JP2005243712A - 多数個取り配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄型化した広面積のセラミック製の母基板において、反りを防止でき、縦横に複数配列形成した電気的な接続信頼性に優れた配線基板を作製可能であり、分割時に欠けやクラック等のない配線基板を確実に形成することが可能な多数個取り配線基板を提供すること。
【解決手段】 多数個取り配線基板は、主面の中央部に配線基板領域３が縦横に配列形成されるとともに、外周部に捨て代領域７が形成された四角形状の母基板１と、各配線基板領域３に形成された配線導体と、捨て代領域７の主面に、配線基板領域３を取り囲むようにして形成された外周メタライズ層８とを具備しており、外周メタライズ層８は、母基板１の各辺の中央部において不連続となるように非形成部１０を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、広面積の母基板の中央部に各々が半導体素子や水晶振動子等の電子部品を搭載するための小型の配線基板となる多数の配線基板領域を縦横の並びに一体的に配列形成して成る多数個取り配線基板に関するものである。

従来、例えば半導体素子や水晶振動子等の電子部品を収納するための電子部品収納用パッケージに用いられる小型の配線基板は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料から成り、表面に配線導体が形成された四角平板状のセラミック絶縁層を複数層、上下に積層した構造である。この配線基板に電子部品を収納し、電子部品の電極を配線導体の露出部分に半田やボンディングワイヤ等を介して電気的に接続することにより電子装置が形成される。

ところで、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おり、さらに、その厚みも１ｍｍ以下と薄くなってきている。そして、このような小さな多数個の配線基板の取り扱いを容易なものとするとともに、配線基板および電子装置の作製を効率よく行なうために、１枚の広面積のセラミック材料等から成る母基板から多数個の配線基板を同時集約的に得るようにした、いわゆる多数個取り配線基板の形態で作製されている。

このような多数個取り配線基板の一例を図２に示す。

多数個取り配線基板は、四角形状の配線基板領域３３が縦横に複数配列形成された母基板３１と、各配線基板領域３３に形成された複数の配線導体（図示せず）と、母基板３１の外周に形成された枠状の捨て代領域３７とを具備した構造である。

各配線基板領域３３の上面には、電子部品を搭載するための搭載部（図示せず）が形成されており、配線導体は、一部が配線基板領域３３の上面の搭載部、またはその周辺に露出するとともに、他の一部が配線基板領域３３の下面や側面となる部位等に導出されるようにして形成されている。

そして、配線基板領域３３の搭載部に電子部品（図示せず）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搭載部またはその周辺に露出している配線導体に電気的に接続し、配線基板領域３３の上面に搭載部を塞ぐようにして金属やガラス等から成る蓋体を接合したり、搭載部上の電子部品をエポキシ樹脂等から成る樹脂製充填材で覆うことにより、搭載部上に電子部品を気密に収納することによって、多数の電子装置が縦横の並びに配列形成された多数個取りの状態で形成される。しかる後、この多数個取りの状態の電子装置を個々の配線基板領域３３に分割することにより多数個の製品としての電子装置が形成される。なお、配線基板領域３３への電子部品の搭載は、多数個取り配線基板を個々の配線基板領域３３に分割した後に行われる場合もある。

このような多数個取り配線基板においては、通常、酸化腐食の防止や半田の濡れ性、ボンディングワイヤのボンディング性を向上させること等のために、あらかじめ露出した配線導体の表面に対してニッケルや金等のめっきが施される。

配線導体にめっきを施すには、多数個取り配線基板をニッケル，金等のめっき液中に浸漬し、配線導体に所定のめっき用の電流を供給する。母基板３１の対向する一対の辺部等にはめっき導通用パターン３４が、配線導体と電気的に接続するようにして形成されており、めっき用治具（ラック）に設けられた導通用端子（図示せず）をめっき導通用パターン３４に接触させるとともに、導通用端子の一対の端部でめっき導通用パターン３４を上下から挟み込むことにより、電源から導通用端子とめっき導通用パターン３４とを介して配線導体にめっき用の電流が供給される。

なお、めっき導通用パターン３４は図２に示すように、母基板３１の対向する一対の端面に形成された楕円弧状、または円弧状の切り欠き部３６の内面にメタライズ層等の導体層を被着形成することにより形成されている。

