JP2007234662A - 複数個取り配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化や高密度実装の場合でも、配線基板領域とダミー領域の間のクラックが効果的に防止された複数個取り配線基板を提供すること。
【解決手段】母基板１０に、複数個の配線基板領域１１と、その外周部にダミー領域１２を有する複数個取り配線基板であって、配線基板領域１１に配列形成された、貫通導体２０を内部に有する複数の貫通孔２１とダミー領域１２に形成された複数の孔部３０と、
を備える。また孔部３０は、好ましくはダミー貫通孔３１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、母基板に各々が半導体素子や容量素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複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複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容量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（アルミナセラミックス）等のセラミックス材料から成り、電子部品が搭載される絶縁基体と、絶縁基体の表面および内部に形成され、電子部品と電気的に接続される配線導体と、絶縁基体の内部に形成され、上下に隣接する配線導体間を電気的に接続する貫通導体とを備えた構造を有している。

このような配線基板は、通常、その大きさが数ｍｍ角程度の極めて小さなものであ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造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、いわゆる複数個取り配線基板の形態で製造されている。このような複数個取り配線基板は、一般に、セラミック焼結体からなる絶縁層が複数積層されて成る母基板に、配線基板となる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た構造を有している。なお、ダミー領域は、複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。

この母基板を配線基板領域の境界に沿って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。

このような複数個取り配線基板は、例えば、次のようにして作製される。まず、酸化アルミニウム等の原料粉末を有機溶剤、バインダとともに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作製する。次に、このセラミックグリーンシートに、貫通導体となる貫通孔を形成する。次に、タングステン等の金属ペーストを、セラミックグリーンシートの表面に所定の配線導体のパターンで印刷し、その後、形成した貫通孔内に充填する。そして、これらのセラミックグリーンシートを上下に位置合わせして積層し、高温で焼成することにより、複数個取り配線基板が作製される。
特開２００５−３１１２５３号公報 特開２００５−３２２６５９号公報

しかしながら、近年、搭載される電子部品の小型化や高集積化等に応じて、電子部品が搭載される複数個取り配線基板においては、配線導体の高密度化が要求されるようになってきている。それに伴い、貫通導体も、多数が隣接間隔を狭くして形成されるため、次のような問題が生じるようになってきている。すなわち、貫通導体となる貫通孔をセラミックグリーンシートに形成するときに、歪みが生じ、その歪みが、平面視で、セラミックグリーンシートの中央から外周にかけて逐次蓄積される。また、配線基板領域の外側にはダミー領域が存在する。このダミー領域には配線導体が形成されないため、配線導体同士を接続する貫通導体および貫通孔は形成されない。

そのため、配線基板領域の最外周の部位（配線基板領域とダミー領域の境界に沿った部分、以下同表現は、同意味を示すものとする）に歪みが集中してクラックが発生するという不具合が発生するようになってきている。

本発明は上述の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、小型化や高密度実装の場合でも、配線基板領域とダミー領域の間のクラックが効果的に防止された複数個取り配線基板を提供することにある。

本発明の複数個取り配線基板は、母基板に、複数個の配線基板領域と、その外周部にダミー領域を有する複数個取り配線基板であって、前記配線基板領域に配列形成された、貫通導体を内部に有する複数の貫通孔と前記ダミー領域に形成された複数の孔部とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の複数個取り配線基板は、好ましくは、前記ダミー領域に形成された孔部が、前記ダミー領域を貫通してなるダミー貫通孔であることを特徴とするものである。

また、本発明の複数個取り配線基板は、好ましくは、前記貫通孔が前記配線基板領域に行列状に配列形成されており、さらに前記ダミー貫通孔が、前記行列状に配列形成された前記貫通孔の行および列の少なくとも一方の延長線上に配置されることを特徴とするものである。

また、本発明の複数個取り配線基板は、好ましくは、前記延長線上に配置された前記ダミー貫通孔が、その延長線と平行の隣接する延長線上には配置されないことを特徴とするものである。

また、本発明の複数個取り配線基板は、好ましくは、前記ダミー貫通孔が、前記貫通孔の行および列の少なくとも一方の延長線と平行となるように配置されていることを特徴とするものである。

また、本発明の複数個取り配線基板は、好ましくは、前記ダミー貫通孔が、平面視で楕円形状であり、かつ前記楕円形状の長軸が、前記延長線上と直交して配置されていることを特徴とするものである。

