JP2007305886A - 多数個取り基板 - Google Patents

Abstract

【課題】セラミックからなり所要数のビア導体が貫通する複数の配線基板を併有し、且つ反りや変形が少ない多数個取り基板を提供する。
【解決手段】セラミックからなり、平面視が矩形を呈する多数個取り基板１の四辺５，６に配置された耳部ｍと、かかる四辺５，６に対して直交する方向および平行な方向に沿って配置された複数の配線基板ｐと、を備え、かかる複数の配線基板ｐのうち、一部の配線基板ｐは、上記耳部ｍに隣接して配置され、上記配線基板ｐは、平面視が矩形であって、複数のビア導体７，９を有し、耳部ｍは、配線基板ｐと同じ単位面積当たりの密度でビア導体７，９が設けられているビア導体領域ａを有しており、耳部ｍの幅方向の長さｗ２は、多数個取り基板１の四辺５，６に対して直交する方向と平行な配線基板ｐの一辺の長さｗ１よりも短い、多数個取り基板１。
【選択図】 図２

Description

本発明は、セラミックからなり、それぞれ複数のビア導体を有する複数の配線基板を併有する多数個取り基板に関する。

一般に、複数のセラミック層からなる多数個取り基板は、ビア導体や配線層を有する複数の配線基板が縦横に配置された中央部の周辺に、上記セラミック層のみからなる耳部が配置されているが、かかる耳部が焼成時に反り上がったり、変形を生じる、という問題点があった。
上記多層セラミック基板の変形や反りを防ぐため、グリーンシートの表面上において、配線パターンを形成した製品領域以外の空き部分（耳部）にも同じ配線パターンから切り出した非配線パターンを配置した多層セラミック基板およびその製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−４５７５７号公報（第１〜３頁、図１）

前記多層セラミック基板およびその製造方法によれば、複数のグリーンシートごとにおける中央部と周辺部との反りをある程度抑制することが可能である。
しかしながら、上記多層セラミック基板の場合、配線パターンが形成されるグリーンシートの製品領域に複数のビア導体が貫通して形成されていると、焼成時に多層セラミック基板のビア導体が貫通していない周辺部が反り上がる変形を抑制できない、という問題があった。特に、複数個のセラミック配線基板を同時に得るための多数個取り基板では、焼成時にビア導体が貫通していない周辺の耳部側が反るため、その後の工程で平坦にした際に割れを生じ易くなって、歩留まりが低下する、という問題がある。

本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、セラミックからなり所要数のビア導体が貫通する複数の配線基板を併有し、且つ反りや変形が少ない多数個取り基板を提供する、ことを課題とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明は、前記課題を解決するため、縦横に配置される複数の配線基板以外の周辺の耳部にも、個々の配線基板に形成するビア導体と同様のビア導体を形成して、焼成時の反りを可及的に抑制する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の多数個取り基板（請求項１）は、セラミックからなり、平面視が矩形を呈する多数個取り基板であって、かかる多数個取り基板の少なくとも一辺に配置された耳部と、上記多数個取り基板の上記一辺に対して直交する方向および平行な方向に沿って配置された複数の配線基板と、を備え、前記複数の配線基板のうち、一部の配線基板は、上記耳部に隣接して配置され、前記配線基板は、平面視が矩形であって、複数のビア導体を有し、上記耳部は、上記配線基板と同じ単位面積当たりの密度でビア導体が設けられているビア導体領域を有しており、かかる耳部の幅方向の長さは、上記多数個取り基板の上記一辺に対して直交する方向と平行な上記配線基板の一辺の長さよりも短い、ことを特徴とする。

これによれば、複数の配線基板および耳部には、同じ単位面積当たりの密度でビア導体が貫通して設けられているので、これらを備えたグリーンシートを焼成した際に生じる焼成収縮は、かかるグリーンシートの平面方向および厚み方向の双方で均一化されている。従って、全体に反りや変形の少ない配線基板を複数個有する多数個取り基板とすることができる。
尚、前記セラミックには、アルミナなどの高温焼成セラミックのほか、ガラス−セラミックなどの低温焼成セラミックも含まれる。
また、前記ビア導体は、上記高温焼成セラミックの場合には、例えばＷまたはＭｏからなり、上記低温焼成セラミックの場合には、例えばＡｇまたはＣｕからなる。

