JP2006041269A - 多数個取り配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 セラミック母基板が低温焼成基板から成り、配線基板の厚みが０．５ｍｍ以下のものであったとしても、誤って割れてしまうようなことがない、取り扱いが容易で気密封止等の信頼性の高い多数個取り配線基板を提供することにある。
【解決手段】 中央部に四角形状の配線基板領域４が縦横に配列形成されるとともに外周部にダミー領域５が形成されたセラミック母基板１と、セラミック母基板１の上面および下面の少なくとも一方に配線基板領域４同士の境界および配線基板領域４とダミー領域５との境界に沿って形成されるとともに両端がダミー領域５に入り込んだ分割溝２と、ダミー領域５の分割溝２の延長線と交差するとともに最も外側に位置する分割溝２に平行となるように全周にわたって断続的に形成された複数の溝部６とを具備しており、複数の溝部６は、それぞれの長さが隣接する分割溝２同士の間の間隔よりも長いことを特徴とする多数個取り配線基板。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ，ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子，水晶振動子，弾性表面波素子等の振動子、その他の種々の電子部品が搭載される配線基板領域を、広面積のセラミック母基板の主面の中央部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。

従来、例えば、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ，ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子，水晶振動子，弾性表面波素子等の振動子、その他の種々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四角平板状の絶縁基体の上面に電子部品を塔載するための電子部品塔載部を有し、この電子部品塔載部またはその周辺から絶縁基体の下面にかけてタングステン等の金属材料から成る複数の配線導体が配設された構造を有している。

そして、絶縁基体の電子部品搭載部に電子部品を塔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。

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、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行なうために、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。

このような多数個取り配線基板は、一般に、平板状のセラミック母基板の主面の中央部に配線基板となる四角形状の配線基板領域が縦横に複数配列形成されるとともに外周部にダミー領域が形成されて成る構造を有している。なお、ダミー領域は、多数個取り配線基板の取り扱いを容易とすること等のために設けられている。

このセラミック母基板の配線基板領域が形成された上面および下面の少なくとも一方には、配線基板領域同士の境界および配線基板領域とダミー領域との境界に沿って分割溝が縦横に設けられている。

そして、分割溝に沿ってセラミック母基板を分割することによって個々の配線基板を得ることができる。分割溝に沿ったセラミック母基板の分割とは、分割溝に沿ってセラミック母基板に曲げ応力を加え、機械的強度の弱い、分割溝に沿った部位でセラミック母基板を破断させることである。

なお、各分割溝は、その両端がダミー領域に入り込むようにして形成されている。このように両端がダミー領域に入り込んでいることにより、配線基板領域に隣接する部位でダミー領域の機械的強度が適度に低くなって割れやすくなり、分割溝に沿って母基板を分割したときに、ダミー領域に隣接した配線基板領域に大きな衝撃が加わることを効果的に防止することができ、配線基板領域（特に、ダミー領域に隣接しているもの）にクラック等の機械的な破壊が生じることを効果的に防止することができる。

このような多数個取り配線基板は、いわゆるセラミックグリーンシート積層法によって製作される。具体的には、まず、酸化アルミニウム等の原料粉末をシート状に成形して複数のセラミックグリーンシートを形成し、次に、このセラミックグリーンシートにタングステン等の金属ペーストを所定の配線導体等のパターンに塗布し、次に、これらのセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成し、次に、この積層体の主面の中央部を複数の配線基板領域に区分するとともに、その上面および下面の少なくとも一方に、配線基板領域同士の境界、および、複数の配線基板領域の外側に形成されているダミー領域と配線基板領域との境界に沿って分割溝を縦横に設け、次に、この積層体を焼成することにより製作される。

なお、分割溝は、セラミックグリーンシートの積層体の主面にカッター刃を所定の深さで切り込ませること等により形成される。
特開2001−130948号公報 実案2590335号公報

しかしながら、この従来の多数個取り配線基板においては、分割溝の両端がダミー領域に入り込んでいるため、多数個取り配線基板の搬送等の取り扱いの際等に誤って機械的な衝撃が加わったときに、このダミー領域に入り込んだ分割溝の両端から外側に向かって亀裂が進行し、セラミック母基板が誤って割れてしまうという問題があった。

セラミック母基板が、このように割れてしまうと、その取り扱いが困難となるとともに、内部に残留する微細なクラック等の影響により、電子部品の気密封止の信頼性が低いものとなってしまう。

このような問題に対しては、例えば、特許文献１示すように、ダミー部分割溝（配線基板領域とダミー領域との境界に沿った分割溝）の端部またはその延長上のみにダミー溝またはダミー孔を形成した構成が提案されている。これにより、ダミー部分割溝に応力が集中した場合、ダミー溝もしくはダミー孔により応力が分散されてクラックの発生が抑えられるというものである。