また、本発明の複数個取り配線基板は、好ましくは、前記ダミー貫通孔の内部に導体が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の複数個取り配線基板は、母基板に、複数個の配線基板領域と、その外周部にダミー領域を有する複数個取り配線基板であって、配線基板領域に配列形成された、貫通導体を内部に有する複数の貫通孔とダミー領域に形成された複数の孔部とを備えることから、配線基板領域の最外周における歪みの集中が低減される。つまり、貫通孔の形成に起因してセラミックグリーンシートに歪みが発生したとしても、その歪みは、孔部が形成されている複数の部位においてダミー領域が変形することにより効果的に吸収され、低減される。

そのため、配線基板領域の最外周の部位に歪みが集中してクラックが発生することが、効果的に抑制される。

したがって、配線基板領域とダミー領域の間にクラックが発生することが効果的に抑制された複数個取り配線基板を提供することができる。

また、好ましくは、ダミー領域に形成された孔部が、ダミー領域を貫通してなるダミー貫通孔であることから、孔部が形成されている部位およびその周辺の部位におけるダミー領域の変形が、厚み方向の全域にわたってより容易になる。そのため、貫通孔に起因する配線基板領域の歪みはより効果的に吸収され、抑制される。したがって、配線基板領域とダミー領域の間におけるクラックの発生が、より有効に抑制された複数個取り配線基板を提供することができる。

また、本発明の複数個取り配線基板は、貫通孔が配線基板領域に行列状に配列形成されており、さらにダミー貫通孔が、行列状に配列形成された貫通孔の行および列の少なくとも一方の延長線上に配置されることから、クラック等の不具合の発生がより有効に抑制された複数個取り配線基板とすることができる。

貫通孔が行列状に配列形成されている場合、貫通孔の並びに沿った線上で歪みが集中しやすく、クラック等が発生しやすい。これに対し、その貫通孔の行および列の少なくとも一方の延長線上にダミー貫通孔が配置されることにより、貫通孔の並びに沿って歪みが集中したとしても、その並びの延長線上に配置されたダミー貫通孔により、歪みを効率よく低減することができる。したがって、複数個取り配線基板にクラックが発生するという不具合が、より効果的に防止される。

また、延長線上に配置されたダミー貫通孔が、その延長線と平行の隣接する延長線上には配置されない場合には、次のような効果を得ることができる。

すなわち、すべての延長線上にダミー貫通孔が形成されると、例えば、延長線の隣接間隔が極めて狭いような場合に、ダミー貫通孔の存在に起因して、母基板のダミー領域の機械的な強度が低くなり、ダミー貫通孔の周辺において母基板（ダミー領域）にクラック等の不具合が発生するおそれがある。これに対し、延長線上に配置されたダミー貫通孔が、その延長線と平行の隣接する延長線上には配置されない場合には、ダミー貫通孔が形成されない延長線の部分において母基板の機械的な強度を確保することができるので、ダミー貫通孔の周辺でクラック等の不具合が生じることが抑制される。したがって、この構成によれば、複数個取り配線基板にクラックが発生するという不具合がより効果的に防止される。

なお、本構成において、ダミー貫通孔は、貫通孔の行および列の少なくとも一方の延長線と平行の隣接する延長線上には配置されないが、これは、少なくとも隣り合う延長線上に配置されないことを意味するものであり、例えば２列おきや３行おきといったように、複数の延長線を介して配置してもよい。

また、好ましくは、ダミー貫通孔が、貫通孔の行および列の少なくとも一方の延長線と平行となるように配置されていることから、ダミー貫通孔を複数設けた場合、延長線からダミー貫通孔までの距離がそれぞれ同じ程度になる。すなわち、ダミー貫通孔が、配線基板領域の最外周の部位に沿って、直線状に配置される。それゆえ、各ダミー貫通孔においてばらつき無く歪みを低減吸収できる。したがって、複数個取り配線基板にクラックが発生するという不具合がより効果的に防止される。

また、好ましくは、ダミー貫通孔が、平面視で楕円形状であり、かつ楕円形状の長軸が、延長線上と直交して配置されていることから、延長線に沿って生じる歪みを、ダミー貫通孔が長軸方向（延長線に直交する方向）に広がるように変形することで吸収する。

よって、配線基板領域の最外周の部位に集中する歪みをより効率的に緩和することができる。したがって、複数個取り配線基板にクラックが発生するという不具合がより効果的に防止される。

