JP2005072210A - 積層基板の製造方法およびパッケージの製造方法ならびに積層基板およびパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】 積層基板を切断分離してなるパッケージの切断面における、ばりや欠けなどの加工不良の発生を抑制ないし解消する。
【解決手段】 積層を行う前に、基板材料シート１０１，１０２，１０３，１０４，１０５に切溝１０８を設ける。特に、３層以上の基板材料シートを積層する場合には、そのうちの中間層の例えば第３層の基板材料シート１０３に切溝１０８を設けるようにする。基板材料シート１０１〜１０５を積層してなる積層基板１００の厚さ方向における、隣り合った切溝１０８どうしの間の距離が短くなり、その短い距離の間を、焼成後の積層基板１００の切断プロセスでクラックが直線的に走る。
【選択図】 図２

Description

本発明は、セラミックパッケージ等の積層基板の製造方法およびパッケージの製造方法ならびに積層基板およびパッケージに関する。

半導体素子を搭載または収容して実装に用いられるパッケージとして、いわゆるセラミックパッケージがある。セラミックパッケージは、セラミックという材料の特質上、例えばエポキシ樹脂のような、他の材料からなる半導体実装用パッケージと比較して、高温耐久性、耐湿性、気密性等に優れているなど種々の特長を有していることから、高い耐久性や信頼性が要求される用途に好適なパッケージとして用いられている。

そのようなセラミックパッケージとしては、例えばＬＣＣ（Lead-less Chip Carrier）や、ＣＯＢ（Chip On Board ）などがあるが、一般に、未焼成セラミックシートを積層し焼成して積層基板を成し、その積層基板を切断することで、個々のセラミックパッケージが作製される。

積層基板を切断する際には、いわゆるスナップラインと呼ばれる溝状の筋彫りを、未焼成の積層基板の表面に、例えば機械的筋彫りによって刻設してから、焼成した後、その積層基板に剪断力または曲げ応力を掛けることで、筋彫りに沿って切断せしめて、個々のセラミックパッケージに分離するようにしている。
特開平１１−３１７４６７号公報（発明の詳細な説明全体）

しかしながら、スナップラインを深く入れる（刻設する）ほど、そのスナップラインに沿った切断が行われ易くなるが、そのときの残留応力や筋彫り付近の変形に起因して組み立て工程で基板が割れるなどの破損が生じたり、未焼成の積層基板の表面に深いスナップラインを刻設する際に、その積層基板の表面を変形させてしまうといった不都合が生じる虞がある。また、積層基板に配線用のめっき加工を施すために隣り合ったパッケージ間を導通させるための配線や側面リードメタライズ部を正確に形成することが困難になってしまうといった不都合が生じる虞がある。

また、さらに複雑な配線やパッケージ形状を実現することを企図して、積層基板を多層化する場合があるが、そのような多層基板や、１層ごとの厚さが大きい基板の場合には、スナップラインを刻設しても、基板表面ではそのスナップラインに沿ってクラック（割れ）が走って、きれいに切断されるが、基板の厚さ方向の中心部に行くにつれて、クラックはスナップラインの投影位置から大幅に離れて走ってしまい、その結果、切断面が、基板の厚さ方向にまっすぐできれいな状態にはならないで、無視できない顕著なばり（凸状不良）やボイドまたは欠け（凹状不良）が発生する虞がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、上記のようなばりや欠けなどの加工不良の発生を抑制ないし解消することを可能とする積層基板の製造方法およびパッケージの製造方法ならびに積層基板およびパッケージを提供することにある。

本発明による積層基板の製造方法は、複数の基板材料シートを積層して積層基板を製造するにあたり、積層を行う前に、基板材料シートに切溝を設けるプロセスを含んでいる。

また、本発明によるパッケージの製造方法は、複数の基板材料シートを積層して１枚の積層基板を成し、その積層基板を切断して複数個のパッケージを製造するにあたり、積層を行う前に、基板材料シートの表面における切断予定の位置に切溝を設けるプロセスと、その切溝を設けた基板材料シートを積層し焼成して積層基板を成すプロセスと、積層基板を切溝に沿って切断して複数個のパッケージの個々を分離するプロセスとを含んでいる。

また、本発明による積層基板は、３層以上の基板材料シートを積層してなる積層基板であって、３層以上の基板材料シートのうちの中間層の基板材料シートに切溝が設けられている。

また、本発明によるパッケージは、３層以上の複数層の基板材料シートが積層され、それら複数層の基板材料シートのうちの中間層の基板材料シートに切溝が設けられており、その切溝に沿って積層基板を切断してなるものである。