しかしながら、この場合、ダミー部分割溝に応力が集中することを防止しクラックの発生等を有効に防止することはできるものの、近年、配線基板のより一層の小型化への要求に対応して、配線基板領域は一辺の長さが２〜３ｍｍと非常に小さくなり、これに応じて、セラミック母基板の配線基板領域同士の境界に沿って形成されている分割溝同士の間の間隔もさらに短くなっているため、以下のような問題が新たに発生するようになってきた。すなわち、分割溝同士の間隔が短く、それぞれの両端が入り込んでいるダミー領域において、分割溝の端部付近でセラミック母基板の機械的強度が低くなりすぎて、配線基板領域同士の間の分割溝の端部からもクラックが発生し、このクラックが起点となってセラミック母基板の側面までクラック等の機械的破壊が進行し、セラミック母基板が誤って割れてしまうような問題が多発するようになってきた。セラミック母基板が誤って割れてしまうと、それにつられて各配線基板領域にもクラック（微細なものも含む）が発生し、気密封止の信頼性が低下してしまう。

特に、近時、セラミック母基板の材料として、ガラスセラミックス等の、いわゆる低温焼成基板が多用されるようになってきており、このような低温焼成基板の機械的な強度が一般に低いことから、上記のようなセラミック母基板の割れ等の問題の発生が顕著なものとなってきている。

また、配線基板（セラミック母基板）の薄型化（母基板の厚さ０．５ｍｍ以下等）が進み、このクラックの問題はさらに顕著なものとなってきた。

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、例えば、セラミック母基板が低温焼成基板から成り、配線基板の厚みが０．５ｍｍ以下のものであったとしても、また、分割溝の端部からクラックが生じたとしても、セラミック母基板が誤って割れてしまうようなことがない、取り扱いが容易で気密封止等の信頼性の高い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、中央部に四角形状の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ダミー領域が形成されたセラミック母基板と、該セラミック母基板の上面および下面の少なくとも一方に前記配線基板領域同士の境界および前記配線基板領域と前記ダミー領域との境界に沿って形成されるとともに両端が前記ダミー領域に入り込んだ分割溝と、前記ダミー領域の前記分割溝の延長線と交差するとともに最も外側に位置する前記分割溝に平行となるように全周にわたって断続的に形成された複数の溝部とを具備しており、該複数の溝部は、それぞれの長さが隣接する前記分割溝同士の間の間隔よりも長い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は、好ましくは、前記複数の溝部は、隣り合うもの同士が一つの直線上に位置しないように形成されてい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は、好ましくは、前記複数の溝部は、前記ダミー領域の内周側と外周側とに交互に位置するように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によれば、中央部に四角形状の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ダミー領域が形成されたセラミック母基板と、セラミック母基板の上面および下面の少なくとも一方に配線基板領域同士の境界および配線基板領域とダミー領域との境界に沿って形成されるとともに両端がダミー領域に入り込んだ分割溝と、ダミー領域の分割溝の延長線と交差するとともに最も外側に位置する分割溝に平行となるように全周にわたって断続的に形成された複数の溝部とを具備しており、複数の溝部は、それぞれの長さが隣接する分割溝同士の間の間隔よりも長いことから、分割溝の両端からセラミック母基板の側面に向かって、分割溝の延長線に沿ってクラックが進行し始めたとしても、そのクラックの進行は分割溝の延長線と交差するようにダミー領域の全周にわたって断続的に形成された複数の溝部で効果的に阻止され、セラミック母基板の側面にまで達することは効果的に防止され、セラミック母基板の割れ等の機械的破壊や、それに起因する各配線基板領域（配線基板）の気密封止の信頼性の低下等の問題の発生を抑えることができる。

また、本発明の多数個取り配線基板は、好ましくは、複数の溝部は、隣り合うもの同士が一つの直線上に位置しないように形成されていることから、隣り合う溝部の端部同士の間を一直線状につなぐように応力が集中して作用することは効果的に防止される。そのため、セラミック母基板にクラックが発生し進行することをより効果的に防止することが可能で、より一層気密封止の信頼性に優れた配線基板を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ができる。

また、本発明の多数個取り配線基板は、好ましくは、複数の溝部は、ダミー領域の内周側と外周側とに交互に位置するように形成されていることから、複数の溝部に作用する応力を、ダミー領域の内周側と外周側とに交互に効果的に分散させることができ、これら複数の溝部を一直線で繋ぐようなクラックが発生することはより効果的に防止され、より一層取り扱いが容易で、電子部品の気密封止等の信頼性の極めて高い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、１はセラミック母基板、２は分割溝、３は配線導体である。セラミック母基板１を分割溝２で縦横に区画し、複数の配線基板領域４をセラミック母基板１の主面の中央部に縦横に配列させ、外周部にダミー領域５を形成させることにより多数個取り配線基板が形成される。

