JP2014045012A - 多数個取り配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 内部に金属部材が埋設された母基板を配線基板領域の境界に沿って良好に分割することができる多数個取り配線基板を提供する。
【解決手段】 本発明の多数個取り配線基板は、平面視において縦または横に配置された複数の配線基板領域１ａを含んでいる母基板１と、複数の配線基板領域１ａのそれぞれに埋設されており、複数の配線基板領域１ａのそれぞれにおいて縦方向または横方向に偏って設けられている金属部材２とを備えており、互いに隣接する配線基板領域１ａに設けられている金属部材２同士が、隣接する配線基板領域１ａ同士の境界１ｃを対称軸として線対称に設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体素子または発光素子等の電子部品を搭載するための配線基板を製作するための多数個取り配線基板に関するものである。

従来から、電子部品を搭載し、電子機器に組み込まれる配線基板としてセラミック製のものが用いられており、配線基板の表面および内部には、配線導体が配置されている。配線基板上に搭載された電子部品と配線導体とを電気的に接続することによって、電子装置が作製される。

このような配線基板には、例えば、放熱用等の目的で金属部材が埋設されているものがある（例えば、特許文献１を参照。）。このような金属部材は、例えば、配線基板に実装される電子部品が発する熱を配線基板の外に逃がして、放熱性を高めるためのものである。

また、このような配線基板は、近年の電子装置の薄型化および小型化の要求に伴って、その大きさが小さくなってきており、複数の配線基板を効率よく製作するために、多数個取り配線基板を分割することによって製作することが行なわれている。多数個取り配線基板は、広面積の母基板に配線基板となる複数の配線基板領域が縦横に配列形成されたものである。なお、このような多数個取り配線基板では、平面視において金属部材が配線基板の中央から上下左右のいずれかの辺側に偏って配置されることがあった。

特開2009−071013号公報

しかしながら、金属部材が偏って配置された配線基板を得るための多数個取り配線基板は、境界を挟んで隣接する配線基板領域において配線基板領域同士の境界から金属部材までの距離が異なっている。このような多数個取り配線基板は個々の配線基板に分割するときに、隣接する配線基板領域における振動または撓み方が異なるので、配線基板の側面にバリまたはクラックが生じる可能性がある。

本発明の一つの態様による多数個取り配線基板は、平面視において縦または横に配置された複数の配線基板領域を含んでいる母基板と、複数の配線基板領域のそれぞれに埋設されており、複数の配線基板領域のそれぞれにおいて縦方向または横方向に偏って設けられている金属部材とを有している。互いに隣接する配線基板領域に設けられている金属部材同士が、隣接する配線基板領域同士の境界を対称軸として線対称に設けられている。

本発明の一つの態様による多数個取り配線基板によれば、互いに隣接する配線基板領域に設けられている金属部材同士が、隣接する配線基板領域同士の境界を対称軸として線対称に設けられていることから、個々の配線基板に分割する際に、境界を挟んで隣接する配線基板領域における振動または撓み方の違いを低減できるので、配線基板の側面に生じるバリまたはクラックを低減できる。

（ａ）は、本発明の多数個取り配線基板の第１の実施形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ部における要部拡大図である。 （ａ）は、図１に示された多数個取り配線基板のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は図１に示された多数個取り配線基板のＢ−Ｂ線における断面図である。 本発明の多数個取り配線基板の第１の実施形態の他の例を示す平面図である。 本発明の多数個取り配線基板の第２の実施形態の一例を示す平面図である。 （ａ）は、図４に示された多数個取り配線基板のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は図４に示された多数個取り配線基板のＢ−Ｂ線における断面図である。 本発明の多数個取り配線基板の第２の実施形態の他の例を示す平面図である。 本発明の多数個取り配線基板の第２の実施形態の他の例を示す平面図である。

本発明のいくつかの例示的な実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における多数個取り配線基板は、図１〜図３に示された例のように、複数の配線基板領域１ａを含んでいる母基板１と複数の配線基板領域１ａのそれぞれに設けられた金属部材２とを有している。