また、ダミー貫通孔が配置されない行・列についても歪み吸収効果を得ることができる。

すなわち、例えば、１列おきにダミー貫通孔を設けた場合、ダミー貫通孔が、上のように配置される楕円形状であれば、（隣り合う行・列の方向にダミー貫通孔が広がった形なので）ダミー貫通孔が配置されない行・列についても歪み吸収効果を得ることができ、また、楕円形状にした場合、（歪みを吸収するために変形する）ダミー貫通孔周辺から、ダミー領域にクラックが発生する、という不具合を防止する効果を得ることもできる。

また、好ましくは、ダミー貫通孔の内部に導体が設けられていることから、ダミー貫通孔を補強して、ダミー貫通孔からのクラックを防止できる。

また、母基板となるセラミックグリーンシートの焼成時に、貫通孔（内部に貫通導体を有する）が形成されている配線基板領域と、ダミー貫通孔が形成されているダミー領域との間で焼成時の収縮率をより容易かつ高い精度で揃えることができる。そのため母基板の反りがより確実に抑制される。したがって、クラックの発生が効果的に抑制されるとともに、反り等の不具合の発生が抑制された複数個取り配線基板を提供することができる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１（ａ）は、本発明の複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、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図である。図１において、１０は、配線基板領域１１およびダミー領域１２を有する母基板、２０は貫通導体、３０は孔部である。

母基板１０の配線基板領域１１に貫通導体２０を内部に有する貫通孔２１が配列形成され、ダミー領域１２に孔部３０が形成されて、本発明の複数個取り配線基板が基本的に構成される。

母基板１０は、酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミック焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化ケイ素質焼結体等のセラミック焼結体の電気絶縁材料により形成されている。

母基板１０は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には以下のようにして作製される。まず、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を作製し、このセラミックスラリーをドクターブレード法やリップコータ法等のシート成形技術を採用して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で、以下、グリーンシートともいう）を得る。その後、グリーンシートを所定の順に上下に積層して生セラミック成形体と成す。この生セラミック成形体を還元雰囲気中で約１３００〜１６００℃の高温で焼成することによって、母基板１０が製作される。

この母基板１０は、各配線基板領域１１の例えば上面に、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、水晶振動子等の振動子、その他の種々の電子部品（図示せず）を搭載するための搭載部（図示せず）を有している。

電子部品は、例えば、金−錫ろう材等の低融点ろう材やガラス、樹脂系接着剤等の接合材（図示せず）を介して搭載部に接合される。

電子部品が搭載される各配線基板領域１１には、母基板１０の厚み方向に貫通孔２１が形成され、貫通孔２１は内部に貫通導体２０を有している。

貫通導体２０は、搭載される電子部品と電気的に接続され、これを搭載部の外側、例えば配線基板領域１１の搭載部（図１（ｂ）の例では上面）とは反対側の面（図１（ｂ）の例では下面）に導出する導電路として機能する。そのため、貫通導体２０および貫通孔２１は、少なくともその一端側が搭載部に位置し、他端側が搭載部の外側（下面等）に位置するように形成される。

貫通導体２０は、貫通孔２１の内部に充填されているものに限らず、貫通孔２１の内壁面に沿って筒状に被着形成されているもの等も含む。

なお、貫通導体２０および貫通孔２１は、母基板１０を厚み方向に直線状に貫通するものである必要はなく、例えば、図１（ｂ）に示すように、配線基板領域１１の内部で、この内部に形成された配線導体５０を介して横方向に折れ曲がり、隣接間隔が広くなるように展開されたものでもかまわない。

また、この実施形態において、配線基板領域１１は、接続パッド６０が上面の搭載部に配列形成され、接続ランド７０が下面に配列形成されている。接続パッド６０は、電子部品の電極が対向して電気的、機械的に接続される。接続ランド７０は、外部電気回路に対向して電気的、機械的に接続される。接続パッド６０と接続ランド７０は、それぞれ対応するものどうしが、貫通導体２０および必要に応じて配線導体５０を介して電気的に接続されている。

母基板１０の配線基板領域１１に搭載される電子部品（図示せず）に縦横に配列形成されている複数の電極を、接続パッド６０に対向させて、はんだ等の導電性接続材（図示せず）を介して電気的に接続させ、配線導体５０の一部を母基板１０の側面や下面等に露出させておくことにより、電子部品の電極が、接続パッド６０および配線導体５０を介して母基板１０の側面や下面に導出される。この配線導体５０の導出部分である接続ランド７０を外部電気回路にはんだ等の接続材を介して電気的に接続することにより、電子部品の電極が、接続パッド６０および配線導体５０,接続ランド７０を介して外部電気回路と電気的に接続される。