セラミック母基板１は、平板状のガラスセラミックス，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，炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成る。

セラミック母基板１は、例えば、ガラスセラミックスから成る場合には、ホウ珪酸系ガラス等のガラスや酸化アルミニウム，酸化珪素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１０００℃の温度で焼成することによって製作される。

セラミック母基板１の主面の中央部には、四角形状の配線基板領域４が縦横に複数配列形成されている。

各配線基板領域４は、それぞれが個々の配線基板となる領域であり、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いる。なお、図１の例では、搭載部は各配線基板領域４の上面の中央部分であり、特に明瞭な境界をともなうものではないので、符号を付けて図示してはいない。搭載部は、平板状の配線基板領域４の上面の中央部とするものに限らず、配線基板領域４の上面の中央部に凹部（図示せず）を設け、その底部を搭載部としてもよい。

電子部品は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ，ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子，水晶振動子，弾性表面波素子等の振動子、その他の種々の電子部品である。

また、各配線基板領域４には、それぞれの搭載部の周辺から下面にかけて銅や銀，モリブデン，タングステン等の金属材料から成る配線導体３が形成されている。

配線導体３は、搭載部に搭載される電子部品の電極と接続し、これを個々の配線基板（各配線基板領域４）の下面等の外部に導出する機能をなす。例えば、搭載部に半導体素子や弾性表面波素子等の電子部品を塔載するとともに、この電子部品の各電極を配線導体３のうち搭載部やその周辺に露出した部位にボンディングワイヤや半田バンプ等の電気的接続手段（図示せず）を介して電気的に接続させることにより、電子部品の各電極は配線導体３を介して配線基板領域４（実際には、分割した後の個々の配線基板）の下面に導出される。この配線導体３の導出部分を外部の電気回路に接続することにより、電子部品の電極が外部電気回路と電気的に接続される。

配線導体３は、例えば銅から成る場合であれば、銅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表面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ておくことによって形成される。

なお、配線導体３の露出部分には、ニッケル，銅，金等からなるめっき層が被着されていることが好ましい。これにより、配線導体３の酸化腐食を防止するとともに、配線導体３に対するボンディングワイヤのボンディング性や、半田バンプの濡れ性等をより良好なものとすることができる。このようなめっき層は、電解めっき法や無電解めっき法等の周知のめっき法等により形成される。

また、セラミック母基板１のうち、複数の配線基板領域４が配列形成された領域の外側には、ダミー領域５が形成されている。

ダミー領域５は、多数個取り配線基板の取扱いを容易なものとするためのものである。また、配線導体３の引き回し（めっき層を配線導体３に電解めっき法で被着させる際に必要なめっき用の電流を供給するための引き回し等）を容易とするためのものである。

また、セラミック母基板１は、その上面および下面の少なくとも一方に、配線基板領域４同士の境界および配線基板領域４とダミー領域５との境界に沿って分割溝２が設けられている。

分割溝２は、セラミック母基板１を分割し、ダミー領域５を分離するとともに、個々の四角形状の配線基板領域４に分割するためのものである。

この分割溝２に沿ってセラミック母基板１に曲げ応力を加えることにより、機械的強度の弱い分割溝２が形成されている部位に沿ってセラミック母基板１が破断し、分割が行われる。

このような分割溝２は、例えば、セラミック母基板１となるセラミックグリーンシート（積層体）の主面に所定の断面形を有するブレード（金属製の刃）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。

多数個取り配線基板を分割溝２に沿って分割して個々の配線基板を得た後、各配線の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、必要に応じて電子部品を蓋体や封止樹脂等で封止することによって多数個の電子装置が形成されることとなる。

なお、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４に分割する前に行ってもよい。この場合、各配線基板領域４の搭載部に電子部品が搭載されて成る多数個取りの電子装置が形成され、この多数個取りの電子装置を分割溝２に沿って分割することにより多数個の電子装置が形成される。

本発明の多数個取り配線基板においては、ダミー領域５の分割溝２の延長線と交差するとともに最も外側に位置する分割溝２に平行となるように全周にわたって断続的に複数の溝部６を設け、これら複数の溝部６は、それぞれの長さが隣接する分割溝２同士の間の間隔よりも長くしておくことが重要である。

このように、ダミー領域５の分割溝２の延長線と交差するとともに最も外側に位置する分割溝２に平行となるように全周にわたって断続的に複数の溝部６を設け、複数の溝部６は、それぞれの長さが隣接する分割溝２同士の間の間隔よりも長くしておくと、分割溝の両端からセラミック母基板の側面に向かって、分割溝２の延長線に沿ってクラックが進行し始めたとしても、そのクラックの進行は分割溝の延長線と交差するようにダミー領域の全周にわたって断続的に形成された複数の溝部６で効果的に阻止され、セラミック母基板の端にまで達することは効果的に防止される。