母基板１は平面視において縦横に配置された複数の配線基板領域１ａを有する。母基板１は複数の絶縁層が積層された構造を有している。周囲領域１ｂは、複数の配線基板領域１ａの全体を囲んでいる。配線基板領域１ａは、例えば電子部品が搭載され封止されて、外部回路基板に実装されるパッケージとして利用される領域である。周囲領域１ｂは、母基板１の製造時または搬送時に用いる領域であり、この周囲領域１ｂを用いて母基板１用の生成形体または母基板１の加工時または搬送時の位置決め、固定等を行なうことができる。なお、複数の配線基板領域１ａは縦および横の少なくとも一方の並びに配置されていればよい。

母基板１の材料は、例えばセラミックスまたは樹脂等の絶縁体である。母基板１の材料がセラミックスである場合は、材料として例えば酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体およびガラスセラミックス質焼結体等を用いることができる。また、母基板１の材料が樹脂である場合は、材料として例えばエポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，アクリル樹脂，フェノール樹脂，ポリエステル樹脂、および四フッ化エチレン樹脂を始めとするフッ素系樹脂またはガラスエポキシ樹脂等を用いることができる。

母基板１の材料が酸化アルミニウム質焼結体である場合には、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３），シリカ（ＳｉＯ_２），カルシア（ＣａＯ）およびマグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤および溶媒を添加混合して泥漿状となすとともに、これを従来周知のドクターブレード法またはカレンダーロール法等を採用してシート状に成形することによってセラミックグリーンシートを得て、次に、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに必要に応じて複数枚積層して生成形体を形成し、この生成形体を高温（約1300〜1500℃）で焼成することによって母基板１が製作される。

母基板１の材料が樹脂である場合は、例えば所定の配線基板の形状に成形できるような
金型を用いて、トランスファーモールド法またはインジェクションモールド法等によって母基板１が製作される。また、例えば、母基板１がガラスエポキシ樹脂である場合は、ガラス繊維から成る基材にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させ、このエポキシ樹脂前駆体を所定の温度で熱硬化させることによって母基板１が製作される。

金属部材２は、配線基板に実装される電子部品で生じる熱を配線基板１の外に逃がして、配線基板の放熱性を高めるためのものであり、母基板１に埋設されている。また、金属部材２は、例えば平面視において角部が円弧状の矩形状または円形状を有している。なお、金属部材２は平面視において実装される電子部品よりも大きい形状を有している。金属部材２は、母基板１よりも熱伝導率の高い材料であって、例えば、母基板１として酸化アルミニウム質焼結体が用いられる場合、銅タングステン（ＣｕＷ）等が用いられる。

図１（ｂ）に示された例のように、互いに隣接する配線基板領域１ａに設けられている金属部材２同士は、隣接する配線基板領域１ａ同士の境界１ｃを対称軸として互いに線対称に設けられている。すなわち、図１（ｂ）に示された例のように、平面視において境界１ｃから１つの金属部材２までの距離をＷ１とし、境界１ｃと境界１ｃを挟んで１つの金属部材２の反対側に位置する他の金属部材２までの距離をＷ２とすると、複数の金属部材２はＷ１＝Ｗ２となるように配置されている。なお、本発明は、配線基板領域１ａの境界１ｃからの金属部材２までの距離Ｗ１、Ｗ２が、２ｍｍ以下の場合に効果的に用いられる。

このような金属部材２は、母基板１がセラミックスからなる場合、母基板１用のセラミックグリーンシートに金型またはパンチングによる打ち抜き加工またはレーザ加工によって穴を設けた後、設けられた穴に金属部材２用の金属シートまたは金属ペーストを配置することによって作製される。

金属部材２用の金属シートの作製方法は、まず金属粉末に有機バインダおよび有機溶剤を必要に応じて所定量の可塑剤および分散剤を加えてスラリーを得る。次に、スラリーをＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂または紙製の支持体上にドクターブレード法，リップコーター法またはダイコーター法等の成形方法によって塗布してシート状に成形する。その後、温風乾燥，真空乾燥または遠赤外線乾燥等の乾燥方法によって乾燥することによって作製する。

