JP2004200615A

JP2004200615A - 多数個取り配線基板

Info

Publication number: JP2004200615A
Application number: JP2002370847A
Authority: JP
Inventors: Shuya Kubo; 周也久保
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】セラミック母基板が薄いとブレードの押圧によりセラミックグリーンシートに分割溝を形成する際にクラックを発生させ、焼成後に、セラミック母基板にクラックや割れ等の不具合を発生させてしまう。
【解決手段】四角形状の配線基板領域４が縦横に配列形成されたセラミック母基板１の上下面の少なくとも一方に、配線基板領域４の境界に沿って、深さがセラミック母基板１の厚みの10％乃至30％であり、かつ開口度ｄが30°乃至60°である分割溝２を形成した多数個取り配線基板である。セラミック母基板１が薄くても各配線基板領域４に容易かつ確実に撓折することができるような深さの分割溝２を形成することができるとともに、焼成後に、セラミック母基板１にクラックや割れ等の不具合が発生することを効果的に防ぐことができる。
【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や弾性表面波素子等の電子部品が搭載されるセラミック基板を広面積の母基板中に縦横に多数個配列して成る多数個取り配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば半導体素子や弾性表面波素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックス材料から成る略四角平板状の絶縁基体の上面に電子部品を搭載するための電子部品塔載部を有し、この電子部品搭載部またはその周辺から絶縁基体の下面にかけて複数の配線導体が配設されて成る。そして、絶縁基体の電子部品搭載部に電子部品を搭載固定するとともに電子部品の電極をボンディングワイヤや半田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、必要に応じて電子部品を樹脂や蓋体で気密封止することによって製品としての電子装置となる。
【０００３】
このような配線基板は、近時の電子装置の小型化の要求に伴い、その大きさが数ｍｍ角程度の極めて小さなものとなってきていることから、配線基板の取り扱いを容易とするために、また配線基板および電子装置の製作を効率よくするために、１枚の広面積の母基板中から多数個の配線基板を同時集約的に得るようになした、いわゆる多数個取り配線基板の形態で製作されている。
【０００４】
このような多数個取り配線基板は、略平板状の母基板の上下面の少なくとも一方に分割溝を縦横に形成し、分割溝によって母基板を多数個の配線基板領域に区画して成り、分割溝に沿って母基板を撓折することによって個々の配線基板が得られる。
【０００５】
この場合、各分割溝は、通常、母基板を撓折するために印加される曲げ応力を分割溝の先端部に効果的に集中させるため、先端角が約20°〜30°程度の鋭いＶ字状の断面形を有したものとされ、これによって母基板を分割溝に沿って撓折することを容易かつ確実なものとしている。また各分割溝は、その深さが母基板の厚みに対して約30〜50％となるように形成され、分割溝の形成部位における母基板の機械的強度を適度に低下させることによって、切断を容易としている。
【０００６】
なお、この多数個取り配線基板は、セラミックグリーンシート積層法によって製作され、具体的には、まず、母基板用のセラミックグリーンシートを準備するとともに、このセラミックグリーンシート上に金属ペーストを印刷塗布して配線用導体を所定パターンに塗布し、次に、このセラミックグリーンシートの上下面の少なくとも一方に、Ｖ字状の断面を有するブレード（刃）を押圧することにより分割溝を形成して各配線基板となる領域を区画し、最後にこのセラミックグリーンシートを高温で焼成することによって製造される。
【０００７】
【特許文献１】
特開2000−216507号公報
【特許文献２】
特開平11−26639号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の多数個取り配線基板によれば、セラミックグリーンシートに形成される分割溝がブレード（刃）と同じＶ字状の断面形を有し、上部ではその幅が広くなることから、セラミックグリーンシートに分割溝を形成する場合に、セラミック母基板の厚みが１ｍｍ以下と薄いときには、ブレードの押圧・侵入により開裂するセラミックグリーンシートの変形により発生する応力でクラックを発生させてしまい、焼成後に、セラミック母基板にクラックや割れ等の不具合を発生させてしまうという問題点があった。