この場合、一般に、電解めっき法においては、配線基板領域３３の外周部に近い配線導体ほど電流が流れ易く電流密度が高くなること、また、めっき液の循環供給がされやすいこと等から、めっき速度が速く、めっき厚みが厚くなることが知られている。

そのため、配線基板領域３３の配線導体に被着形成されるニッケルや金等のめっきの厚みを均一なものとするために、母基板３１の捨て代領域３７の主面には枠状の外周メタライズ層３８が、めっき導通用パターン３４および配線導体と電気的に接続して形成されている。

外周メタライズ層３８は、その内側の配線導体に被着しようとするニッケル，金等のめっき金属を引き寄せて外周メタライズ層３８自身に被着させて、配線導体のめっき厚みのばらつきを抑える、いわゆる補助陰極として機能し、内側の配線基板領域３３の配線導体に被着されるめっき厚みが厚くなることを防止している。

なお、隣接する配線基板領域３３の境界上には、貫通導体３５が形成されており、この貫通導体３５は、隣接する配線基板領域３３の配線導体間や上下の配線導体を電気的に接続するように形成されており、個々の配線基板領域３３に分割する際に縦に分割されることにより、配線基板の側面に位置する側面導体（キャスタレーション導体）となる。

このような多数個取り配線基板は、例えば、母基板３１がセラミック材料から成る場合であれば、複数のグリーンシートを準備するとともに、配線基板領域３３となる領域や、その領域の境界の所定位置に貫通孔を形成し、次に、グリーンシートのうち一対の端面を半円状や半楕円状等に打ち抜いて切り欠き部３６を形成し、次に、金属ペーストをグリーンシートの表面、切り欠き部３６の内面の全面および貫通孔内に印刷塗布、充填し、次に、金属ペーストを所定の配線導体や外周メタライズ層３８，めっき導通用パターン３４等のパターンでグリーンシートの表面に印刷塗布し、最後に、このグリーンシートを積層して積層体とするとともに焼成することにより作製される。
特開２０００−３４０８９８号公報

しかしながら、近年、電子部品収納用パッケージ等に用いられる小型の配線基板は、電子装置に対する低背化の要求のため、より一層の小型化、特に薄型化が必要となってきており、これに応じて母基板３１は、例えば厚みが０．５ｍｍ以下と非常に薄型化されるようになってきている。

このように母基板３１が薄型化されると、外周メタライズ層３８となる金属ペーストと母基板３１となるグリーンシートとの焼成時の収縮率の違いにより、母基板３１の外周部分の各辺において、各辺の全長にわたる大きな応力が一方向に作用し、この応力により母基板３１が凹状、または凸状に反って、各配線基板領域３３を個片状に分割する際に、各配線基板領域３３の間や、配線基板領域３３と捨て代領域３７との間の境界線が歪むため個々の配線基板においてクラックやバリが発生するという問題点を有していた。また、母基板３１を分割しない状態で半導体素子等の電子部品を実装する際に、搭載部が変形して搭載精度が悪化してしまい、実装不良が多発するという問題点を有していた。

本発明はかかる問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、より一層の小型化、特に薄型化が進んだ配線基板３３を多数個配列形成した多数個取り配線基板において、母基板３１の外周の捨て代領域３７の主面にめっき厚みのばらつきを防止するための外周メタライズ層３８を設けたとしても、母基板３１に反り等の不具合が生じることを防止することが可能であり、その結果、各配線基板領域３３を個片状に分割する際にクラックやバリの発生を防止することが可能で、かつ配線導体の表面に良好なめっき層を被着させることが可能な多数個取り配線基板を提供することにある。

本発明の多数個取り配線基板は、主面の中央部に配線基板領域が縦横に配列形成されるとともに、外周部に捨て代領域が形成された四角形状の母基板と、前記各配線基板領域に形成された配線導体と、前記捨て代領域の主面に、前記配線基板領域を取り囲むようにして形成された外周メタライズ層とを具備しており、該外周メタライズ層は、前記母基板の各辺の中央部において不連続となるように非形成部を有することを特徴とするものである。

また、本発明の多数個取り配線基板において、好ましくは、前記非形成部は、その長さが前記非形成部に隣接する前記配線基板領域の前記外周メタライズ層に沿った方向の長さ以上であることを特徴とするものである。