更に、前記同じ単位面積当たりの密度とは、一方の密度に対して他方の密度が±１０％以内、望ましくは±５％以内の範囲にあることを意味する。かかる密度の差が±１０％を越えると、焼成時において配線基板に対し耳部が反り上がる変形を生じるおそれがあるため、上記範囲が推奨される。
また、前記複数の配線基板同士間の境界や、外周に位置する配線基板と耳部との間の境界は、仮想の切断予定面によって区画されている。
更に、多数個取り基板の表面および裏面には、前記ビア導体の上端面または下端面からなる接続端子のほか、これに導通するように形成された表面パッド（配線層）および裏面パッド（配線層）が形成されている形態も含まれる。
また、前記耳部は、前記ビア導体領域のほかに、メッキ用電極や位置決め用貫通孔などが形成される前記セラミックのみからなる非ビア導体領域を有している。
更に、前記多数個取り基板において、前記耳部のない辺には、複数の配線基板ごとの側面が位置している。

また、本発明には、前記多数個取り基板は、複数のセラミック層を積層した多層基板であり、前記配線基板のビア導体と接続する配線層が、上記複数のセラミック層の層間に形成されていると共に、前記耳部のビア導体領域に設けられた前記ビア導体と接続する配線層が、上記と同じ層間に同じ形状で形成されている、多数個取り基板（請求項２）も含まれる。
これによれば、複数の配線基板および耳部には、同じ単位面積当たりの密度でビア導体が貫通して設けられていると共に、複数のセラミック層の層間にも、同じ形状（パターンおよび厚み）からなる配線層がそれぞれ形成されている。このため、複数のグリーンシートを積層したグリーンシート積層体を焼成した際に生じる焼成収縮は、平面方向および厚み方向の双方で確実に均一化されるので、一層反りや変形の少ない複数の配線基板を有する多数個取り基板となる。
尚、前記配線層は、前記高温焼成セラミックの場合には、例えばＷまたはＭｏからなり、前記低温焼成セラミックの場合には、例えば、ＡｇまたはＣｕからなる。
また、前記同じ形状とは、平面視のパターンおよび厚みが殆んど共通していることを意味する。

更に、本発明には、前記配線基板のビア導体と接続する配線層が、上記多数個取り基板の表面に形成されていると共に、前記耳部のビア導体領域に設けられた前記ビア導体と接続する配線層が、上記と同じ表面に同じ形状で形成されている、多数個取り基板（請求項３）も含まれる。
これによれば、複数の配線基板および耳部には、同じ単位面積当たりの密度でビア導体が貫通して設けられると共に、それらの表面にも同じ配線層がそれぞれ形成されているため、複数のグリーンシートを積層した積層体焼成した際に生じる焼成収縮は、平面方向および厚み方向の双方で確実に均一化される。従って、一層反りや変形の少ない複数の配線基板を有する多数個取り基板とすることができる。
尚、配線基板および耳部の表面に形成される前記配線層は、かかる配線基板および耳部に形成したビア導体に接続する表面パッドとしても良い。

付言すれば、本発明には、前記配線基板のビア導体と接続する配線層が、前記多数個取り基板の裏面に形成されていると共に、前記耳部のビア導体領域に設けられた前記ビア導体と接続する配線層が、上記と同じ裏面に同じ形状で形成されている、多数個取り基板を含み得る。これによる場合も、前記同様に、反りや変形の少ない複数の配線基板を有する多数個取り基板とすることが可能となる。尚、上記配線層には、裏面パッドが含まれる。

