
４：金属めっき層
５：回路基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子、抵抗器、コンデンサ等の電子部品が搭載されるセラミック製の回路基板、および母基板から複数の回路基板を生産性良く得るための製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子、抵抗器、コンデンサ等の電子部品が搭載されるセラミック製の回路基板は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体（アルミナセラミックス）からなる絶縁基板の主面に、配線導体として、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなるメタライズ配線層上にニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）等からなる金属めっき層を被着したものを形成している。
【０００３】
このような従来の回路基板は、その量産性を考慮して、図２に示す方法によって以下の［１］〜［４］の工程で製造される（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００４】
［１］まず、主面に分割線によって形成された複数の回路基板領域にＷやＭｏ等の高融点金属からなるメタライズ配線層１２がそれぞれ形成された広面積のセラミック製の母基板１１を準備する（図２（ａ））。
【０００５】
［２］次に、分割線において切断加工する際にメタライズ配線層１２に金属バリが発生するのを抑制するために、母基板１１およびメタライズ配線層１２の分割線の部位を覆うように帯状の絶縁層１３を被着する（図２（ｂ））。
【０００６】
［３］次に、各メタライズ配線層１２上の絶縁層１３以外の部位に、メタライズ配線層１２の酸化腐蝕を防止し、かつ電子部品との電気的接続を強固とするために、ＮｉやＡｕ等の耐蝕性の良好な金属からなる金属めっき層１４を被着する（図２（ｃ））。
【０００７】
［４］最後に、母基板１１を絶縁層１３の部分（分割線）でダイシング加工やスライス加工等の切断加工によって切断し、個々の回路基板１５に分割する（図２（ｄ））。
【０００８】
このようにして、メタライズ配線層１２を有する回路基板１５を一度に多数個集約的に製造することができるとともに、メタライズ配線層１２を切断加工することによって発生する金属バリを最小限に抑え、回路基板１５の回路（メタライズ配線層１２）において金属バリによって電気的な短絡が起こるのを防止し、電子部品を正常かつ良好に作動させることができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平４−１３７７５２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の回路基板１５においては、絶縁層１３の厚さが変動することにより以下のような問題点があった。
【００１１】
即ち、図２（ｄ）に示すように、ダイシング加工やスライス加工等の切断加工により、絶縁層１３およびメタライズ配線層１２を切断加工する際に、切断刃の接触する絶縁層１３の側面にメタライズ配線層１２の金属の一部が引っ張られる。その結果、絶縁層１３が薄い場合、引っ張られたメタライズ配線層１２が切断部付近で持ち上がって、金属バリとなるとともに絶縁層１３を破損させる。この金属バリによって、回路基板１５の回路であるメタライズ配線層１２に短絡が発生し、その結果、電子部品が誤作動するという問題点があった。
【００１２】
また、絶縁層１３が厚い場合、切断加工時に切断刃と母基板１１に大きな摩擦力が加わって、切断される母基板１１、メタライズ配線層１２、絶縁層１３に欠け、割れ等の破損が発生するとともに、切断加工に時間がかかり、母基板１１から回路基板１５を効率よく製造するのが困難になるという問題点があった。
【００１３】