なお、配線導体５０、接続パッド６０、接続ランド７０および貫通導体２０は、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金等の金属材料からなり、メタライズ導体の他、蒸着層、金属箔、めっき層等の形態で母基板１０に形成される。

貫通孔２１は、例えば、母基板１０となるグリーンシートに、機械的な打ち抜き加工やレーザ加工等の穴あけ加工を施すことにより形成される。

また、貫通孔２１の内部の貫通導体２０は、例えば銅のメタライズ導体からなる場合であれば、セラミックグリーンシートに形成された貫通孔（図示せず）の内部に、銅の粉末と有機溶剤、樹脂バインダ等を添加して作製した金属ペーストを印刷塗布または充填することにより形成される。

配線導体５０、接続パッド６０および接続ランド７０は、例えば、銅のメタライズからなる場合、銅粉末に有機溶剤、樹脂バインダ等を添加して作製した金属ペーストを、母基板１０（絶縁層４０）となるセラミックグリーンシートの表面や裏面に、印刷塗布することにより形成される。

また、ダミー領域１２には、複数の孔部３０が形成されている。

このように、ダミー領域１２に複数の孔部３０を備えることから、配線基板領域１１の最外周における歪みの集中が低減される。つまり、貫通孔２１の形成に起因してセラミックグリーンシートに歪みが発生したとしても、その歪みは、孔部３０が形成されている複数の部位においてダミー領域１２が変形することにより効果的に吸収され、低減される。

そのため、配線基板領域１１の最外周の部位に歪みが集中してクラックが発生することが、効果的に抑制される。したがって、配線基板領域１１とダミー領域１２の間にクラックが発生することが効果的に抑制された複数個取り配線基板を提供することができる。

また、複数個取り配線基板は、ダミー領域１２に形成された孔部３０が、ダミー領域１２を貫通してなるダミー貫通孔３１であることが好ましい。

この場合、ダミー貫通孔３１が形成されている部位およびその周辺の部位におけるダミー領域１２の変形が、厚み方向の全域にわたってより容易になる。そのため、貫通孔２１に起因する配線基板領域１１の歪みはより効果的に吸収され、抑制される。したがって、配線基板領域１１とダミー領域１２の間におけるクラックの発生が、より有効に抑制された複数個取り配線基板を提供することができる。

また、複数個取り配線基板は、貫通孔２１が配線基板領域１１に行列状に配列形成されており、さらにダミー貫通孔３１が、行列状に配列形成された貫通孔２１の行および列の少なくとも一方の延長線（図示せず）上に配置されることが好ましい。

この場合、クラック等の不具合の発生がより有効に抑制された複数個取り配線基板とすることができる。

貫通孔２１が行列状に配列形成されている場合、貫通孔２１の並びに沿った線上に歪みが集中しやすいので、クラック等が発生しやすい。これに対し、その貫通孔２１の行および列の少なくとも一方の延長線上にダミー貫通孔３１が配置されることにより、貫通孔２１の並びに沿って歪みが集中したとしても、その並びの延長線上に配置されたダミー貫通孔３１により、歪みを効率よく低減することができる。したがって、複数個取り配線基板にクラックが発生するという不具合が、より効果的に防止される。

また、延長線上に配置されたダミー貫通孔３１が、その延長線と平行の隣接する延長線上には配置されない場合には、次のような効果を得ることができる。

すなわち、すべての延長線上にダミー貫通孔３１が形成されると、例えば、延長線の隣接間隔が極めて狭いような場合に、ダミー貫通孔３１の存在に起因して、母基板１０のダミー領域１２の機械的な強度が低くなり、ダミー貫通孔３１の周辺において母基板１０（ダミー領域１２）にクラック等の不具合が発生するおそれがある。これに対し、延長線上に配置されたダミー貫通孔３１が、その延長線と平行の隣接する延長線上には配置されない場合には、ダミー貫通孔３１が形成されない延長線の部分において母基板１０の機械的な強度を確保することができるので、ダミー貫通孔３１の周辺でクラック等の不具合が生じることが抑制される。

なお、本構成において、ダミー貫通孔３１は、貫通孔２１の行および列の少なくとも一方の延長線と平行の隣接する延長線上には配置されないが、これは、少なくとも隣り合う延長線上に配置されないことを意味するものであり、例えば２列おきや３行おきといったように、複数の延長線を介して配置してもよい。