本発明による積層基板の製造方法およびパッケージの製造方法ならびに積層基板およびパッケージでは、積層を行う前に、基板材料シートに切溝を設けるようにしており、特に３層以上の基板材料シートを積層する場合には、そのうちの中間層の基板材料シートに切溝を設けるようにしているので、それら基板材料シートを積層してなる積層基板の厚さ方向における、隣り合った切溝どうしの間の距離が短くなり、その短い距離の間を、焼成後の積層基板の切断プロセスでクラックが直線的に走る。

なお、上記の基板材料シートを、未焼成セラミックシートとし、積層基板を、焼成後に所定の位置ごとに切断されて電子回路素子を搭載可能な個々のパッケージとしてもよい。

本発明の積層基板の製造方法およびパッケージの製造方法ならびに積層基板およびパッケージによれば、積層を行う前に、基板材料シートに切溝を設け、特に３層以上の基板材料シートを積層する場合には、そのうちの中間層の基板材料シートに切溝を設けたことで、それら基板材料シートを積層してなる積層基板の厚さ方向における、隣り合った切り溝どうしの間の距離が短くなり、その短い距離の間を、焼成後の積層基板の切断プロセスでクラックが直線的に走るようにしたので、ばりや欠けの発生が抑制または解消される。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る積層基板の構成の主要部を表した平面図である。また図２はその断面図、図３は特にそのスナップラインの部分を抜き出して拡大して示す断面図である。なお、本発明の実施の形態に係るパッケージ（ＬＣＣ）は、この積層基板を切断することで個々に分離されて作製されるものであるから、以下、それらを併せて説明する。

この積層基板１００は、第１層の基板材料シート１０１、第２層の基板材料シート１０２、第３層の基板材料シート１０３、第４層の基板材料シート１０４、第５層の基板材料シート１０５を、積層し、焼成してなるものである。

第１層の基板材料シート１０１の表面（外界に面している面）および第５層の基板材料シート１０５の表面にはそれぞれ、積層後にスナップライン１０６，１０７が刻設されている。

そして第３層の基板材料シート１０３の片面（図２，図３では上向きの面）には、切溝１０８が設けられている。

この一例では、配線の引き回しやリードメタライズ部との兼ね合い等から、第２層の基板材料シート１０２および第４層の基板材料シート１０４には切溝１０８は設けられていない。

スナップライン１０６，１０７ごとに区切られた領域は、切断後に各パッケージ２００となるものであるが、その個々のパッケージ２００となる領域の側面に沿って（図１に則して述べると、縦のスナップライン１０６に沿って）、複数のスルホール１０９が列設されている。このスルホール１０９は、スナップライン１０６，１０７に沿って積層基板を切断して得られるパッケージ２００の接続用の、金属めっき等によって形成されるリードメタライズ部１１０となるものである。

このような積層基板１００を、例えば機械的な剪断力または曲げ応力の印加によってスナップライン１０６，１０７（および実質的に切溝１０８）に沿って切断して、図４の平面図および図５の断面図に示したような個々のパッケージ２００が得られる。

図６は、第１層の基板材料シート１０１，第２層の基板材料シート１０２，第３層の基板材料シート１０３，第４層の基板材料シート１０４，第５層の基板材料シート１０５を積層する工程を表したものである。

第１層の基板材料シート１０１は、ＬＳＩチップのような半導体素子（図示省略）を搭載するためのダイとなる部分なので、穴あけ加工等は行わずにベタ（穴のない板体）状のまま用いられる。

第２層の基板材料シート１０２、第３層の基板材料シート１０３、第４層の基板材料シート１０４、第５層の基板材料シート１０５には、穴あけ加工が施される。この加工によって設けられた穴は、それらのシートが水平位置をアライメント（位置合わせ）されて積層されると、パッケージ２００として被収容物である半導体素子等を収容するための空所となるように設定されている。

第３層の基板材料シート１０３には、切溝１０８が設けられる。図７は、そのような第３層の基板材料シート１０３に所定の深さの切溝１０８を設ける工程を表したものである。この切溝１０８は、例えば図８に一例を示したような断面がＶ字型の加工刃３００などによって刻設することができる。または、図９に示したように、例えばレーザビームのようなエネルギビーム（図示省略）を、所定の深さで止まる程度の強度に調節しながら基板材料シート１０３に照射することによって刻設することなども可能である。あるいは、例えば成形金型を用いるなどして、型押し成形によって設けるようにすることなども可能である。

