JP2013191600A

JP2013191600A - 多数個取り配線基板

Info

Publication number: JP2013191600A
Application number: JP2012054605A
Authority: JP
Inventors: Yuki Tsuruta; 祐貴鶴田
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Electronics Devices Inc
Current assignee: Nippon Steel and Sumikin Electronics Devices Inc
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2032-03-12
Also published as: JP5922447B2

Abstract

【課題】分割溝の分割性を確保すると共に、分割後のセラミックパッケージに欠けや、バリの発生を防止する気密信頼性を高くできる多数個取り配線基板を提供する。
【解決手段】一方の主面側の中央部に電子部品素子を収納するための四角形状のキャビティ部１７と、この外周部上面にめっき被膜で被覆されたメタライズ膜を有する複数の個片体のセラミックパッケージ１１が縦横方向に隣接して配列する母基板１２の両主面の少なくとも一方の主面側のセラミックパッケージ１１の境界に押圧刃で押圧して形成されたＶ字状の分割溝１４を備える多数個取り配線基板１０において、分割溝１４は、隣接して配列するそれぞれのセラミックパッケージ１１を区分する領域に位置し、分割溝１４を設けた部位のめっき被膜で被覆されたメタライズ膜には、凹溝部が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミック基体の上面とセラミック枠体の内周壁面で形成されるキャビティ部に、半導体素子や、圧電振動片等の電子部品素子が搭載された後に、蓋体が接合されて電子部品素子が気密に封止されるための複数の個片体のセラミックパッケージが分割溝で区切られて平面的に縦横方向に隣接して配列する母基板を備える多数個取り配線基板に関する。

近年、半導体素子や、圧電振動片等の電子部品素子を気密に収納させるためのセラミックパッケージは、電子部品素子を搭載させた装置、例えば、携帯電話や、パソコン等の小型化、高信頼性化等の要求に伴い、ますます軽薄短小化、高信頼性化等への対応が求められている。これに対応するために、セラミックパッケージには、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミック製からなるセラミック基体と、セラミック枠体の接合体で構成され、金属製の蓋体でシールする小型化であっても気密信頼性の高いセラミックパッケージが用いられている。

このセラミックパッケージは、従来、金属製の蓋体でシールしてキャビティ部内の気密信頼性を確保するために、額縁状のセラミック枠体の上面に設けたメタライズ膜に金属製の枠体をろう付けさせた後、この金属製の枠体に金属製の蓋体を接合させていた。しかしながら、セラミックパッケージは、小型化の対応のために、額縁状のセラミック枠体の上面にめっき被膜で被覆された比較的膜厚みの厚いメタライズ膜に直接金属製の蓋体を接合させることが行われるようになってきた。しかも、セラミックパッケージは、安価に作製するために、複数枚の大型のセラミックグリーンシートの積層体に多数個の個片体のセラミックパッケージが縦横方向に配列する分割溝を押圧刃で押圧して設け、焼成、めっき被膜を形成した後に個片体に分割できるようにした多数個取り配線基板として形成されている。そして、この多数個取り配線基板は、隣接するセラミックパッケージの間に隙間を作ることなく設けた分割溝で分割することでそれぞれが所定の大きさになるようにしている。

上記のセラミックパッケージは、小型化の対応のために、金属製の蓋体を接合させて気密を確保させるためのメタライズ膜のシールパス幅が狭くなるので、セラミック枠体の上面にメタライズ膜の引き下がり部分を設けることが難しくなっている。そこで、多数個取り配線基板は、隣接するセラミックパッケージの間の位置に、大型のセラミックグリーンシートの積層体に設けられたメタライズ印刷膜の上面から押圧刃で押圧させてセラミックグリーンシートに設け、焼成して、めっき被膜を形成した後に個片体に分割できるようにした分割溝を設けている。

従来の多数個取り配線基板およびその製造方法、ならびに配線基板およびその製造方法には、複数の配線基板領域を有するセラミック基体と、セラミック基体の上面の複数の配線基板領域の境界線にレーザーで形成されたＶ字状の分割溝と、分割溝に接するそれぞれの配線基板領域の周縁部に形成された、金属めっき膜で被覆された環状導体とを備え、分割溝の内面がセラミック基板から金属めっき膜にかけてガラス層で覆われているものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これによると、金属めっき膜で被覆された環状導体およびＶ字状の分割溝が精度良く形成された多数個取り配線基板およびその製造方法、ならびに配線基板およびその製造方法を提供できるとしている。