したがって、この構成によれば、複数個取り配線基板にクラックが発生するという不具合がより効果的に防止される。

また、ダミー貫通孔３１は、好ましくは、貫通孔２１の行および列の少なくとも一方の延長線と平行となるように配置されている。

この構成によれば、ダミー貫通孔３１を複数設けた場合、延長線から各ダミー貫通孔３１までの距離がそれぞれ同じ程度になる。すなわち、ダミー貫通孔３１が、配線基板領域１１の最外周の部位に沿って、直線状に配置される。それゆえ、各ダミー貫通孔３１において、ばらつき無く歪みを低減吸収できる。したがって、複数個取り配線基板にクラックが発生するという不具合がより効果的に防止される。

また、ダミー貫通孔３１は、好ましくは、平面視で楕円形状であり、かつ楕円形状の長軸が、延長線上と直交して配置されている。

この構成によれば、延長線に沿って生じる歪みを、ダミー貫通孔３１が長軸方向（延長線に直交する方向）に広がるように変形することで吸収する。よって、配線基板領域１１の最外周の部位に集中する歪みをより効率的に緩和することができる。したがって、複数個取り配線基板にクラックが発生するという不具合がより効果的に防止される。

また、ダミー貫通孔３１が配置されない行・列についても歪み吸収効果を得ることができる。すなわち、例えば、１列おきにダミー貫通孔３１を設けた場合、ダミー貫通孔３１が、上記のように配置される楕円形状であれば、（隣り合う行・列の方向にダミー貫通孔３１が広がった形なので）ダミー貫通孔３１が配置されない行・列についても歪み吸収効果を得ることができる。

また、楕円形状にした場合、（一般に楕円形状の孔は長軸に沿って広がる方向には変形しやすいため）歪みを吸収するために変形するダミー貫通孔３１周辺から、ダミー領域１２にクラックが発生する、という不具合を防止する効果を得ることもできる。
また、ダミー貫通孔３１は、好ましくは、内部に導体（図示せず）が設けられている。

内部に設けられた導体により、ダミー貫通孔３１（内壁部分）が補強され、ダミー貫通孔３１からのクラックを防止できる。

また、母基板１０となるセラミックグリーンシートの焼成時に、貫通孔２１（内部に貫通導体２０を有する）が形成されている配線基板領域１１と、ダミー貫通孔３１が形成されているダミー領域１２との間で焼成時の収縮率をより容易かつ高い精度で揃えることができる。そのため、母基板１０の反りがより確実に抑制される。したがって、クラックの発生が抑制されるとともに、反り等の不具合の発生が抑制された複数個取り配線基板を提供することができる。

なお、本発明は上記の実施の形態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内であれば種々の変更等が可能である。

（ａ）は本発明の複数個取り配線基板の実施の形態の一例を示す平面透視図、（ｂ）は（ａ）の多数個取り基板のＡ−Ａ’線での断面図である。

符号の説明

１０・・・・母基板
１１・・・・配線基板領域
１２・・・・ダミー領域
２０・・・・貫通導体
２１・・・・貫通孔
３０・・・・孔部
３１・・・・ダミー貫通孔
４０・・・・絶縁層
５０・・・・配線導体
６０・・・・接続パッド
７０・・・・接続ランド

Claims (7)

1. 母基板に、複数個の配線基板領域と、その外周部にダミー領域を有する複数個取り配線基板であって、前記配線基板領域に配列形成された、貫通導体を内部に有する複数の貫通孔と前記ダミー領域に形成された複数の孔部と、を備えることを特徴とする複数個取り配線基板。
2. 前記ダミー領域に形成された孔部が、前記ダミー領域を貫通してなるダミー貫通孔であることを特徴とする請求項１に記載の複数個取り配線基板。
3. 前記貫通孔が前記配線基板領域に行列状に配列形成されており、さらに前記ダミー貫通孔が、前記行列状に配列形成された前記貫通孔の行および列の少なくとも一方の延長線上に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複数個取り配線基板。
4. 前記延長線上に配置された前記ダミー貫通孔が、その延長線と平行の隣接する延長線上には配置されないことを特徴とする請求項３に記載の複数個取り配線基板。
5. 前記ダミー貫通孔が、前記貫通孔の行および列の少なくとも一方の延長線と平行となるように配置されていることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の複数個取り配線基板。
6. 前記ダミー貫通孔が、平面視で楕円形状であり、かつ前記楕円形状の長軸が、前記延長線上と直交して配置されていることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれかに記載の複数個取り配線基板。
7. 前記ダミー貫通孔の内部に導体が設けられていることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれかに記載の複数個取り配線基板。

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