従って、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、切断加工時に発生する金属バリによって回路に短絡が発生するのを防ぐとともに、切断加工によって母基板、メタライズ配線層、絶縁層に欠け、割れ等の破損が発生することのない、信頼性が高く効率良く製造できる回路基板およびその製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路基板は、セラミックスから成る絶縁基板の主面に、前記絶縁基板の外周縁から前記主面の中央部にかけて形成されたメタライズ配線層と、前記絶縁基板の主面および前記メタライズ配線層の前記絶縁基板の外周縁の部位に略全周にわたって積層された絶縁層と、前記メタライズ配線層上の前記絶縁層以外の部位に被着された金属めっき層とが形成されているとともに、前記絶縁基板、前記メタライズ配線層および前記絶縁層のそれらの側面が切断刃で切断された切断面となっており、前記絶縁層の厚さをＴ、幅をＷ、前記メタライズ配線層の厚さをｔとしたとき、ｔ≦Ｔ≦Ｗであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の回路基板は、絶縁層の厚さをＴ、幅をＷ、メタライズ配線層の厚さをｔとしたとき、ｔ≦Ｔ≦Ｗであることから、多数個取りによる製造方法でダイシング加工やスライス加工等の切断加工で絶縁層およびメタライズ配線層を切断加工して母基板から個々の回路基板を分割して製造する際に、切断刃の摩擦力によってメタライズ配線層が引っ張られて持ち上がり、絶縁層が破損するのを防止することができる。また、メタライズ配線層の金属バリが発生するのを抑制するとともに、切断加工時に切断刃と母基板に大きな摩擦力が加わるのを防止して切断される母基板、メタライズ配線層、絶縁層に欠け、割れ等の破損が発生するのを防止できる。
【００１６】
本発明の回路基板の製造方法は、主面に複数の回路基板領域が形成された母基板を切断刃によって分割して個々の回路基板を作製する回路基板の製造方法において、主面に複数の回路基板領域が縦横に並ぶように分割線によって区切られて形成されたセラミックスから成る母基板の前記回路基板領域に厚さｔのメタライズ配線層をそれぞれ形成する工程と、前記母基板および前記メタライズ配線層の前記分割線の部位に、厚さＴがｔ≦Ｔ≦Ｗで幅が２Ｗ＋ｄ（ただし、Ｗは分割後の幅でｄは切断刃の厚さである）の関係にある帯状の絶縁層をその幅方向の中心線が前記分割線に略合致するように積層する工程と、それぞれの前記メタライズ配線層上の前記絶縁層以外の部位に金属めっき層を被着する工程と、前記絶縁層、前記メタライズ配線層および前記母基板を前記分割線において切断刃で切断することにより個々の回路基板に分割する工程とを具備したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の回路基板の製造方法は、母基板およびメタライズ配線層の分割線の部位に、厚さＴがｔ≦Ｔ≦Ｗで幅が２Ｗ＋ｄの関係にある帯状の絶縁層をその幅方向の中心線が分割線に略合致するように積層することから、絶縁層およびメタライズ配線層を切断加工して母基板から個々の回路基板を分割して製造する際に、切断刃の摩擦力によってメタライズ配線層が引っ張られて持ち上がり、絶縁層が破損するのを防止することができる。また、メタライズ配線層の金属バリが発生するのを抑制するとともに、切断加工時に切断刃と母基板に大きな摩擦力が加わるのを防止して切断される母基板、メタライズ配線層、絶縁層に欠け、割れ等の破損が発生するのを防止できる。また、切断加工にかかる時間を短縮して母基板から回路基板を効率よく製造することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の回路基板について以下詳細に説明する。図１（ａ）〜（ｅ）は本発明の回路基板の製造方法について実施の形態の一例を示すものであり、各工程における母基板または回路基板の断面図である。
【００１９】
本発明の回路基板の具体的な製造方法を以下に説明する。