以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明による一形態の多数個取り基板１を示す平面図、図２は、図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った垂直断面図である。
多数個取り基板１は、図１，図２に示すように、例えば、アルミナからなる上下２層のセラミック層ｓ１，ｓ２を積層した多層基板であり、平面視が長方形（矩形）を呈し、且つ表面３および裏面４を有する偏平な板形状のベース基板２からなる。かかるベース基板２は、その四つの辺５，６に沿って配置された全体が四角枠形状である耳部ｍと、当該ベース基板２（多数個取り基板１）の各辺５，６に対して直交する方向および平行する方向に沿った縦・横方向に配置された複数の配線基板ｐと、を備えている。かかる複数の配線基板ｐは、それぞれ平面視がほぼ正方形（矩形）を呈し、そのうち、多数個取り基板１の外周側に位置する配線基板ｐ（一部）は、耳部ｍに隣接している。

尚、配線基板ｐ，ｐ間の境界や、それらの外周側に位置する配線基板ｐと耳部ｍとの間の境界は、図１，図２中の破線で示す仮想の切断予定面ｃによって区画されている。また、多数個取り基板１のサイズは、約１０ｃｍ×１０ｃｍ×０．２５ｍｍであり、各コーナに図示しない面取りやアールが付されていても良い。更に、前記表面３および裏面４は、多数個取り基板１（ベース基板２）、配線基板ｐ、および耳部ｍについて共通して用いる。
個々の配線基板ｐにおいて、これを構成している上層側のセラミック層ｓ１には、縦横に４個ずつ合計１６個のビア導体７が格子状に貫通して形成され、それらの上端面である同数の接続端子８が表面３に露出している。一方、配線基板ｐにおける下層側のセラミック層ｓ２には、縦横に２個ずつ合計４個のビア導体９が貫通して形成され、それらの下端面である同数の接続端子１０が裏面４に露出している。上記ビア導体７，９は、断面がほぼ円形の円柱体である。

図１に示すように、多数個取り基板１における左右の長辺５には、平面視がほぼ半円形の溝１４がそれぞれ一対ずつ形成され、各溝１４の内壁には、ＷまたはＭｏからなり、ほぼ半円筒形を呈するメッキ用の電極１６が形成されている。
また、図２で例示するように、耳部ｍの幅方向の長さｗ２は、多数個取り基板１の長辺５（短辺６）に対して直交する方向と平行な配線基板ｐの一辺の長さｗ１よりも短い。かかる耳部ｍは、その上層側のセラミック層ｓ１において、複数の配線基板ｐの前記ビア導体７と同じ単位面積当たりの密度で、複数のビア導体７が縦横に形成され、下層側のセラミック層ｓ２においても、複数の配線基板ｐの前記ビア導体９と同じ単位面積当たりの密度で、複数のビア導体９が縦横に形成されたビア導体領域ａ（図１中における左側の長辺５で例示する）を有している。かかるビア導体領域ａは、図１に示すように、メッキ用の電極１６に隣接する部分を除いた耳部ｍのほぼ全体に形成されている。

換言すれば、図１に示すように、耳部ｍにおいて、メッキ用の電極１６に隣接する部分は、ビア導体７，９が設けられていない非ビア導体領域である。
以上における各ビア導体７，９の上・下端面である接続端子８，１０には、Ｎｉメッキ膜およびＡｕメッキ膜（何れも図示せず）が被覆されている。
更に、図２に示すように、多数個取り基板１を構成するセラミック層ｓ１，ｓ２の層間には、平面視が所定の形状（パターンおよび厚み）である配線層１２が複数形成されている。かかる配線層１２は、ＷまたはＭｏからなり、配線基板ｐごとのビア導体７，９と接続していると共に、耳部ｍのビア導体７，９にも同じ形状（パターンおよび厚み）の配線層１２が接続している。
尚、耳部ｍにおけるセラミック層ｓ１，ｓ２の層間に位置する配線層１２の一部は、メッキ用の前記電極１６と導通可能とされている。