また、従来の多数個取り配線基板の製造方法には、セラミック母基板の上面に、各々主面（上面）外周部に枠状の封止用メタライズ層が形成された複数の配線基板領域を配列形成するとともに、セラミック母基板の上面に配線基板領域を個々に区切る分割溝を形成した多数個取りセラミック配線基板の製造方法であって、セラミック母基板用の未焼成セラミック成形体の上面に、未焼成セラミック成形体より大きな焼成収縮率を有する封止用メタライズ層用の金属ペーストを塗布する工程と、未焼成セラミック成形体の上面に分割溝用の切り込みを形成する工程と、未焼成セラミック成形体および金属ペーストを焼成する工程を含むものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。これによると、セラミック母基板を分割溝に沿って容易かつ正確に分割することができるとしている。

特開２０１２−９７６７号公報特開２００１−４４５９９号公報

しかしながら、前述したような従来の多数個取り配線基板には、次のような問題がある。
上記の分割溝を設けた多数個取り配線基板は、比較的膜厚みの厚いメタライズ印刷膜が押圧刃で押圧されてセラミックグリーンシートに設けられた分割溝の壁面にタングステンや、モリブデン等の高融点金属からなるメタライズ印刷膜が付着することで、焼成時のセラミックグリーンシートの収縮で分割溝の壁面同士を接着させるようになっている。また、付着したメタライズ膜には、めっき被膜が形成されるので、さらに分割溝を塞ぐようになっている。従って、多数個取り配線基板は、個片体に分割させるときの分割性が悪くなると共に、分割後のセラミックパッケージの端面に欠けや、バリを発生させることとなっている。

また、特開２０１２−９７６７号公報で開示されるような多数個取り配線基板は、分割溝を焼成、めっき被膜形成後にレーザーで形成し、しかも、分割溝の壁面にはガラス層が形成されているので、個片体に分割させるときの分割性を阻害するものがなく、分割後のセラミックパッケージの端面に欠けや、バリの発生を防止することができる。しかしながら、レーザーで分割溝を形成する多数個取り配線基板には、レーザーで溶融されためっき被膜や、メタライズ膜や、セラミック基板の溶融屑が電子部品を収納するためのキャビティ部の外周部上面である蓋体を接合させる部分に飛び散って、蓋体を接合させるときの接合性を阻害し、気密信頼性を低下させることとなっている。

更に、特開２００１−４４５９９号公報で開示されるような多数個取り配線基板の製造方法は、セラミックグリーンシートより大きな焼成収縮率を有するメタライズ印刷膜を設けて焼成して形成するものである。この製造方法で作製された多数個取り配線基板は、分割溝の隙間を広げて分割性を向上できるものの、セラミックグリーンシートとメタライズ印刷膜の焼成収縮率差によって、多数個取り配線基板には反りを発生させることとなり、蓋体を接合させるときの接合性を阻害し、気密信頼性を低下させることとなっている。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、分割溝の分割性を確保すると共に、分割後のセラミックパッケージに欠けや、バリの発生を防止する気密信頼性を高くできる多数個取り配線基板を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る多数個取り配線基板は、一方の主面側の中央部に電子部品素子を収納するための四角形状のキャビティ部と、キャビティ部の外周部上面にめっき被膜で被覆されたメタライズ膜を有する複数の個片体のセラミックパッケージが縦横方向に隣接して配列する母基板の両主面の少なくとも一方の主面側のセラミックパッケージの境界に押圧刃で押圧して形成されたＶ字状の分割溝を備える多数個取り配線基板において、分割溝は、隣接して配列するそれぞれのセラミックパッケージを区分する領域に位置し、分割溝を設けた部位のめっき被膜で被覆されたメタライズ膜には、凹溝部が設けられている。

上記の多数個取り配線基板では、凹溝部は、メタライズ膜の複数層で構成され、凹溝部の底部を構成する下層側メタライズ膜の膜厚みＴ_１が凹溝部の溝深さ部を構成する上層側メタライズ膜の膜厚みＴ_２以下（Ｔ_１≦Ｔ_２）と、凹溝部の溝幅が０．０７〜０．１５ｍｍを有し、溝幅の二等分線部に分割溝を有するのがよい。