【００２０】
まず、図１（ａ）に示すように、主面に複数の回路基板領域１ｂが縦横に並ぶように分割線１ａによって区切られて形成されたセラミックスから成る母基板１の回路基板領域１ｂに厚さｔのメタライズ配線層をそれぞれ形成する。この母基板１は、Ａｌ２Ｏ３セラミックスや窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス等のセラミックスから成り、以下のようにして作製される。例えば、Ａｌ２Ｏ３セラミックスから成る場合、先ずＡｌ２Ｏ３、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して泥漿状と成す。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のテープ成形技術により複数のセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を得る。次に、このグリーンシートに、Ｗ，Ｍｏ等の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを、スクリーン印刷法等の厚膜形成技術により印刷塗布して、メタライズ配線層２となる金属ペースト層を所定パターンに形成する。これを還元雰囲気中約１６００℃の温度で焼成することにより製作される。
【００２１】
次に、図１（ｂ）に示すように、母基板１およびメタライズ配線層２の分割線１ａの部位に、厚さＴと切断後の幅Ｗとがｔ≦Ｔ≦Ｗの関係にある帯状の絶縁層３をその幅方向の中心線が分割線１ａに略合致するように積層する。絶縁層３は、例えばＡｌ２Ｏ３セラミックスからなり、ＳｉＯ２、ＭｇＯおよびＣａＯ等の原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して得た絶縁ペーストを、メタライズ配線層２上の所定の部位にスクリーン印刷法により帯状に印刷塗布し、これを還元雰囲気中約１６００℃の温度で焼成することによって被着され積層される。この絶縁層３は、母基板１を切断加工して複数の回路基板５に分割する際に、回路基板５の切断部に多量の金属バリが発生するのを有効に防止するとともに、母基板１の切断部を示す目印としても機能する。
【００２２】
なお、絶縁層３は上述のＡｌ２Ｏ３焼結体に限定されるものでなく、エポキシ樹脂やシリコン樹脂等の他の電気絶縁材料であってもよい。ただし、絶縁層３がＡｌ２Ｏ３焼結体から成る場合、母基板１およびメタライズ配線層２に極めて強固に被着されるため、母基板１を切断加工して複数の回路基板５に分割する際にメタライズ配線層２が剥離するのを有効に防止することができる。
【００２３】
また、絶縁層３の幅は、切断前に２Ｗ＋ｄであり、切断後にＷとなる。絶縁層３の厚さＴをｔ≦Ｔ≦Ｗとすることにより、ダイシング加工やスライス加工等の切断加工で絶縁層３、メタライズ配線層２および母基板１を切断加工する際に、切断刃の摩擦力によってメタライズ配線層２が持ち上がり絶縁層３が破損するのを防止するとともに、金属バリが発生するのを抑制することができる。また、切断加工時に切断刃と母基板１に大きな摩擦力が加わるのを防止し、切断される母基板１、メタライズ配線層２および絶縁層３に欠け、割れ等の破損が発生するのを防止できる。また、切断加工にかかる時間を短縮して母基板１から回路基板５を効率よく製造することができる。
【００２４】
Ｔ＜ｔの場合、メタライズ配線層２の厚さに対し絶縁層３の厚さが薄くなり、切断刃に擦りつけられたメタライズ配線層２が持ち上がって絶縁層３を破損し、金属バリが発生し易くなり、この金属バリによって回路基板５に短絡が発生し、その結果、回路基板５に搭載される電子部品が誤作動し易くなる。
【００２５】
Ｔ＞Ｗの場合、絶縁層３が厚くなり、切断加工時に切断しにくいため切断刃の回転力（トルク）を大きくしたり回転数を上げる必要が生じ、その結果、切断刃と母基板１に大きな摩擦力が加わって、母基板１、メタライズ配線層２、絶縁層３に欠け、割れ等の破損が発生し易くなる。また、切断刃に大きな摩擦力が加わるため、切断加工に時間がかかり、母基板１から回路基板５を効率よく製造するのが困難になる。