【０００９】
特に、近年の配線基板の小型化および低背化等のためにセラミックは母基板の厚みが１ｍｍ以下と薄くなってきており、ブレードの侵入に伴うセラミックグリーンシートの変形の影響を受けやすくなっていることから、セラミック母基板におけるクラック等の発生が顕著なものとなってきているという問題点があった。
【００１０】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、分割溝の先端部にクラックが発生することがなく、セラミック母基板の機械的強度や信頼性に優れた多数個取り配線基板を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の多数個取り配線基板は、四角形状の配線基板領域が縦横に配列形成されたセラミック母基板の上下面の少なくとも一方に、前記配線基板領域の境界に沿って、深さが前記セラミック母基板の厚みの10％乃至30％であり、かつ開口度が30°乃至60°である分割溝を形成したことを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明の多数個取り配線基板は、上記構成において、縦横いずれか一方の前記分割溝の開口度が他方の前記分割溝の開口度より小さいことを特徴とするものである。
【００１３】
さらに本発明の多数個取り配線基板は、上記構成において、前記配線基板領域が長方形状であり、その長辺側の前記分割溝の開口度が短辺側の前記分割溝の開口度より大きいことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の多数個取り配線基板によれば、四角形状の配線基板領域が縦横に配列形成されたセラミック母基板の上下面の少なくとも一方に、配線基板領域の境界に沿って、深さがセラミック母基板の厚みの10％乃至30％であり、かつ開口度が30°乃至60°である分割溝を形成したことから、セラミック母基板の基板厚みが例えば１ｍｍ以下と薄い場合であっても、分割溝の深さを浅くし、それに代わって開口度を広くすることとなって、各配線基板領域に容易・確実に撓折することができるような形状の分割溝を形成することができる。また、分割溝が浅いことから、焼成後に、セラミック母基板にクラックや割れ等の不具合が発生することを効果的に防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明の多数個取り配線基板において、縦横いずれか一方の分割溝の開口度を他方の分割溝の開口度より小さくしておくと、セラミック母基板の全体に焼成時に発生する熱応力が、まず開口度の小さい一方の分割溝の開口度をより広げようとする方向に作用するために縦横各々の分割溝に分散することとなり、この開口度が小さい方の分割溝でセラミック母基板の全体に焼成時の熱応力で発生する歪を緩衝してくれることとなるので、他方の開口度の大きな分割溝に応力が集中することを一層効果的に防止することができ、クラックの発生をより一層確実に防止することができる。
【００１６】
また本発明の多数個取り配線基板において、配線基板領域が、電子部品搭載用として一般的な長方形状である場合、その長辺側の分割溝の開口度が短辺側の分割溝の開口度より大きいものとしておくと、特に、厚みが１ｍｍ以下と薄いセラミック母基板を分割溝に沿って撓折して個々の配線基板に分割する場合に、セラミック母基板を分割溝に沿って撓折するときに生じる応力が隣接する配線基板の長辺および短辺に均等に分散しやすくなるため、容易にセラミック母基板を分割溝に沿って撓折することが可能となり、配線基板の長辺側に発生する傾向が高いバリや欠け等の不具合を低減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の多数個取り配線基板について、添付図面に基づき説明する。図１は本発明の多数個取り配線基板の実施の形態の一例を示す平面図であり、また、図２は図１に示す多数個取り配線基板の要部拡大断面図である。これらの図において、１はセラミック母基板、２は分割溝、３は配線導体である。このセラミック母基板１を分割溝２で縦横に区画し、多数の配線基板領域４をセラミック母基板１中に縦横に配列させることにより、多数個取り配線基板が形成される。
【００１８】