以上のような多数個取り基板１は、以下のようにして製造した。
予め、アルミナ粉末の粒子、樹脂バインダ、可塑剤、および溶剤などからなる原料を混合して、セラミックスラリを製作した。かかるセラミックスラリにドクターブレード法を施して、平面視が長方形（矩形）である２層のグリーンシートを形成した。尚、かかる２層のグリーンシートは、多数個取り用である大版タイプであり、予め前記切断予定面ｃによって、それぞれ複数の配線基板（ｐ）と耳部ｍとが区画され且つ設定されている。
先ず、上層側と下層側との各グリーンシートにおける複数の配線基板（ｐ）と耳部ｍとに、それぞれ所要数のビアホールを打ち抜き加工により、貫通させて形成した。次に、各ビアホール内に、スキージに押されたＷまたはＭｏ粉末を含む導電性ペーストを、反対側の吸引による負圧を利用して充填して、ビア導体７，９を個別に形成した。各ビア導体７，９の上端面と下端面とは、各グリーンシートの表面または裏面に露出し、且つ極く僅かに突出していた。

次いで、下層側のグリーンシートの表面に対し、上記同様の導電性ペーストを、スクリーン印刷して配線層１２を形成した。かかる配線層１２は、複数の配線基板（ｐ）と耳部ｍとに形成された上記ビア導体９の上端部と接続されていた。
更に、ビア導体７が形成された上層側のグリーンシートと、ビア導体９および配線層１２が形成された下層側のグリーンシートとを積層し且つ圧着して、グリーンシート積層体を形成した。この際、上記配線層１２は、上層側のビア導体７と接続された。
上記グリーンシート積層体の各長辺５に、切り欠き加工を施して断面ほぼ半円形の溝１４を複数形成した。かかる溝１４の内壁には、上記配線層１２の一部が露出していた。この溝１４の内壁に対し、前記同様の導電性ペーストを、印刷により形成して、メッキ用の電極１６を形成した。

次いで、ビア導体７，９、配線層１２、およびメッキ用の電極１６が形成されたグリーンシート積層体を所定の温度帯に加熱して焼成した。この際、かかるグリーンシート積層体は、平面方向および厚み方向に沿って焼成収縮を受けるが、複数の配線基板ｐごとに設けたビア導体７，９と、耳部ｍのビア導体領域ａに設けたビア導体７，９とが、同じ単位面積当たりの密度（例えば、密度の差が±１０％以下）で形成されていたため、各辺５，６の耳部ｍ側が反り上がる変形を防止できた。しかも、上下２層のグリーンシートの層間における複数の配線基板ｐと耳部ｍとには、同じ形状（平面視のパターンおよび厚み）の配線層１２が形成されていたので、上記反りを一層確実に防止できた。

そして、焼成されたメッキ用の各電極１６に、電極棒を接触させて、Ｎｉ電解メッキおよびＡｕ電解メッキを行って、表面３に露出する接続端子８と、裏面４に露出する接続端子１０とに、Ｎｉメッキ膜およびＡｕメッキ膜を被覆した。
この結果、前記図１，図２に示したように、セラミック層ｓ１，ｓ２からなり、複数の配線基板ｐ、耳部ｍ、表面３に露出する接続端子８、裏面４に露出する接続端子１０、セラミック層ｓ１，ｓ２に形成されたビア導体７，９、セラミック層ｓ１，ｓ２の層間に形成された配線層１２、および各長辺５に形成されたメッキ用の電極１６を有する多数個取り基板１が得られた。

以上のように、本発明の多数個取り基板１によれば、上下２層のセラミック層ｓ１，ｓ２からなり、複数の配線基板ｐと耳部ｍとに、同じ単位面積当たりの密度でビア導体７，９が形成され、且つセラミック層ｓ１，ｓ２の層間における配線基板ｐおよび耳部ｍにも、ビア導体７，９と接続する同じ形状の配線層１２が形成されている。このため、焼成時の収縮に伴う反りや変形を抑制した平坦な表面３および裏面４を有するので、以降の搬送時や実装工程などで、強制的に平坦としても割れにくくなると共に、表面３や裏面４に露出する接続端子８，１０と電子部品やマザーボードの外部端子とのロウ付けなども容易に行える。従って、信頼性の高い配線基板ｐを効率良く提供することができる。