このようにして第１層の基板材料シート１０１，第２層の基板材料シート１０２，第３層の基板材料シート１０３，第４層の基板材料シート１０４，第５層の基板材料シート１０５を、図１０に示したように積層し、第５層の基板材料シート１０５の表面と第１層の基板材料シート１０１の表面とにスナップライン１０６，１０７をそれぞれ刻設する。このスナップライン１０６，１０７の刻設については、一般的な加工方法を用いるようにしても構わないことは言うまでもない。

そして焼成を行って、図１１に示したように積層基板１００が作製される。その積層基板１００をスナップライン１０６，１０７に沿って切断して、個々のパッケージ２００が得られるが、この切断工程では、積層基板１００の厚さ方向における、第１層の基板材料シート１０１に設けられたスナップライン１０７と第３層の基板材料シート１０３に設けられた切溝１０８との間の距離、および第５層の基板材料シート１０５に設けられたスナップライン１０６と第３層の基板材料シート１０３に設けられた切溝１０８との間の距離が、いずれも従来のような第１層と第５層のみに（最外層のみに）スナップライン１０６，１０７を設けた場合と比較して、かなり短くなっている。

これにより、その短い距離の間を切断時のクラックが直線的に走ることができるようになるので、切断面が直線的なものとなり、その結果、パッケージ２００の切断面における、ばりや欠けの発生の抑制または解消が達成される。

すなわち、焼成後の積層基板の切断プロセスで生じる、ばりや欠けの大きさは、材料力学の観点から、積層基板の厚さ方向における隣り合ったスナップラインの筋彫りの谷底どうしの距離が長ければ長いほど、大きくなってしまう傾向にある。これは換言すれば、積層基板１００の厚さ方向における隣り合った切溝１０８どうしの距離を短くすれば短くするほど、その間を直線的にクラックが走り易くなる、ということであり、延いては、ばりや欠けの発生が抑制または解消される、ということになるのである。

ここで、切溝１０８は、第３層以外にも、図１２に示したように、第２層、第４層にも設けて、第１層および第５層のスナップライン１０６，１０７とも合わせて全ての層で切断加工時に走るクラックの距離が最も短くなるようにすることなども可能である。

あるいは、図１３に示したように、第１層の基板材料シート１０１の表面には、積層後に刻設されるスナップライン１０７ではなく、積層前に切溝１０８を設けておき、第５層の基板材料シート１０５の表面には積層後（かつ焼成前）にスナップライン１０６を設けるようにしてもよい。このように積層前に予め第１層の基板材料シート１０１の表面に切溝１０８を設けておくことにより、積層後には、表裏両面にスナップライン１０６，１０７を設けるために未焼成の積層基板１００を裏返すといった煩雑な工程を省略することが可能となる。

また、図１４に７層の場合を一例として示したように、さらに多層の場合でも、最表面の２層に挟まれた中間層のうち配線の引き回し等の支障が無くて刻設可能な多数の層に、切溝１０８を設けるようにすることが望ましい。多層になればなるほど、積層基板１００の全体的な厚みはさらに厚くなるからである。

また、切溝１０８は、１枚の基板材料シートの片面のみに刻設することのみには限定されないことは言うまでもない。この他にも、例えば図１５に示したように、中間層の一つである第３層の基板材料シート１０３の両面に切溝１０８を設けるようにしてもよい。

また、図１６に示したように、隣設する２つの層（第２層および第３層）の表面にそれぞれ対向するように切溝１０８を設けるようにしてもよい。

ここで、比較例として、積層基板１００の外界と直接的に接する表裏両面のみにスナップライン１０６，１０７を設けているが切溝１０８は設けていない、図１８に示したような従来の一般的な積層基板の場合には、第１層のスナップライン１０７と第５層のスナップライン１０６との間の距離が遠いので、図１９に一例を示したように切断加工時に中間層でクラック１２０が迷走してしまい、その部分をしはじめとして切断面が直線的にはならず、ばりや欠けが生じる場合が多い。

しかし、本実施の形態に係る積層基板またはパッケージもしくは積層基板の製造方法またはパッケージの製造方法によれば、図１７に一例を示したように切溝１０８によってクラック１２０を短距離間に直線的に走らせることができるので、積層基板１００を切断してなるパッケージ２００の切断面における、ばりや欠けの抑制または解消を達成することができる。

なお、本実施の形態では、ＬＣＣのようなセラミックパッケージおよびセラミック積層基板の場合を中心として説明したが、本発明の実施の形態としては、これのみには限定されないことは言うまでもない。

この他にも、例えばハイブリットＩＣ用のセラミック基板、あるいは３層以上のガラスエポキシ積層基板や、ガラスエポキシ積層基板を切断してなるパッケージ２００などについても応用可能である。