上記の多数個取り配線基板では、分割溝は、隣接して配列するそれぞれのセラミックパッケージを区分する領域に位置し、分割溝を設けた部位のめっき被膜で被覆されたメタライズ膜には、凹溝部が設けられているので、薄くなったメタライズ膜に設けられた分割溝の隙間を広げることができると共に、セラミックグリーンシートに達している分割溝の壁面にタングステンや、モリブデン等の高融点金属からなるメタライズ印刷膜の付着を少なくできて、焼成時のセラミックグリーンシートの収縮で分割溝の壁面同士の接着を防止でき、しかも、めっき被膜の被覆でも分割溝を塞ぐのを防止でき、個片体に分割させるときの分割性を良好にできる多数個取り配線基板を提供することができる。そして、分割後のセラミックパッケージの端面に欠けや、バリの発生を防止して蓋体接合時の接合性を確保できると共に、接合後の気密信頼性を確保できる多数個取り配線基板を提供することができる。

特に、上記の多数個取り配線基板では、凹溝部は、メタライズ膜の複数層で構成され、凹溝部の底部を構成する下層側メタライズ膜の膜厚みＴ_１が凹溝部の溝深さ部を構成する上層側メタライズ膜の膜厚みＴ_２以下（Ｔ_１≦Ｔ_２）と、凹溝部の溝幅が０．０７〜０．１５ｍｍを有し、溝幅の二等分線部に分割溝を有するので、メタライズ膜の全体膜厚みの半分以下の膜厚み部分に形成された分割溝であり、分割溝の隙間を広げることができると共に、焼成前のセラミックグリーンシートに達している分割溝の壁面にタングステンや、モリブデン等の高融点金属からなるメタライズ印刷膜の付着を少なくでき、焼成時のセラミックグリーンシートの収縮で分割溝の壁面同士の接着を防止でき、しかも、焼成後のめっき被膜の被覆でも分割溝を塞ぐのを防止でき、個片体に分割させるときの分割性を良好にできる多数個取り配線基板を提供することができる。また、０．０７〜０．１５ｍｍの溝幅の二等分線部に形成された分割溝であり、分割溝形成時の押圧刃へのメタライズ印刷膜の付着を少なくできて焼成時のセラミックグリーンシートの収縮での分割溝壁面同士の接着を防止でき、分割性を良好にできる多数個取り配線基板を提供することができる。そして、分割後のセラミックパッケージの端面に欠けや、バリの発生を防止して蓋体接合時の接合性を確保できると共に、接合後の気密信頼性を確保できる多数個取り配線基板を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る多数個取り配線基板の斜視説明図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同多数個取り配線基板の部分拡大平面図、Ａ−Ａ’線拡大縦断面図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施するための形態について説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る多数個取り配線基板１０は、複数の個片体のセラミックパッケージ１１が縦方向と横方向に隣接して配列する母基板１２と、母基板１２の外周部にダミー部１３を有している。そして、多数個取り配線基板１０には、両主面の少なくとも一方の主面にセラミックパッケージ１１の境界に押圧刃（図示せず）で縦方向と、この縦方向と直交する横方向に押圧して形成された断面視してＶ字状の分割溝１４を備えている。

上記の多数個取り配線基板１０は、母基板１２を上記の分割溝１４で分割したときに個片体のセラミックパッケージ１１となる中央部に、セラミック基体１５の上面とセラミック枠体１６の内周壁面で形成され、半導体素子や、圧電振動片等の電子部品素子を搭載させるためのキャビティ部１７を有している。また、このセラミックパッケージ１１には、通常、平板状のセラミック基体１５の上面に、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなるメタライズ膜１８で形成された電子部品素子接続用パッドを含む配線導体が設けられている。また、セラミックパッケージ１１には、セラミック基体１５の下面に、上記と同様の高融点金属からなるメタライズ膜１８で形成された外部接続端子パッドが設けられている。更に、セラミックパッケージ１１には、キャビティ部１７の外周部である額縁状のセラミック枠体１６の上面に上記と同様のメタライズ膜１８で形成された蓋体接合用パッドが設けられている。更には、セラミックパッケージ１１には、セラミック基体１５の上面と、下面のメタライズ膜１８間や、セラミック基体１５と、セラミック枠体１６のメタライズ膜１８間を電気的に導通状態とするための配線導体が設けられている。なお、多数個取り配線基板１０に設けられたメタライズ膜１８の外部に露出する部分には、その上面を被覆するＮｉ及びＡｕめっきからなるめっき被膜１９を有している。