セラミック母基板１は、平板状の酸化アルミニウム質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質焼結体・ガラスセラミックス焼結体等の電気絶縁材料から成る。例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化カルシウム・酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤を添加混合して泥漿状のセラミックスラリーとなすとともに、このセラミックスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形技術を採用しシート状となすことによってセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得て、しかる後、このセラミックグリーンシートを切断加工や打ち抜き加工により適当な形状とするとともに必要に応じてこれを複数枚積層し、最後にこのセラミックグリーンシートを還元雰囲気中にて約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【００１９】
またセラミック母基板１は、その上下面の少なくとも一方に分割溝２が縦横に形成され、この分割溝２によって中央部に多数個の四角形状の配線基板領域４が区画され縦横に配列形成されている。
【００２０】
分割溝２は、多数個取り配線基板のセラミック母基板１をこれに沿って撓折して個々の配線基板領域４をそれぞれの配線基板に分割する際に曲げ応力を集中させる機能を有し、セラミック母基板１となるセラミックグリーンシートの主面である上下面の少なくとも一方に所定の断面形状を有する金属製のブレード（刃）を押圧し、所定深さに侵入させることによって形成される。
【００２１】
また、各配線基板領域４は、その上面中央部に電子部品（図示せず）を塔載する搭載部を有しており、この搭載部の周辺から下面にかけてタングステンやモリブデン・銅・銀等の金属材料から成る配線導体３を有している。
【００２２】
配線導体３は、例えばタングステンから成る場合であれば、タングステン粉末に適当な有機バインダ・溶剤を添加混合して得た金属ペーストを、セラミック母基板１となるセラミックグリーンシートの上面や貫通孔に予めスクリーン印刷法等により所定パターンに印刷塗布し充填しておくことによって形成される。
【００２３】
そして、各搭載部には半導体素子や弾性表面波素子等の電子部品が塔載されるとともに、配線導体３にはこの電子部品の各電極が、例えばボンディングワイヤや半田バンプ等の電気的接続手段を介して電気的に接続される。
【００２４】
そして、搭載部に電子部品を塔載するとともに、この電子部品の各電極を電気的接続手段を介して配線導体３に電気的に接続した後、各配線基板領域４の上面に蓋体（図示せず）を電子部品を覆うように固着することによって電子部品が気密に封止され、多数個の電子装置が縦横に配列形成されることとなり、分割溝２に沿ってセラミック母基板１を撓折することにより、各配線基板を用いた多数の電子装置が同時集約的に製造される。
【００２５】
なお、セラミック母基板１の外周部には枠状の捨て代領域５が形成されており、多数個取り配線基板の取扱いを容易なものとしている。
【００２６】
また、図２に示すように分割溝２は、分割溝２の断面における左右両側面のなす角度である開口度ｄ（単位：°）および深さを適切な範囲に設定することにより、セラミック母基板１の割れ性をコントロールしている。
【００２７】
本発明の多数個取り配線基板においては、セラミック母基板１の上下面の少なくとも一方に、配線基板領域４の境界に沿って、深さがセラミック母基板１の厚みの10％乃至30％であり、かつ開口度ｄが30°乃至60°である分割溝２を形成することが重要である。
【００２８】
このように、四角形状の配線基板領域４が縦横に配列形成されたセラミック母基板１の上下面の少なくとも一方に、配線基板領域４の境界に沿って、深さがセラミック母基板１の厚みの10％乃至30％であり、かつ開口度ｄが30°乃至60°である分割溝２を形成することにより、分割溝２の深さを浅くし、それに代わって開口度ｄを広くするため、この分割溝２の部位においてセラミック母基板１の機械的強度を効果的に低下させることができ、セラミック母基板１の厚みが１ｍｍ以下と薄い場合であっても、各配線基板領域４の境界に沿って容易・確実に撓折することができるような深さおよび断面形状の分割溝２を形成することができる。また、分割溝２が浅いことから、分割溝２を形成するとき等に分割溝２を形成した部分に応力が集中してセラミック母基板１にクラックを発生させる、という不具合を効果的に防止することができ、焼成後に、セラミック母基板１にクラックや割れ等の不具合が発生することを効果的に防ぐことができる。