【００２６】
なお、ｔは０．００５〜０．０３ｍｍ程度であり、Ｗは０．１〜０．５ｍｍ程度である。絶縁層３の切断前の幅は、切断刃の厚さがｄの場合２Ｗ＋ｄとする。回路基板５の厚さは０．２〜７ｍｍ程度であり、切断刃の厚さｄは０．１５〜０．７ｍｍである。
【００２７】
次に、図１（ｃ）に示すように、それぞれのメタライズ配線層２上の絶縁層３以外の部位に金属めっき層４を被着する。金属めっき層４は、メタライズ配線層２が酸化腐蝕するのを有効に防止し、かつメタライズ配線層２に半導体素子、抵抗器、コンデンサ等の電子部品との電気的接続を強固とするためのものであり、ＮｉやＡｕ等の耐蝕性の強い金属からなり、従来周知の電解メッキ法や無電解メッキ法により被着される。
【００２８】
金属めっき層４の厚さは０．０５〜２０μｍが好ましい。０．０５μｍ未満であると、金属めっき層４がメタライズ配線層２を完全に覆うことが難しくなり、メタライズ配線層２に酸化腐蝕が発生したり、メタライズ配線層２と電子部品との電気的接続が劣化し易くなる。また２０μｍより厚くなると、製品としての回路基板５が極めて高価なものとなってしまう。
【００２９】
最後に、絶縁層３、メタライズ配線層２および母基板１を分割線１ａにおいて切断刃で切断することにより個々の回路基板５に分割する。これにより、図１（ｄ）に示すように、主面にメタライズ配線層２を有する製品としての回路基板５が一度に多数個集約的に製作される。
【００３０】
なお、母基板１をダイシング加工やスライス加工等の切断加工によって切断する際の切断部は、絶縁層３の中心線（分割線１ａ）の部位である。その切断部には金属めっき層４が存在しないことから、金属めっき層４に金属バリが発生することは一切なく、その結果、金属めっき層４の金属バリによって回路基板５に短絡が発生するのを確実に防止できる。
【００３１】
なお、分割線１ａは、母基板１の主面に実際に形成された溝状のもの等であってもよいし、絶縁層３の中心線を仮想的な分割線１ａとみなしてもよい。
【００３２】
また、メタライズ配線層２上に電子部品をロウ材、半田等の導電性接着剤を用いて固定する場合に、導電性接着剤が回路基板５の側面に流れ出すのを絶縁層３により防止でき、良好な導電性接着剤のメニスカスを形成し得る。このように導電性接着剤が流れるのを防止し、良好な導電性接着剤のメニスカスを形成するために、導電性接着剤の量や成分に応じて絶縁層３の幅Ｗを決定することもできる。
【００３３】
かくして、本発明の回路基板５は、セラミックスから成る絶縁基板の主面に、絶縁基板の外周縁から主面の中央部にかけて形成されたメタライズ配線層２と、絶縁基板の主面およびメタライズ配線層２の絶縁基板の外周縁の部位に略全周にわたって積層された絶縁層３と、メタライズ配線層２上の絶縁層３以外の部位に被着された金属めっき層４とが形成されているとともに、絶縁基板、メタライズ配線層２および絶縁層３のそれらの側面が切断刃で切断された切断面となっており、絶縁層３の厚さをＴ、幅をＷ、メタライズ配線層２の厚さをｔとしたとき、ｔ≦Ｔ≦Ｗである。これにより、切断刃の摩擦力によってメタライズ配線層２が引っ張られて持ち上がり、絶縁層３が破損するのを防止することができる。また、メタライズ配線層２の金属バリが発生するのを抑制するとともに、切断加工時に切断刃と母基板１に大きな摩擦力が加わるのを防止して切断される母基板１、メタライズ配線層２、絶縁層３に欠け、割れ等の破損が発生するのを防止できる。
【００３４】
また、絶縁基板、メタライズ配線層２および絶縁層３のそれらの側面は、切断刃による擦り痕等を顕微鏡観察等で確認することができることから、切断刃で切断された切断面であることを特定できる。
【００３５】
【実施例】
本発明の回路基板の実施例を以下に説明する。
【００３６】