多数個取り配線基板１０は、めっき被膜１９を形成した後、分割溝１４で分割することで、ダミー部１３が除去されると共に、複数の個片体のセラミックパッケージ１１が作製されるようになっている。そして、セラミックパッケージ１１には、キャビティ部１７の電子部品素子接続用パッドに電子部品素子が搭載されるようになっている。更に、セラミックパッケージ１１は、蓋体接合用パッドにセラミックと熱膨張係数が近似するＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名「Ｋｏｖｅｒ（コバール）」）や、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）等からなる金属板からなる蓋体を直接ＡｕＳｎ等のロー材でシーム溶接してキャビティ部１７内に電子部品素子が気密に封止されるようになっている。

多数個取り配線基板１０は、そこに設けられた分割溝１４が隣接して配列するセラミックパッケージ１１を区分する領域に位置している。そして、多数個取り配線基板１０は、分割溝１４を設けた部位のめっき被膜１９で被覆されたメタライズ膜１８には、凹溝部２０が設けられている。この多数個取り配線基板１０は、焼成する前の分割溝１４を焼成する前の複数枚の大型のセラミックグリーンシートの積層体に設けられた焼成する前のメタライズ膜１８の上面から押圧刃で押圧して多数個の個片体の焼成する前のセラミックパッケージ１１が縦横方向に隣接して配列するように設けている。更に、多数個取り配線基板１０は、この積層体をセラミックグリーンシートと、焼成する前のメタライズを還元雰囲気中で同時焼成して焼成体を形成し、焼成体の外部に露出しているメタライズ膜１８の上面にＮｉめっき被膜、及びＮｉめっき被膜の上面にＡｕめっき被膜からなるめっき被膜１９を形成している。そして、多数個取り配線基板１０は、個片体のセラミックパッケージ１１を分割溝１４で分割させることで形成できるようにしている。

なお、上記の多数個取り配線基板１０を形成するためのセラミックグリーンシートは、通常、アルミナや、窒化アルミニウムや、低温焼成セラミック等があり、特に材料が限定されるものではない。例えば、セラミック基材にアルミナを用いる場合には、先ず、酸化アルミニウム粉末にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末に、ジオクチフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂等のバインダー、及びトルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤を加え、十分に混練して脱泡し、粘度２０００〜４００００ｃｐｓのスラリーを作製し、ドクターブレード法等によって所望の厚み、例えば、０．２５ｍｍのシート状に乾燥させ、所望の大きさの矩形状に切断してセラミックグリーンシートを形成している。この多数個取り配線基板１０では、セラミック基体１５用と、セラミック枠体１６用の複数枚のセラミックグリーンシートを用い、それぞれのセラミックグリーンシートにキャビティ部１７や、上下層の配線導体を電気的に導通させるためのビアや、スルーホール導体を形成するための貫通孔等を打ち抜きプレスや、パンチングマシーン等を用いて形成し、スクリーン印刷機を用いてメタライズペーストで配線導体を形成している。そして、これらのセラミックグリーンシートは、重ね合わせて温度と、圧力を掛けて接着し、積層体を形成し、この積層体に焼成する前の分割溝１４が形成されるようになっている。

上記の多数個取り配線基板１０は、焼成する前の積層体に分割溝１４を、焼成する前の凹溝部２０の底部である薄くなった焼成前のメタライズ膜１８に押圧刃で押圧して設けるので、焼成する前の分割溝１４のメタライズ膜１８間の隙間を広げると共に、セラミックグリーンシートに達している焼成する前の分割溝１４の壁面にタングステンや、モリブデン等の高融点金属からなる焼成する前のメタライズ膜１８の付着を少なくできて、焼成時のセラミックグリーンシートの収縮による焼成時の分割溝１４の壁面同士の接着を防止できる。しかも、多数個取り配線基板１０は、分割溝１４の壁面へのメタライズ膜１８の付着が少ないことで、焼成後のめっき被膜１９の被覆においてもメタライズ膜１８に付着するめっき被膜１９が少ないので、分割溝１４を塞ぐのを防止できる。従って、上記の分割溝１４は、個片体に分割させるときの分割性を良好にできる多数個取り配線基板１０を提供することができる。そして、上記の分割溝１４は、分割後のセラミックパッケージ１１の端面に欠けや、バリの発生を防止する多数個取り配線基板１０を提供することができる。