金属粉末としては、例えば、タングステン（Ｗ）および銅（Ｃｕ）からなる粉末が用いられる。金属粉末は混合，合金のいずれの形態であってもかまわない。Ｃｕ粉末とＷ粉末とを混合した金属シートを用いると、放熱性に優れた銅タングステン（ＣｕＷ）からなる金属部材２とすることができる。

金属部材２用の金属ペーストは、主成分である上記の金属粉末に有機バインダーおよび有機溶剤、また必要に応じて分散剤等を加えてボールミル，三本ロールミルまたはプラネタリーミキサー等の混練手段によって混合および混練することで作製する。

このような金属部材２用の金属ペーストに用いられる有機バインダの添加量は、焼成時に分解・除去されやすく、かつ金属粉末を分散できる量であればよく、金属粉末に対して５乃至20質量％程度の量であることが望ましい。溶剤は金属粉末に対して４乃至15質量％の量で加えられ、15000乃至40000ｃｐｓ程度となるように調整される。

なお、金属ペーストには、焼成時のセラミックグリーンシートの焼成収縮挙動または収縮率と合わせるため、または焼成後の金属部材２の接合強度を確保するために、ガラスまたはセラミックスの粉末を添加してもよい。

また、金属部材２用の金属材料として金属ペーストを用いる場合には、金属ペーストはセラミックグリーンシートの穴に保持されるような粘度に調整されていればよいが、セラミックグリーンシートの穴を底のあるものとしておくことが好ましい。

また、母基板１の材料が樹脂である場合には、金属部材２は、銅，金，アルミニウム，ニッケル，クロム，モリブデン，チタンおよびこれらの合金等の金属材料を用いることができる。金属部材２は、導体ペーストの印刷またはめっき法によって樹脂シートに形成した貫通孔に充填して形成すればよい。また、金属部材２は、例えば金属柱を樹脂成形によって一体化させても構わない。

金属導体３は、母基板１の表面および内部に設けられており、金属導体３は、分割後の配線基板に電子部品を搭載したり、搭載された電子部品と外部回路基板とを電気的に接続するためのものである。金属導体３は、母基板１がセラミックスからなる場合、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）等の金属粉末メタライズから成る。金属導体３は、母基板１の表面または内部に設けられた金属導体と、母基板１を構成する絶縁層を貫通して上下に位置する金属導体同士を電気的に接続する貫通導体とを含んでいる。なお、金属導体３は、母基板１の表面または内部において金属部材２に部分的に接触していてもよい。

母基板１の内部に配置される金属導体３は、例えば母基板１用のセラミックグリーンシートに金属導体３用のメタライズペーストをスクリーン印刷法等の印刷手段によって印刷塗布し、絶縁基体11用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって形成される。また、貫通導体は、例えば絶縁基体11用のセラミックグリーンシートに金型またはパンチングによる打ち抜き加工またはレーザー加工等の加工方法によって貫通導体用の貫通孔を形成し、この貫通孔に貫通導体用のメタライズペーストを上記印刷手段によって充填しておき、母基板１用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって形成される。

また、母基板１の材料が樹脂である場合には、金属導体３は、銅，金，アルミニウム，ニッケル，クロム，モリブデン，チタンおよびこれらの合金等の金属材料を用いることができる。金属導体３は、例えば、ガラスエポキシ樹脂から成る樹脂シート上に、所定の形状に加工した銅箔を転写し、銅箔が転写された樹脂シートを積層して接着剤で接着することによって形成する。このような場合には、金属導体３は、樹脂シート上に金属箔を転写して形成する。また、金属導体３のうち、樹脂シートを厚み方向に貫通する貫通導体は、導体ペーストの印刷またはめっき法によって樹脂シートに形成した貫通孔の内面に被着形成するか、貫通孔を充填して形成すればよい。このような貫通導体は、例えば金属箔または金属柱を樹脂成形によって一体化させたり、母基板１にスパッタリング法，蒸着法等を用いて被着させて形成される。