本発明の回路基板５を以下のようにして製作した。まず、縦６６．７ｍｍ×横６６．７ｍｍ×厚さ０．３３ｍｍのＡｌ２Ｏ３セラミックスからなる母基板１となるグリーンシートに、メタライズ配線層２となるＷを主成分とする金属ペーストを塗布し、幅０．５５ｍｍ×長さ６６．７ｍｍ×厚さｔｍｍの直線状の金属ペースト層を５．５６ｍｍ間隔で１１本互いに平行になるように形成した。この金属ペースト層は、回路基板５となった後、各回路基板５の中央を通るように配置された１本の直線状のメタライズ配線層２となる。次に、金属ペースト層が形成されたグリーンシートを還元雰囲気中約１６００℃の温度で焼成した。これにより、幅０．５ｍｍ×長さ６０ｍｍ×厚さｔｍｍのメタライズ配線層２が５ｍｍ間隔で互いに平行になるように１１本形成された、縦６０ｍｍ×横６０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍの図１（ａ）に示す母基板１となった。
【００３７】
次に、図１（ｂ）に示すように、母基板１およびメタライズ配線層２の分割線１ａの部位を覆うようにＡｌ２Ｏ３焼結体からなる幅０．４ｍｍ×長さ６０ｍｍの帯状の絶縁層３を、メタライズ配線層２と略垂直な直線状に５ｍｍ間隔で１２本互いに平行になるようにするとともにメタライズ配線層２と平行な方向に１０本互いに平行になるように積層した。即ち、個々の回路基板において外周縁の略全周に絶縁層３が形成されるようにした。また、母基板１の両端部にも絶縁層３を積層した。
【００３８】
次に、図１（ｃ）に示すように、メタライズ配線層２の露出表面にＮｉからなる５μｍの金属めっき層４を電解メッキ法により被着した。
【００３９】
次に、分割線１ａ直上の絶縁層３の中心線において、絶縁層３、メタライズ配線層２および母基板１を、刃厚０．２ｍｍのダイシング刃を用いてダイシング加工して切断した。これにより、１１本の平行なメタライズ配線層２が形成された１３個の短冊状の中間基板のうち両端のものを捨てて、１１個の短冊状の中間基板を作製した。次に、各中間基板において、各メタライズ配線層２同士の間のメタライズ配線層２に平行な絶縁層３の中心線においてダイシング法で切断することにより、１２１個の個々の回路基板５を得た。
【００４０】
これによって、図１（ｄ）に示すように、上面の略中央に幅０．５ｍｍ×長さ５ｍｍ×厚さｔｍｍの直線状のメタライズ配線層２を有する縦５ｍｍ×横５ｍｍ×厚さ０．３ｍｍの回路基板５を１２１個製作した。なお、各回路基板５での絶縁層３の幅Ｗは０．１ｍｍである。
【００４１】
上記のようにして、メタライズ配線層２の厚さｔおよび絶縁層３の厚さＴを表１に示す種々の値となるようにして、回路基板５の試料を各１２１個作製した。
【００４２】
各試料について、回路基板５の側面を光学顕微鏡で観察し、長さ２０μｍ以上のメタライズ配線層２の金属バリの有無、長さ２０μｍ以上の回路基板５の欠け、割れの有無を評価した。金属バリと欠け、割れとの少なくとも一方が生じた試料を不良品とした。その結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
表１より、Ｔがｔより薄い場合、切断面で切断刃に擦りつけられたメタライズ配線層２が持ち上がって絶縁層３を破損させ、長さが２０μｍ以上の金属バリが発生した。ＴがＷより厚い場合、回路基板５に長さが２０μｍ以上の欠け、割れが発生した。
【００４５】
また、同様な評価を、母基板１での絶縁層３の幅を１．２ｍｍ、即ち回路基板５での絶縁層３の幅Ｗを０．５ｍｍとした場合に、ｔ，Ｔを表２に示す種々の値となるようにして、回路基板５の試料を各１２１個ずつ作製した場合についても行なった。その結果を表２に示す。
【００４６】
【表２】
表２より、Ｔがｔより薄い場合、切断面で切断刃に擦りつけられたメタライズ配線層２が持ち上がって絶縁層３を破損させ、長さが２０μｍ以上の金属バリが発生した。ＴがＷより厚い場合、回路基板５に長さが２０μｍ以上の欠け、割れが発生した。
【００４８】
以上より、ｔ≦Ｔ≦Ｗとすることにより、回路基板５での金属バリの発生を抑制するとともに、欠け、割れ等の破損が発生するのを抑制できることが判った。