図３は、異なる形態の多数個取り基板２０を示す平面図、図４は、図３中のＹ−Ｙ線の矢視に沿った垂直断面図である。
多数個取り基板２０は、図３，図４に示すように、前記同様の上下２層のセラミック層ｓ１，ｓ２を積層した多層基板であり、平面視が長方形（矩形）を呈し、且つ表面２３および裏面２４を有する偏平な板形状のベース基板２２からなる。かかるベース基板２２は、その四つの辺２５，２６に沿って配置された全体が四角枠形状である耳部ｍと、当該ベース基板２２（多数個取り基板２０）の各辺２５，２６に対して直交する方向および平行する方向に沿った縦・横方向に配置された複数の配線基板ｐと、を備えている。かかる複数の配線基板ｐは、それぞれ平面視がほぼ長方形（矩形）を呈し、そのうち、外周側に位置する配線基板ｐ（一部）は、耳部ｍに隣接している。

尚、配線基板ｐ，ｐ間の境界や、それらの外周側に位置する配線基板ｐと耳部ｍとの間の境界は、図３，図４中の破線で示す仮想の切断予定面ｃにより区画されている。また、多数個取り基板２０は、前記同様のサイズで、各コーナに図示しない面取りやアールが付されいても良い。更に、前記表面２３および裏面２４は、多数個取り基板２０、配線基板ｐ、および耳部ｍについて共通して用いる。
個々の配線基板ｐにおいて、これを構成している上層側のセラミック層ｓ１には、縦４個×横３個ずつ合計１２個のビア導体２７が格子状に貫通して形成され、それらの上端面には、これらと接続する同数の表面パッド（配線層）２８が表面２３に形成されている。一方、配線基板ｐにおける下層側のセラミック層ｓ２には、縦横に２個ずつ合計４個のビア導体２９が貫通して形成され、それらの下端面には、これらと接続する同数の裏面パッド（配線層）３０が裏面２４に形成さている。上記ビア導体２７，２９は、断面ほぼ円形の円柱体であり、表面・裏面パッド２８，３０は、ビア導体２７，２９の断面よりも大きな平面視がほぼ正方形のＷまたはＭｏからなる。かかる表面・裏面パッド２８，３０の表面には、Ｎｉメッキ膜およびＡｕメッキ膜（何れも図示せず）が被覆されている。

図３に示すように、多数個取り基板２０における左右の長辺２５には、前記同様の溝１４が一対ずつ形成され、各溝１４の内壁には、ＷまたはＭｏからなり、ほぼ半円筒形を呈する前記同様のメッキ用の電極１６がに形成されている。
また、耳部ｍの幅方向の長さｗ２は、図４で例示するように、多数個取り基板２０の長辺２５（短辺２６）に対して直交する方向と平行な配線基板ｐの一辺の長さｗ１よりも短い。かかる耳部ｍは、その上層側のセラミック層ｓ１において、複数の配線基板ｐの前記ビア導体２７と同じ単位面積当たりの密度（±１０％以下）で、複数のビア導体２７が縦横に形成され、下層側のセラミック層ｓ２において、複数の配線基板ｐの前記ビア導体２９と同じ単位面積当たりの密度（同上）で、複数のビア導体２９が縦横に形成されたビア導体領域ａ（図３中における上側の短辺２６と左側の長辺２５とで例示する）を有している。

上記ビア導体領域ａは、図３に示すように、メッキ用の電極１６に隣接する部分を除いた耳部ｍの全体に形成されている。換言すれば、図３に示すように、耳部ｍにおいて、メッキ用の電極１６に隣接する部分は、ビア導体２７，２９のない非ビア導体領域である。
更に、図４に示すように、多数個取り基板２０を構成するセラミック層ｓ１，ｓ２の層間には、平面視が所定のパターン（例えば、平面視でほぼＦ字形状）である配線層３２が形成されている。かかる配線層３２は、ＷまたはＭｏからなり、配線基板ｐごとのビア導体２７，２９と接続していると共に、耳部ｍのビア導体２７，２９にも同じ形状（平面視でほぼＦ字形パターンおよび厚み）の配線層３２が接続している。尚、耳部ｍにおけるセラミック層ｓ１，ｓ２の層間に位置する配線層３２の一部は、メッキ用の前記電極１６と導通可能とされている。
以上のような多数個取り基板２０は、表面・裏面パッド２８，３０をスクリーン印刷して形成するほかは、前記多数個取り基板１と同様の製造方法によって得られた。