【００２９】
また、本発明の多数個取り配線基板において、分割溝２の開口度ｄを、縦横いずれか一方（例えば縦）の分割溝２の開口度ｄが他方（縦に対して横）の分割溝２の開口度ｄより小さくなるようにしておくと、セラミック母基板１の全体に焼成時に発生する熱応力が、まず開口度ｄの小さい一方の分割溝２の開口度をより広げようとする方向に作用することから縦横各々の分割溝２に分散し、一方の小さい開口度ｄの分割溝２の方でセラミック母基板１の全体に焼成時の熱応力で発生する歪を緩衝してくれるため、他方の開口度ｄの大きな分割溝２に熱応力による歪が集中することを一層効果的に防止することができ、セラミック母基板１におけるクラックの発生をより一層確実に防止することができる。
【００３０】
したがって、分割溝２は、縦横いずれか一方の分割溝２の開口度ｄが他方の分割溝２の開口度ｄより小さくなるようにしておくことが好ましい。
【００３１】
また本発明の多数個取り配線基板において、配線基板領域４が電子部品搭載用として一般的な長方形状である場合は、その長辺側の分割溝２の開口度ｄが短辺側の分割溝２の開口度ｄより大きいものとしておくと、特に、厚みが１ｍｍ以下と薄いセラミック母基板１を分割溝２に沿って撓折して個々の配線基板に分割する場合に、セラミック母基板１を分割溝２に沿って撓折するときに生じる応力が隣接する配線基板領域４の長辺および短辺に均等に分散しやすくなるため、容易にセラミック母基板１を分割溝２に沿って撓折することが可能となり、分割後の配線基板の長辺側に発生する傾向が高いバリや欠け等の不具合を低減することができる。
【００３２】
したがって、配線基板領域４が長方形状である場合には、その長辺側の分割溝２の開口度ｄを短辺側の分割溝の開口度ｄより大きくしておくことが好ましい。
【００３３】
かくして、本発明の多数個取り配列基板によれば、例えば厚みが１ｍｍ以下と薄いセラミック母基板１を分割溝２に沿って撓折して個々の配線基板に分割するような場合であっても、分割溝２にクラックが発生することが効果的に防止され、セラミック母基板１の機械的強度の不良や、配線導体３の断線等の不具合が発生することを有効に防止することができるとともに、セラミック母基板１を分割溝２に沿って各配線基板領域４毎に正確かつ容易に撓折することができる。
【００３４】
以下、本発明の多数個取り配線基板の、セラミック母基板１の厚みに対する分割溝２の深さの割合、および分割溝２の開口度について、具体例を挙げて説明する。
【００３５】
表１は、酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック母基板１の各々の水準の厚みにおける分割溝２の深さおよび開口度ｄを各条件で設定した場合の、セラミック母基板１の分割時のバリの発生率および焼成時の基板割れの発生率を示したものである。なお、酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック母基板１は、酸化アルミニウムを95質量％以上含有する原料粉末を有機バインダ・溶剤とともにシート状に成形して得た、厚さが100μｍで辺の長さが50ｍｍ×50ｍｍのグリーンシートを10層積層し、これを約1600℃で焼成することにより形成した。また、分割溝２は、金属刃をセラミック母基板１となるグリーンシートの積層体の表面に押し込むことにより形成した。
【００３６】
ここでは、セラミック母基板１の基板厚みは2.0ｍｍ，1.5ｍｍ，1.0ｍｍおよび0.5ｍｍに、分割溝２の深さはセラミック母基板１の厚みに対しての比率（％）を５％，10％，20％，30％および40％に、分割溝２の開口度ｄは15°，30°，45°，60°，75°にそれぞれ設定した。
【００３７】
分割時のバリの発生率（％）は、配線基板領域を14個×14個の配列で196個配列形成したセラミック母基板１を各々の配線基板に分割用治具を用いて分割した際に、配線基板の外辺部のバリ（磁器の突起）の発生数量から算出した。なお、バリは倍率10倍の双眼顕微鏡で個々の配線基板を観察し、１ヵ所でもバリが見られた場合は、バリ発生としてカウントした。
【００３８】
また、焼成時の基板割れの発生率（％）は、セラミック母基板１となるグリーンシートの積層体を焼成した際に、出炉段階でセラミック母基板１が基板割れした数量から算出した。
【００３９】
以上の条件毎の測定結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】

【００４１】