本発明の一実施の形態に係る積層基板の構成の主要部を表した平面図である。 図１に示した積層基板の構成の主要部を表した断面図である。 図２に示した構成のうち特にスナップラインおよび切溝が設けられている部分を抜き出して拡大して示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係るパッケージの構成の主要部を表した平面図である。 図４に示したパッケージの構成の主要部を表した断面図である。 第１層の基板材料シート，第２層の基板材料シート，第３層の基板材料シート，第４層の基板材料シート，第５層の基板材料シートを積層する工程を表した図である。 第３層の基板材料シートに所定の深さの切溝を設ける工程を表した図である。 切溝を刻設するために用いられる加工刃の一例を表した図である。 レーザビームのようなエネルギビームを基板材料シートに照射することによって切溝を刻設する場合の一例を表した図である。 未焼成の基板材料シートを積層した状態を表した図である。 スナップラインが設けられた積層基板を表した斜視図である。 切溝の態様のバリエーションの一例を表した図である。 切溝を全層に設けるというバリエーションの一例を表した図である。 ７層の場合のバリエーションの一例を表した図である。 １枚の基板去りシートの両面に切溝を設ける場合の一例を表した図である。 隣設する２つの層の表面にそれぞれ対向するように切溝を設けるというバリエーションの一例を表した図である。 切溝によって導かれるようにしてクラックが短距離間に直線的に走る状態の一例を表した図である。 比較例として従来のスナップラインのみが設けられた積層基板の一例を表した図である。 図１８に示した積層基板を切断分離してなるパッケージの、切断面における、ばりのような形状不良の発生状態の一例を表した図である。

符号の説明

１００…積層基板、１０１…第１層の基板材料シート、１０２…第２層の基板材料シート、１０３…第３層の基板材料シート、１０４…第４層の基板材料シート、１０５…第５層の基板材料シート、１０６，１０７…スナップライン、１０８…切溝、２００…パッケージ

Claims (10)

1. 複数の基板材料シートを積層して積層基板を製造するにあたり、
   前記積層を行う前に、前記基板材料シートに切溝を設けるプロセスを含んだ
   ことを特徴とする積層基板の製造方法。
2. 前記基板材料シートが、未焼成セラミックシートであり、
   前記積層基板が、焼成後に所定の位置ごとに切断されて電子回路素子を搭載可能な個々のパッケージとなるように設定されたものである
   ことを特徴とする請求項１記載の積層基板の製造方法。
3. 前記積層基板が、３層以上の基板材料シートを積層し焼成してなるものであり、
   前記３層以上の基板材料シートのうちの中間層の基板材料シートに、前記切溝を設ける
   ことを特徴とする請求項１記載の積層基板の製造方法。
4. 複数の基板材料シートを積層して１枚の積層基板を成し、前記積層基板を切断して複数個のパッケージを製造するにあたり、
   前記積層を行う前に、前記基板材料シートの表面における、前記基板材料シートを切断する位置に、切溝を設けるプロセスと、
   前記切溝を設けた基板材料シートを積層し焼成して前記積層基板を成すプロセスと、
   前記切溝に沿って前記積層基板を切断して前記複数個のパッケージの個々を分離するプロセスと
   を含むことを特徴とするパッケージの製造方法。
5. 前記基板材料シートが、未焼成セラミックシートであり、
   前記パッケージが、個々に電子回路素子を搭載可能に設定されたセラミックパッケージである
   ことを特徴とする請求項４記載のパッケージの製造方法。
6. 前記積層基板が、３層以上の基板材料シートを積層してなるものであり、
   前記３層以上の基板材料シートのうちの中間層の基板材料シートに、前記切溝を設ける
   ことを特徴とする請求項４記載のパッケージの製造方法。
7. ３層以上の基板材料シートを積層してなる積層基板であって、
   前記３層以上の基板材料シートのうちの中間層の基板材料シートに切溝が設けられている
   ことを特徴とする積層基板。
8. 前記基板材料シートが、未焼成セラミックシートであり、所定の位置ごとに切断されて、電子回路素子を搭載可能な個々のパッケージとなるように設定されている
   ことを特徴とする請求項７記載の積層基板。
9. ３層以上の複数層の基板材料シートが積層され、前記複数層の基板材料シートのうちの中間層の基板材料シートに切溝が設けられており、前記切溝に沿って前記積層基板を切断してなることを特徴とするパッケージ。
10. 前記基板材料シートが未焼成セラミックシートであり、電子回路素子を搭載されて、電子回路素子の実装用のセラミックパッケージとして設定されている
    ことを特徴とする請求項９記載のパッケージ。

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