以上のように、多数個取り基板２０によれば、上下２層のセラミック層ｓ１，ｓ２からなり、複数の配線基板ｐおよび耳部ｍに、同じ単位面積当たりの密度でビア導体２７，２９が形成され、且つセラミック層ｓ１，ｓ２の層間における配線基板ｐおよび耳部ｍには、ビア導体２７，２９と接続する同じ形状の配線層３２が形成されている。更に、表面２３や裏面２４の配線基板ｐおよび耳部ｍには、ビア導体２７，２９と接続する同じ形状の表面・裏面パッド（配線層）２８，３０が形成されている。このため、焼成時の収縮に伴う反りや変形を抑制した平坦な表面２３および裏面２４を有するため、以降の搬送時や実装工程などで割れにくくなると共に、表面２３や裏面２４に位置する表面・裏面パッド２８，３０と電子部品やマザーボードの外部端子とのロウ付けなども容易に行える信頼性の高い配線基板ｐを提供することができる。

本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
本発明の多数個取り基板を形成するセラミックは、前記アルミナに限らず、窒化アルミニウムやムライトなど、あるいは低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックとしても良い。
また、多数個取り基板は、単層のセラミック層からなる形態としたり、３層以上のセラミック層を積層した多層セラミック基板としても良い。
更に、前記耳部は、平面視が矩形の多数個取り基板における三辺、対向または隣接する二辺、あるいは一辺にのみ備えた形態としても良い。かかる形態の多数個取り基板では、耳部のない辺に沿って配置した配線基板は、比較的反りが生じ易いことに留意することが必要である。
加えて、前記配線基板は、表面に開口するキャビティを有し、かかるキャビティの底面や表面にビア導体に接続される接続端子や表面パッドなどの配線層を有する形態としても良い。

本発明による一形態の多数個取り基板を示す平面図。 図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った垂直断面図。 異なる形態の多数個取り基板を示す平面図。 図３中のＹ−Ｙ線の矢視に沿った垂直断面図。

符号の説明

１，２０………………多数個取り基板
３，２３………………表面
５，６，２５，２６…辺
７，９，２７，２９…ビア導体
１２，３２……………配線層
２８……………………表面パッド（配線層）
ｓ１，ｓ２……………セラミック層
ｐ………………………配線基板
ｍ………………………耳部
ａ………………………ビア導体領域
ｗ１……………………配線基板の一辺の長さ
ｗ２……………………耳部の幅の長さ

Claims (3)

1. セラミックからなり、平面視が矩形を呈する多数個取り基板であって、
   上記多数個取り基板の少なくとも一辺に配置された耳部と、
   上記多数個取り基板の上記一辺に対して直交する方向および平行な方向に沿って配置された複数の配線基板と、を備え、
   上記複数の配線基板のうち、一部の配線基板は、上記耳部に隣接して配置され、
   上記配線基板は、平面視が矩形であって、複数のビア導体を有し、
   上記耳部は、上記配線基板と同じ単位面積当たりの密度でビア導体が設けられているビア導体領域を有しており、
   上記耳部の幅方向の長さは、上記多数個取り基板の上記一辺に対して直交する方向と平行な上記配線基板の一辺の長さよりも短い、
   ことを特徴とする多数個取り基板。
2. 前記多数個取り基板は、複数のセラミック層を積層した多層基板であり、
   前記配線基板のビア導体と接続する配線層が、上記複数のセラミック層の層間に形成されていると共に、
   前記耳部のビア導体領域に設けられた前記ビア導体と接続する配線層が、上記と同じ層間に同じ形状で形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の多数個取り基板。
3. 前記配線基板のビア導体と接続する配線層が、上記多数個取り基板の表面に形成されていると共に、
   前記耳部のビア導体領域に設けられた前記ビア導体と接続する配線層が、上記と同じ表面に同じ形状で形成されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の多数個取り基板。
   

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