これにより、例えばセラミック母基板１がガラスセラミックス等から成る場合であったとしても、また、配線基板の厚さが０．５ｍｍ以下のような製品の薄型化が進んでも、上記のようなセラミック母基板１の割れ等の問題は効果的に防止され、取り扱いが容易で、電子部品の気密封止等の信頼性の高い多数個取り配線基板を提供することができる。

この場合、溝部６は、最も外側に位置する分割溝２と平行に形成しておくことにより、個々の溝部６において、溝部６と最も外側に位置する分割溝２との間の距離を同じ距離とすることができ、各溝部の内側におけるセラミック母基板１（ダミー領域５）の機械的強度が不均一になって機械的強度の弱い部位にクラックが発生し易くなるというようなことを防止することができる。

従って、溝部６は、最も外側の分割溝２と平行に形成する必要がある。

また、溝部６は、それぞれの長さが隣接する分割溝２同士の間の間隔より短い、または同じである場合、分割溝２の端部からセラミック母基板１の側面に向かって進行するクラックの進行方向が分割溝２の延長線から外側にずれたときに、そのクラックの進行を阻止することができなくなってしまう。

従って、溝部６は、それぞれの長さを、隣接する分割溝２同士の間の間隔よりも長くする必要がある。

溝部６の長さを隣接する分割溝２同士の間の間隔よりも長くする際、分割溝２の延長線に対して少なくとも１５度外側に傾いた線よりも外側に端部が位置するように長くすることが好ましく、ダミー領域５におけるセラミック母基板１の機械的な強度をより確実に確保することも考慮すると、１５〜４５度の範囲がより一層好ましい。

なお、溝部６は、例えば、分割溝２を形成するとき、セラミック母基板１となるセラミックグリーンシート（積層体）の主面に所定の断面形を有するブレード（金属製の刃）を押圧し、所定深さに侵入させることによって分割溝２と同時に形成される。

また、本発明の多数個取り配線基板は、複数の溝部６は、隣り合うもの同士が一つの直線上に位置しないように形成されていることが好ましい。

これにより、隣り合う溝部６の端部同士の間を一直線状につなぐように応力が集中して作用することは効果的に防止される。そのため、セラミック母基板１にクラックが発生し進行することをより効果的に防止することが可能で、より一層気密封止の信頼性に優れた配線基板を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ができる。

また、本発明の多数個取り配線基板は、複数の溝部６は、ダミー領域５の内周側と外周側とに交互に位置するように形成されていることが好ましい。

これにより、複数の溝部６に作用する応力を、ダミー領域５の内周側と外周側とに交互に効果的に分散させることができ、これら複数の溝部６を一直線で繋ぐようなクラックが発生することはより効果的に防止され、より一層取り扱いが容易で、電子部品の気密封止等の信頼性の極めて高い多数個取り配線基板を提供することができる。

なお、このように、複数の溝部６を、ダミー領域５の内周側と外周側とに交互に位置するように形成する場合、内周側に位置するものと外周側に位置するものとは、互いの長さが同じになるようにすることが好ましい。

また、溝部６について、内周側に位置するものおよび外周側に位置するものは、ダミー領域５の幅方向の中心線に対して、それぞれ内側、外側に位置することが好ましく、中心線からの距離が内周側と外周側とで同じになるようにすることがより一層好ましい。

また、溝部６について、内周側に位置するものを結んだ直線と、外周側に位置するものを結んだ直線との距離は、１ｍｍ以上が、好ましい。

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、溝部６が３本以上の分割溝の延長線と交差するようにしてもよい。

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。

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
５・・・・ダミー領域
６・・・・複数の溝部

Claims (3)

1. 中央部に四角形状の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ダミー領域が形成されたセラミック母基板と、該セラミック母基板の上面および下面の少なくとも一方に前記配線基板領域同士の境界および前記配線基板領域と前記ダミー領域との境界に沿って形成されるとともに両端が前記ダミー領域に入り込んだ分割溝と、前記ダミー領域の前記分割溝の延長線と交差するとともに最も外側に位置する前記分割溝に平行となるように全周にわたって断続的に形成された複数の溝部とを具備しており、該複数の溝部は、それぞれの長さが隣接する前記分割溝同士の間の間隔よりも長いことを特徴とする多数個取り配線基板。
2. 前記複数の溝部は、隣り合うもの同士が一つの直線上に位置しないように形成されてい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. 前記複数の溝部は、前記ダミー領域の内周側と外周側とに交互に位置するように形成されていることを特徴とする請求項２記載の多数個取り配線基板。

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