また、本発明の多数個取り配線基板において、好ましくは、前記外周メタライズ層は、前記母基板の少なくとも一対の対向する各辺部において、前記非形成部の両側から前記母基板の外周端部にかけて延出するめっき導通用パターンがそれぞれ形成されていることを特徴とするものである。

本発明の多数個取り配線基板は、その主面の前記配線基板領域の各行間または各列間に、前記一対の対向する各辺部の前記外周メタライズ層同士を接続する接続用メタライズ層が形成されており、前記各配線基板領域の前記配線導体は、前記接続用メタライズ層に電気的に接続されていることを特徴とするものである。

本発明の多数個取り配線基板によれば、外周メタライズ層は、母基板の各辺の中央部において不連続となるように非形成部を有することから、外周メタライズ層と母基板との間で焼成時の収縮率の違いに起因して応力が生じたとしても、その応力は各非形成部で区切られた部位ごとに断続して生じることになるので、母基板の各辺の全長にわたって一方向に大きな応力が作用することはなく母基板の反りを防止することが可能となる。

これにより、各配線基板領域を個片状に分割する際にクラックやバリが発生することを防止できる。また、母基板を分割しない状態で半導体素子等の電子部品を実装する際に、搭載精度の悪化を有効に防止して実装不良を有効に防止することができる。

本発明の多数個取り配線基板によれば、好ましくは、非形成部は、その長さが非形成部に隣接する配線基板領域の外周メタライズ層に沿った方向の長さ以上であることから、各配線基板領域に一体的に電気導通を取る配線導体とすることができるとともに、非形成部の長さを十分に確保し、応力をより一層確実に断続した不連続なものとすることができるため、より効果的に外周メタライズ層と母基板との焼成時の磁器収縮の違いによる母基板の反りを防止することが可能となる。

また、本発明の多数個取り配線基板によれば、好ましくは、外周メタライズ層は、母基板の少なくとも一対の対向する各辺部において、非形成部の両側から母基板の外周端部にかけて延出するめっき導通用パターンがそれぞれ形成されていることから、母基板の一対の対向する各辺部に形成された各めっき導通用パターンを、めっき用治具（ラック）に設けられた導通用端子で上下から挟み込むことにより、めっき導通用パターンと導通用端子との電気的な接続を容易かつ確実なものとすることができ、より確実に配線導体にめっき用の電流を供給し、均一な厚みのめっき層をより確実に配線導体に形成することができる。

また、本発明の多数個取り配線基板によれば、好ましくは、その主面の配線基板領域の各行間または各列間に、一対の対向する各辺部の外周メタライズ層同士を接続する接続用メタライズ層が形成されており、各配線基板領域の配線導体は、接続用メタライズ層に電気的に接続されていることから、全ての配線基板領域に形成された配線導体と、母基板の主面に形成された外周メタライズ層および接続用メタライズ層とを配線基板領域を介すことなく直接電気導通を取ることができることから、各配線導体に流れる電流もより一層均一になり、広面積の母基板の縦横に複数配列形成した配線基板領域の主面の配線導体に被着されるめっき層の厚みをより均一で安定したものとすることができる。

その結果、電気的な接続信頼性に優れた配線基板を作製可能な多数個取り配線基板を提供することができる。

次に、本発明の多数個取り配線基板を添付の図面を基に説明する。

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る。同図において１は母基板、３は配線基板領域、４はめっき導通用パターン、８は外周メタライズ層である。なお、各配線基板領域３には配線導体が形成されているが、配線導体は、図面を見易くするために省略している。

そして、主として母基板１、配線基板領域３、配線導体、外周メタライズ層８で本発明の多数個取り配線基板が構成されている。

ここで、母基板１は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミック材料から成るセラミック層を積層して成る。また、各配線基板領域３は、例えば一辺の長さが２〜２０ｍｍ程度で厚みが０．２〜２ｍｍ程度の四角形状である。そして、各配線基板領域３の上面中央部に電子部品を収納し搭載するための搭載部（図示せず）が設けられている。

このような母基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム等の原料粉末をシート状に成形したグリーンシートを複数枚準備するとともに縦横に区画して配線基板領域３を設け、次に、このグリーンシートの一部のものについて適当な打ち抜き加工を施した後、積層、焼成することによって作製される。