金属導体３の露出部の表面には、ニッケル，金等の耐蝕性に優れる金属めっき層が被着される。金属導体３が腐食することを抑制することができるとともに、電子部品、ボンディングワイヤまたは外部回路基板と金属導体３とを強固に接合できる。例えば、露出部の表面には、厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と厚さ0.1〜３μｍ程度の金めっき層
とが順次被着される。

また、電子部品として、発光素子が用いられる場合には、金属導体３の露出部の最表面に、１〜10μｍ程度の銀めっき層を被着させておいてもよい。電子部品が搭載される金属導体３の露出部の最表面を銀めっき層としておくと、発光素子から金属導体３側に放出された光を良好に反射できる発光装置とすることができる。

また、電子部品が搭載される金属導体３の露出部には、Ｃｕめっき層を被着させても構わない。例えば、ニッケルめっき層と金めっき層との間またはニッケルめっき層と金めっき層の下地層に10〜80μｍ程度のＣｕめっき層を被着させることで、電子部品の発する熱を金属導体３に良好に伝熱させるとともに、信頼性に優れた電子装置とすることができる。

本発明の第１の実施形態における多数個取り配線基板は、配線基板領域１ａの境界１ｃに沿って分割されることによって複数の配線基板となる。

多数個取り配線基板は、スライシング法等によって配線基板領域１ａ同士の境界１ｃまたは配線基板領域１ａと周囲領域１ｂとの境界１ｃに沿って切断して分割できる。また、多数個取り配線基板は、図３に示された例のように、配線基板領域１ａ同士の境界１ｃまたは配線基板領域１ａと周囲領域１ｂとの境界１ｃに分割溝５が設けられていてもよい。多数個取り配線基板が分割溝５を有する場合は、分割溝５に沿って撓折して分割できる。分割溝５は、母基板１用の生成形体にカッター刃を押し当てたり、スライシング装置によって母基板１用の生成形体の厚みより小さく切り込むか、焼成後にスライシング装置により母基板１の厚みより小さく切り込んで形成できる。

多数個取り配線基板が分割された配線基板には、平面視で金属部材２と重なるように電子部品が接合されて搭載される。金属部材２が平面視において実装される電子部品よりも大きい形状を有していることにより、放熱性に優れた配線基板となる。電子部品は、例えば半導体素子または発光素子等である。また、半導体素子または発光素子等とともにコンデンサまたはダイオード等の小型電子部品が搭載されていてもよい。電子部品は、金（Ａｕ）−シリコン（Ｓｉ）合金から成るろう材または銀（Ａｇ）を含むエポキシ樹脂等の導電性接合材によって配線基板の上面に接合される。また、電子部品の電極と金属導体３とが、例えばＡｕを主成分とするボンディングワイヤ等の接続部材を介して電気的に接続される。電子部品は、必要に応じて樹脂材料等の封止材によって封止されている。また、半田バンプまたは金バンプ等によって、電子部品の電極と金属導体３とが電気的に接続されていてもよい。また、電子部品は１つの配線基板に複数搭載されるものであっても良く、平面視において実装される複数の電子部品の実装面積よりも大きい形状としておいてもよい。

本実施形態の多数個取り配線基板によれば、平面視において縦または横に配置された複数の配線基板領域１ａを含んでいる母基板１と、複数の配線基板領域１ａのそれぞれに埋設されており、複数の配線基板領域１ａのそれぞれにおいて縦方向または横方向に偏って設けられている金属部材２とを有しており、互いに隣接する配線基板領域１ａに設けられている金属部材２同士が、隣接する配線基板領域１ａ同士の境界１ｃを対称軸として線対称に設けられている。本実施形態の多数個取り配線基板はこのような構成であることから、個々の配線基板に分割する際に、境界１ｃを挟んで隣接する配線基板領域１ａにおける振動または撓み方の違いを低減できるので、配線基板の側面に生じるバリまたはクラックを低減できる。