【００４９】
なお、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行なうことは何等差し支えない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の回路基板は、絶縁層の厚さをＴ、メタライズ配線層の厚さをｔ、絶縁層の幅をＷとしたとき、ｔ≦Ｔ≦Ｗであることから、多数個取りによる製造方法でダイシング加工やスライス加工等の切断加工で絶縁層およびメタライズ配線層を切断加工して母基板から個々の回路基板を分割して製造する際に、切断刃の摩擦力によってメタライズ配線層が引っ張られて持ち上がり、絶縁層が破損するのを防止することができる。また、メタライズ配線層の金属バリが発生するのを抑制するとともに、切断加工時に切断刃と母基板に大きな摩擦力が加わるのを防止して切断される母基板、メタライズ配線層、絶縁層に欠け、割れ等の破損が発生するのを防止できる。
【００５１】
本発明の回路基板の製造方法は、母基板およびメタライズ配線層の分割線の部位に、厚さＴがｔ≦Ｔ≦Ｗで幅が２Ｗ＋ｄの関係にある帯状の絶縁層をその幅方向の中心線が分割線に略合致するように積層することから、絶縁層およびメタライズ配線層を切断加工して母基板から個々の回路基板を分割して製造する際に、切断刃の摩擦力によってメタライズ配線層が引っ張られて持ち上がり、絶縁層が破損するのを防止することができる。また、メタライズ配線層の金属バリが発生するのを抑制するとともに、切断加工時に切断刃と母基板に大きな摩擦力が加わるのを防止して切断される母基板、メタライズ配線層、絶縁層に欠け、割れ等の破損が発生するのを防止できる。また、切断加工にかかる時間を短縮して母基板から回路基板を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の回路基板の製造方法を説明するための各工程毎の母基板または回路基板の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は従来の回路基板の製造方法を説明するための各工程毎の母基板または回路基板の断面図である。
【符号の説明】
１：母基板
２：メタライズ配線層
３：絶縁層
４：金属めっき層
５：回路基板
Claims (2)
- セラミックスから成る絶縁基板の主面に、前記絶縁基板の外周縁から前記主面の中央部にかけて形成されたメタライズ配線層と、前記絶縁基板の主面および前記メタライズ配線層の前記絶縁基板の外周縁の部位に略全周にわたって積層された絶縁層と、前記メタライズ配線層上の前記絶縁層以外の部位に被着された金属めっき層とが形成されているとともに、前記絶縁基板、前記メタライズ配線層および前記絶縁層のそれらの側面が切断刃で切断された切断面となっており、前記絶縁層の厚さをＴ、幅をＷ、前記メタライズ配線層の厚さをｔとしたとき、ｔ≦Ｔ≦Ｗであることを特徴とする回路基板。
- 主面に複数の回路基板領域が形成された母基板を切断刃によって分割して個々の回路基板を作製する回路基板の製造方法において、主面に複数の回路基板領域が縦横に並ぶように分割線によって区切られて形成されたセラミックスから成る母基板の前記回路基板領域に厚さｔのメタライズ配線層をそれぞれ形成する工程と、前記母基板および前記メタライズ配線層の前記分割線の部位に、厚さＴがｔ≦Ｔ≦Ｗで幅が２Ｗ＋ｄ（ただし、Ｗは分割後の幅でｄは切断刃の厚さである）の関係にある帯状の絶縁層をその幅方向の中心線が前記分割線に略合致するように積層する工程と、それぞれの前記メタライズ配線層上の前記絶縁層以外の部位に金属めっき層を被着する工程と、前記絶縁層、前記メタライズ配線層および前記母基板を前記分割線において切断刃で切断することにより個々の回路基板に分割する工程とを具備したことを特徴とする回路基板の製造方法。
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