各配線基板領域３には、配線導体（図示せず）が形成されている。配線導体は、搭載部に搭載される電子部品の電極をボンディングワイヤや半田等を介して電気的に接続するとともに、これを配線基板領域３の下面や側面に導出するための導電路として機能する。

配線導体は、タングステンやモリブデン，銅，銀等の金属材料から成り、例えば、タングステンから成る場合であれば、タングステンの金属ペーストを母基板１となるグリーンシートに所定の配線導体のパターンで印刷しておくことにより形成される。

配線導体の表面には、酸化腐食を防止するとともに、半田やボンディングワイヤを接続する際の半田の濡れ性、ボンディングワイヤのボンディング性等の特性を向上させるために、ニッケルや金等のめっき層（図示せず）が被着されている。

このめっき層は、めっき液中で被めっき部である配線導体の表面にめっき被着用の電流を供給し、電解めっきを施すことにより形成される。

外周メタライズ層８は、このときに被着されるめっき層のばらつきを低減し、均一にするためのものである。すなわち、外周メタライズ層８は、いわゆる補助陰極として機能し、これにより、内側の配線基板領域３の配線導体に被着されるめっき厚みが厚くなってめっき層の厚さにばらつきが生じることを防止している。

外周メタライズ層８は、配線導体のめっき厚みのばらつきを防止するためには、２ｍｍ以上の幅で形成することが好ましい。この場合、外周メタライズ層８の全周にわたって同じ幅とする必要はない。例えば、特にめっき用の電流密度が高くなる配線基板領域３の並びの各角部の外側における幅を、他の部位における幅よりも広くし、より確実にめっき厚みのばらつきを防止するようにしてもよい。

なお、外周メタライズ層８は、配線導体を形成するのと同様の金属ペーストを、グリーンシートの外周の捨て代領域７の主面に枠状に印刷塗布しておくことにより形成される。外周メタライズ層８は、生産性等を考慮すると、配線導体と同じ材料で形成することが好ましい。

本発明の多数個取り配線基板において、外周メタライズ層８は、母基板１の各辺の中央部において不連続となるように非形成部１０を有する。

この構成により、外周メタライズ層８と母基板１との間で焼成時の収縮率の違いに起因して応力が生じたとしても、その応力は各非形成部１０で区切られた部位ごとに断続して生じることになるので、母基板１の各辺の全長にわたって一方向に大きな応力が作用することはなく母基板１の反りを防止することが可能となる。

これにより、各配線基板領域３を個片状に分割する際にクラックやバリが発生することを防止できる。また、母基板１を分割しない状態で半導体素子等の電子部品を実装する際に、搭載精度の悪化を防止して実装不良を防止することができる。

この場合、非形成部１０は、母基板１の各辺における中央部に設けることが好ましい。各辺部の中央部に非形成部１０を設けると、各辺部において、辺の全長にわたって一方向に応力が集中することをより効果的に防止することができ、母基板１に反り等の変形が生じることをより一層確実に防止することができる。また、めっき用の電流は、上述のように、配線基板領域３の並びの角部において大きくなるため、角部に非形成部１０を設けると、めっき厚みのばらつきを効果的に防止することが難しくなるおそれがある。

また、本発明の多数個取り配線基板は、非形成部１０は、その長さが非形成部１０に隣接する配線基板領域３の外周メタライズ層８に沿った方向の長さ以上であることが好ましい。

これにより、非形成部１０の長さを十分に確保し、応力をより一層確実に断続した不連続なものとすることができるため、より効果的に外周メタライズ層８と母基板１との焼成時の磁器収縮の違いによる母基板１の反りを防止することが可能となる。

この場合、非形成部１０の長さが、母基板１の各辺の長さに対して３０％を超えると、めっき厚みのばらつきを防止する効果が不十分になる。従って、非形成部１０の長さは、隣接する配線基板領域３の長さ以上で、かつ母基板１の各辺の長さの３０％以下とすることがより一層好ましい
また、非形成部１０は、図１の例では各辺に１箇所ずつ設けているが、各辺に複数個設けてもよい。

また、本発明の多数個取り配線基板は、外周メタライズ層８は、母基板１の少なくとも一対の対向する各辺部において、非形成部１０の両側から母基板１の外周端部にかけて延出するめっき導通用パターン４がそれぞれ形成されていることが好ましい。