また、本実施形態の多数個取り配線基板は、複数の配線基板領域１ａが縦方向または横方向のうち金属部材２の偏っている方向に偶数個設けられている。このような構造であることから、縦方向または横方向のうち金属部材２の偏っている方向において複数の配線基板領域１ａの中央部を通り、金属部材２の偏っている方向に対して垂直な方向に設けられた仮想線を挟んで、複数の配線基板領域１ａが線対称となるので、母基板１がセラミックスからなる場合に偏った反りが低減された多数個取り配線基板を得られる。このため、多数個取り配線基板を分割する際に境界に沿って分割しやすくなり、配線基板１の側面に生
じるバリまたはクラックをより良好に低減できる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態による多数個取り配線基板について、図４〜図６を参照しつつ説明する。

第２の実施形態における多数個取り配線基板において、上記した第１の実施形態の多数個取り配線基板と異なる点は、複数の配線基板領域１ａと周囲領域１ｂとの境界１ｃを対称軸として、複数の配線基板領域１ａの端部の配線基板領域１ａに設けられた金属部材２と線対称に設けられた第２の金属部材４をさらに有している点である。また、金属部材２の偏っている方向における、複数の配線基板領域１ａの端部に設けられた配線基板領域１ａにおいて、金属部材２が配線基板領域１ａ同士の境界よりも周囲領域１ｂと配線基板領域１ａとの境界の近くに設けられている点である。

第２の金属部材４は、金属部材２と同様の材料および方法を用いて母基板１の周囲領域１ｂ内に埋設される。

第２の実施形態の配線基板によれば、最外周に配置された配線基板領域１ａの金属部材２が配線基板領域１ａの中心よりも周囲領域１ｂ側に偏って設けられていても、配線基板領域１ａ内に埋設された金属部材２と周囲領域１ｂ内に埋設された第２の金属部材４とが、配線基板領域１ａと周囲領域１ｂとの境界１ｃを挟んで線対称に配置されている。

また、図５に示された例のように、金属部材２は、平面視で母基板１の上面側と下面側との大きさが異なっており、上面側と下面側との間に段差を設けておいても構わない。このような形状の金属部材２は、母基板１のセラミックグリーンシートのうち、上側のセラミックグリーンシートに第１貫通孔を形成し、下側のセラミックグリーンシートに第１貫通孔よりも径の大きい第２貫通孔を形成し、これらの貫通孔のそれぞれに合わせた大きさの金属部材２用の金属シートを埋設し、上側と下側のセラミックグリーンシートを積層して加圧することによって形成することができる。なお、金属部材２が段差を有する場合には、第２の金属部材４も同様に段差を設けた形状に形成される。

また、図６に示された例のように、母基板１の上側の周囲領域１ｂと下側の周囲領域１ｂとにそれぞれ第２の金属部材４を設けていても構わない。

また、図７に示された例のように、配線基板領域１ａの間に、中間領域１ｄを配置しても良く、この中間領域１ｄ内に、配線基板領域１ａ内に設けられた金属部材２に、配線基板領域１ａと中間領域１ｄの境界１ｃを対称軸として線対称に設けられた第２の金属部材４を設けておいても構わない。

また、図４〜図７に示された例のように、配線基板領域１ｃと同様に、第２の金属部材４を覆う金属導体３を設けておいても構わない。

本実施形態の多数個取り配線基板は、母基板が、平面視において複数の配線基板領域１ａの周りに周囲領域１ｂをさらに有しており、周囲領域１ｂと複数の配線基板領域１ａとの境界１ｃを対称軸として、複数の配線基板領域１ａの端部の配線基板領域に設けられた金属部材２と線対称に設けられた第２の金属部材４をさらに有している。したがって、母基板１を配線基板領域１ａと周囲領域１ｂとの境界１ｃに沿って分割する際に、境界１ｃを挟んで隣接する配線基板領域１ａと周囲領域１ｂとにおける振動または撓み方の違いを低減できるので、配線基板領域１ａと周囲領域１ｂとの境界１ｃにおいてもバリまたはクラックを低減できる。