上記の多数個取り配線基板１０では、凹溝部２０は、メタライズ膜１８の複数層で構成され、凹溝部２０の底部を構成する下層側メタライズ膜１８ａの膜厚みＴ_１が凹溝部２０の溝深さ部を構成する上層側メタライズ膜１８ｂの膜厚みＴ_２以下、すなわちＴ_１≦Ｔ_２とであるのがよい。下層側メタライズ膜１８ａの膜厚みＴ_１、及び上層側メタライズ膜１８ｂの膜厚みＴ_２は、特に、その値を限定するものではないが、Ｔ_１が５〜１１μｍ程度、Ｔ_２が１１〜１８μｍ程度、Ｔ_１＋Ｔ_２では１７〜２８μｍ程度で、Ｔ_１の部分に分割溝１４が設けられており、めっき被膜１９が被覆されたＴ_１＋Ｔ_２の部分に蓋体が直接ＡｕＳｎ等のロー材でシーム溶接されるようになっている。また、上記の多数個取り配線基板１０では、凹溝部２０は、凹溝部２０の溝幅が０．０７〜０．１５ｍｍを有し、この溝幅の二等分線部に分割溝１４を有するのがよい。

上記の分割溝１４は、焼成前のそれぞれのセラミックグリーンシートにメタライズペーストで印刷して形成され、複数枚のセラミックグリーンシート積層体となった焼成前の凹溝部２０底部に露出する焼成前の下層側メタライズ膜１８ａの溝幅の二等分線部の上面から、通常、１５〜５０°程度の刃先角度、０．２５〜０．８ｍｍ程度の刃厚の押圧刃で押圧して形成している。従って、焼成前の分割溝１４は、焼成後の凹溝部２０の溝幅が０．０７〜０．１５ｍｍであれば、焼成前の上層側メタライズ膜１８ｂに接触させることなく、焼成後の分割性を確保できる深さの焼成前の分割溝１４を形成することができる。なお、焼成後の凹溝部２０の溝幅が０．０７ｍｍを下まわる場合には、焼成前の上層側メタライズ膜１８ｂに接触させることなく、焼成後の分割性を確保できる深さの焼成前の分割溝１４を形成することが難しくなる。また、焼成後の凹溝部２０の溝幅が０．１５ｍｍを超える場合には、めっき被膜１９が被覆されたＴ_１＋Ｔ_２の部分に蓋体を直接ＡｕＳｎ等のロー材でシーム溶接してキャビティ部１７内に電子部品素子を気密に封止させるシールパス幅が狭くなり、キャビティ部１７の気密信頼性を確保することが難しくなる。

本発明の多数個取り配線基板は、分割溝で分割して個片体としたセラミックパッケージに半導体素子や、圧電振動片等の電子部品素子を収納し、蓋体で気密に封止し実装させて、小型で、高信頼性が要求される、例えば、携帯電話や、ノートブック型のパソコン等の電子装置に組み込まれて用いることができる。

１０：多数個取り配線基板、１１：セラミックパッケージ、１２：母基板、１３：ダミー部、１４：分割溝、１５：セラミック基体、１６：セラミック枠体、１７：キャビティ部、１８：メタライズ膜、１８ａ：下層側メタライズ膜、１８ｂ：上層側メタライズ膜、１９：めっき被膜、２０：凹溝部

Claims

一方の主面側の中央部に電子部品素子を収納するための四角形状のキャビティ部と、該キャビティ部の外周部上面にめっき被膜で被覆されたメタライズ膜を有する複数の個片体のセラミックパッケージが縦横方向に隣接して配列する母基板の両主面の少なくとも前記一方の主面側の前記セラミックパッケージの境界に押圧刃で押圧して形成されたＶ字状の分割溝を備える多数個取り配線基板において、
前記分割溝は、隣接して配列するそれぞれの前記セラミックパッケージを区分する領域に位置し、前記分割溝を設けた部位の前記めっき被膜で被覆された前記メタライズ膜には、凹溝部が設けられていることを特徴とする多数個取り配線基板。
請求項１記載の多数個取り配線基板において、前記凹溝部は、前記メタライズ膜の複数層で構成され、前記凹溝部の底部を構成する下層側メタライズ膜の膜厚みＴ_１が前記凹溝部の溝深さ部を構成する上層側メタライズ膜の膜厚みＴ_２以下（Ｔ_１≦Ｔ_２）と、前記凹溝部の溝幅が０．０７〜０．１５ｍｍを有し、前記溝幅の二等分線部に前記分割溝を有すること特徴とする多数個取り配線基板。