このめっき導通用パターン４は、外周メタライズ層８を介してそれぞれ配線基板領域３の配線導体に電気的に接続されている。

この構成により、母基板１の一対の対向する各辺部に形成された各めっき導通用パターン４を、めっき用治具（ラック）に設けられた導通用端子で上下から挟み込むことにより、めっき導通用パターン４と導通用端子との電気的な接続を容易かつ確実なものとすることができ、より確実に配線導体にめっき用の電流を供給し、均一な厚みのめっき層をより確実に配線導体に形成することができる。

めっき導通用パターン４にラックの導通用端子の金属ピンを嵌め込で接触させ、めっき液中で導通用端子からめっき導通用パターン４を介して各配線基板領域３の配線導体にめっき被着用の電流を供給することにより、めっき液中の金属成分（ニッケル、金等）が析出し、配線導体にめっきが施される。

また、本発明の多数個取り配線基板は、その主面の配線基板領域３の各行間または各列間に、一対の対向する各辺部の外周メタライズ層８同士を接続する接続用メタライズ層２が形成されており、各配線基板領域３の配線導体は、接続用メタライズ層２に電気的に接続されていることが好ましい。

この構成により、全ての配線基板領域３に形成された配線導体（図示せず）と、母基板１の主面に形成された引き回し配線導体としての外周メタライズ層８と接続用メタライズ層２とを配線基板領域３を介すことなく、直接電気導通を取ることができることから、
各配線導体３に流れる電流もより一層均一になり、広面積の母基板１の縦横に複数配列形成した配線基板領域３の主面の配線導体に被着されるめっき層の厚みをより均一で安定したものとすることができる。

接続用メタライズ層２は、図１に示したようにすべての列間（または行間）に形成する必要はなく、配線基板領域３の外形寸法や個数等に応じて、適宜、接続用メタライズ層２が形成されない列や行を設けてもよい。ただし、接続用メタライズ層２の間の間隔は等間隔にしておくことが、電流の均等な供給の上では好ましい。

なお、接続用メタライズ層２およびめっき導通用パターン４は、配線導体を形成するのと同様の金属ペーストを、グリーンシートの外周の捨て代領域７の主面や、辺部に予め形成しておいた切り欠き部６の内面に印刷しておくこと等により形成される。

この場合、外周メタライズ層８や接続用メタライズ層２，めっき導通用パターン４は、例えば、厚みを１０〜３０μｍとすることが、電気特性や多数個取り配線基板の生産性、焼成時の反りの効果的な防止等のうえで好ましい。

以上の結果、本発明によれば、電気的な接続信頼性に優れた配線基板を作製可能な多数個取り配線基板を提供することができる。

なお、本発明は以上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種々の変更を加えても何ら差し支えない。例えば、この例では５行×１０列の５０個の配線基板領域３で構成された母基板１としたが、その他の配列個数の母基板で構成してもよいのは言うまでもない。

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 従来の多数個取り配線基板の平面図である

符号の説明

１・・・母基板
２・・・接続用メタライズ層
３・・・配線基板領域
４・・・めっき導通用パターン
７・・・捨て代領域
８・・・外周メタライズ層
１０・・非形成部

Claims (4)

1. 主面の中央部に配線基板領域が縦横に配列形成されるとともに、外周部に捨て代領域が形成された四角形状の母基板と、前記各配線基板領域に形成された配線導体と、前記捨て代領域の主面に、前記配線基板領域を取り囲むようにして形成された外周メタライズ層とを具備しており、該外周メタライズ層は、前記母基板の各辺の中央部において不連続となるように非形成部を有することを特徴とする多数個取り配線基板。
2. 前記非形成部は、その長さが前記非形成部に隣接する前記配線基板領域の前記外周メタライズ層に沿った方向の長さ以上であることを特徴とする請求項１記載の多数個取り配線基板。
3. 前記外周メタライズ層は、前記母基板の少なくとも一対の対向する各辺部において、前記非形成部の両側から前記母基板の外周端部にかけて延出するめっき導通用パターンがそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の多数個取り配線基板。
4. 前記母基板は、その主面の前記配線基板領域の各行間または各列間に、前記一対の対向する各辺部の前記外周メタライズ層同士を接続する接続用メタライズ層が形成されており、前記各配線基板領域の前記配線導体は、前記接続用メタライズ層に電気的に接続されていることを特徴とする請求項３記載の多数個取り配線基板。

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