表１に示す結果より分かるように、分割溝２の深さがセラミック母基板１の厚みに対しての比率で10％乃至30％であり、分割溝２の開口度ｄが30°乃至60°である本発明の多数個取り配線基板においては、基板厚みが2.0ｍｍの場合はもとより、1.0ｍｍの場合や0.5ｍｍと非常に薄い場合であってもセラミック母基板１にバリおよび基板割れの不具合が発生しなかった。
【００４２】
なお、この例ではセラミック母基板１を酸化アルミニウム質焼結体により形成したが、セラミック母基板１を酸化アルミニウム−ホウ珪酸ガラス系のガラスセラミックス焼結体やムライト質焼結体で形成した場合でも、同様の結果を得ることができた。
【００４３】
したがって、分割溝２を、セラミック母基板１の上下面の少なくとも一方に、配線基板領域４の境界に沿って、深さがセラミック母基板１の厚みの10％乃至30％であり、かつ開口度ｄが30°乃至60°であるものとして形成することが必要であることが確認できた。
【００４４】
なお、本発明は上述の実施の形態の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る。例えば、分割溝２はセラミック母基板１の上下面の両方に形成してもよく、下面のみに形成してもよい。
また、配線導体２の露出表面をニッケル・銅・金等のめっき層で被覆するようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の多数個取り配線基板によれば、四角形状の配線基板領域が縦横に配列形成されたセラミック母基板の上下面の少なくとも一方に、配線基板領域の境界に沿って、深さがセラミック母基板の厚みの10％乃至30％であり、かつ開口度が30°乃至60°である分割溝を形成したことから、セラミック母基板の基板厚みが例えば１ｍｍ以下と薄い場合であっても、分割溝の深さを浅くし、それに代わって開口度を広くすることとなって、各配線基板領域に容易・確実に撓折することができるような形状の分割溝を形成することができる。また、分割溝が浅いことから、焼成後に、セラミック母基板にクラックや割れ等の不具合が発生することを効果的に防ぐことができる。
【００４６】
また、本発明の多数個取り配線基板において、縦横いずれか一方の分割溝の開口度を他方の分割溝の開口度より小さくしておくと、セラミック母基板の全体に焼成時に発生する熱応力が、まず開口度の小さい一方の分割溝の開口度をより広げようとする方向に作用するために縦横各々の分割溝に分散することとなり、この開口度が小さい方の分割溝でセラミック母基板の全体に焼成時の熱応力で発生する歪を緩衝してくれることとなるので、他方の開口度の大きな分割溝に応力が集中することを一層効果的に防止することができ、クラックの発生をより一層確実に防止することができる。
【００４７】
また本発明の多数個取り配線基板において、配線基板領域が、電子部品搭載用として一般的な長方形状である場合、その長辺側の分割溝の開口度が短辺側の分割溝の開口度より大きいものとしておくと、特に、厚みが１ｍｍ以下と薄いセラミック母基板を分割溝に沿って撓折して個々の配線基板に分割する場合に、セラミック母基板を分割溝に沿って撓折するときに生じる応力が隣接する配線基板の長辺および短辺に均等に分散しやすくなるため、容易にセラミック母基板を分割溝に沿って撓折することが可能となり、配線基板の長辺側に発生する傾向が高いバリや欠け等の不具合を低減することができる。
【００４８】
以上により、本発明によれば、分割溝の先端部にクラックが発生することがなく、セラミック母基板の機械的強度や信頼性に優れた多数個取り配線基板を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多数個取り配線基板の実施の形態の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示す多数個取り配線基板の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・セラミック母基板
２・・・・分割溝
３・・・・配線導体
４・・・・配線基板領域

Claims

四角形状の配線基板領域が縦横に配列形成されたセラミック母基板の上下面の少なくとも一方に、前記配線基板領域の境界に沿って、深さが前記セラミック母基板の厚みの１０％乃至３０％であり、かつ開口度が３０°乃至６０°である分割溝を形成したことを特徴とする多数個取り配線基板。
前記分割溝の開口度は、縦横いずれか一方の前記分割溝の開口度が他方の前記分割溝の開口度より小さいことを特徴とする請求項１記載の多数個取り配線基板。
前記配線基板領域が長方形状であり、その長辺側の前記分割溝の開口度が短辺側の前記分割溝の開口度より大きいことを特徴とする請求項２記載の多数個取り配線基板。