また、本実施形態の多数個取り配線基板は、第２の金属部材４が、縦方向または横方向のうち金属部材２の偏っている方向において、母基板１の端部に位置する周囲領域１ｂに設けられていることから、配線基板領域１ａと周囲領域１ｂとの境界１ｃにおけるバリまたはクラックをより有効に低減できる。

本実施形態の多数個取り配線基板は、縦方向または横方向のうち金属部材２の偏っている方向における、複数の配線基板領域１ａの端部に設けられた配線基板領域１ａにおいて、金属部材２が配線基板領域１ａ同士の境界よりも周囲領域１ｂと配線基板領域１ａとの境界の近くに設けられていることから、複数の金属部材２が母基板１の中央へ偏ることを低減できるので、多数個取り配線基板の中央側の熱膨張係数と外周側の熱膨張係数との差を低減して、反りの低減された多数個取り配線基板を得られる。このため、多数個取り配線基板を分割する際に境界に沿って良好に分割しやすくなり、配線基板の側面に生じるバリまたはクラックをより良好に低減できる。

なお、本発明は、上記の実施の形態の例に限定されるものではなく、種々の変更は可能である。例えば、配線基板領域１ａの境界に、多数個取り配線基板を分割した際に溝となる穴を形成し、穴の内面に導体を形成して、多数個取り配線基板を分割した際に、いわゆるキャスタレーション導体を形成してもかまわない。

また、配線基板領域１ａは、母基板１の上面または下面に電子部品等を収納するためのキャビティを備えたものであっても構わない。

また、金属部材２が母基板１の上面または下面の一方に露出していてもよい。

また、母基板１の配線基板領域１ａの下面に放熱体が配置されていても良い。このような放熱体は、多数個取り配線基板を分割した配線基板を用いた電子装置を外部回路基板に実装したときに、放熱体と外部回路基板とが接合または当接することによって放熱性をさらに高めることができる。

また、１つの配線基板領域１ａに複数の金属部材２が埋設されていても構わない。なお、複数の金属部材２の全てを、配線基板領域１ａの境界１ｃを対称軸として線対称として設けることが出来ない場合は、配線基板領域１ａの境界１ｃから最も近い位置に配置された金属部材２同士が線対称となるように配置しておくことが好ましい。

１・・・・母基板
１ａ・・・配線基板領域
１ｂ・・・周囲領域
１ｃ・・・境界
１ｄ・・・中間領域
２・・・・金属部材
３・・・・金属導体
４・・・・第２の金属部材
５・・・・分割溝

Claims (5)

1. 平面視において縦または横に配置された複数の配線基板領域を含んでいる母基板と、
   前記複数の配線基板領域のそれぞれに埋設されており、前記複数の配線基板領域のそれぞれにおいて縦方向または横方向に偏って設けられている金属部材とを備えており、
   互いに隣接する配線基板領域に設けられている前記金属部材同士が、前記隣接する配線基板領域同士の境界を対称軸として線対称に設けられていることを特徴とする多数個取り配線基板。
2. 前記複数の配線基板領域が、前記縦方向または前記横方向のうち前記金属部材の偏っている方向に偶数個設けら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配線基板。
3. 前記母基板は、平面視において前記複数の配線基板領域の周りに周囲領域をさらに有しており、前記縦方向または前記横方向のうち前記金属部材の偏っている方向における、前記複数の配線基板領域の端部に設けられた前記配線基板領域において、前記金属部材が前記配線基板領域同士の境界よりも前記周囲領域と前記配線基板領域との境界の近くに設けら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配線基板。
4. 前記母基板は、平面視において前記複数の配線基板領域の周りに周囲領域をさらに有しており、前記周囲領域と前記複数の配線基板領域との境界を対称軸として、前記複数の配線基板領域の端部の配線基板領域に設けられた金属部材と線対称に設けられた第２の金属部材をさらに有していることを特徴とする請求項１に記載の多数個取り配線基板。
5. 前記第２の金属部材が、前記縦方向または前記横方向のうち前記金属部材の偏っている方向において、前記母基板の端部に位置する前記周囲領域に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の多数個取り配線基板。
   

Images