JP2015115489A - 多数個取り配線基板および配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】配線基板領域の境界において、配線導体同士を接続する接続導体と配線導体との露出部間の電気絶縁性が高い多数個取り配線基板を提供すること。
【解決手段】複数の絶縁層３が積層されてなり、複数の配線基板領域２が配列されている母基板１と、絶縁層３の第１層間３ａに、配線基板領域２の境界に沿って配列されているとともに、隣り合う配線基板領域２の間でそれぞれに配線基板領域２の境界を越えて設けられており、境界においてめっき層が被着される露出部を有する複数の配線導体４と、第１層間３ａとは異なる第２層間３ｂに、隣り合う配線基板領域２の間でそれぞれに該配線基板領域の境界を越えて設けられており、前記配線導体の配列方向において互いに隣り合う前記配線導体と、互いに隣り合う配線基板領域の一方の配線基板領域と他方の配線基板領域とで交互に接続された複数の接続導体とを備える多数個取り配線基板である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品を搭載するための配線基板となる複数の配線基板領域が母基板に配列されてなり、配線基板領域に設けられた配線導体にめっき層が被着される多数個取り配線基板、および個片の配線基板に関するものである。

従来、半導体素子等の電子部品搭載用等の配線基板は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック焼結体からなり、上面に電子部品を搭載するための搭載部を有する四角形板状の絶縁基板と、絶縁基板の側面等の外表面に設けられた外部接続用等の複数の配線導体とを含んでいる。

このような配線基板は、一般に、１枚の広面積の母基板から複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。多数個取り配線基板において、例えば、平板状の母基板に配線基板となる複数の配線基板領域が縦横の並びに配列形成されている。配線基板領域の境界に沿って母基板が分割されることによって、個片の配線基板が製作される。多数個取り配線基板において、それぞれの配線基板領域の配線導体は、隣り合う配線基板領域同士の間で境界に跨るように配線導体が設けられている。この境界に、例えば母基板の厚み方向の少なくとも一部を貫通する貫通孔が設けられ、貫通孔内において配線導体の一部が露出している。この配線導体の露出した部分が、分割後の個片の配線基板における側面導体になる。

配線導体の露出表面には、実装時のはんだ濡れ性等の特性向上のために、ニッケルおよび金等のめっき層が電解めっき法等によって被着される。この場合、隣り合う配線導体同士は、その隣り合う配線導体導体同士の間で、配線導体と同じ層間において配線基板領域の境界を越えて延びるめっき用の接続導体を介して互いに電気的に接続されている。この場合、隣り合う配線導体のうち一方の配線導体と接続導体との接続が隣り合う配線基板領域のうち一方で行なわれ、他方の配線導体と接続導体との接続が他方の配線基板領域で行なわれる。個片に分割された後には、隣り合う配線導体同士は互いに電気的に独立する。

特開2005−243961号公報 特開2009−194000号公報

しかしながら、上記従来技術の多数個取り配線基板においては、個片に分割された後、隣り合う配線導体同士の間で配線導体および接続導体のそれぞれの一部が露出する。そのため、例えば配線導体が外部電気回路にはんだ等の導電性接続材を介して接続されるときに、その導電性接続材を介して配線導体と接続導体との露出部分同士が電気的に短絡して、隣り合う配線導体同士が電気的に短絡する可能性があるという問題点があった。

特に、近年、配線基板の小型化および高密度化に伴い、複数の配線導体の隣接間隔が例えば数十μｍ程度と非常に小さくなってきている（配線導体の接続導体の隣接間隔はさらにその１／２程度になる）ため、上記のような電気的な短絡が発生する可能性が大きくなてきている。

本発明の一つの態様の多数個取り配線基板は、複数の絶縁層が積層されてなり、複数の配線基板領域が配列されている母基板と、前記複数の絶縁層の第１層間に、前記配線基板領域の境界に沿って配列されているとともに、前記複数の配線基板領域のうち隣り合う配線基板領域の間でそれぞれに該配線基板領域の境界を越えて設けられており、前記境界においてめっき層が被着される露出部を有する複数の配線導体と、前記複数の絶縁層の前記第１層間とは異なる第２層間に、前記複数の配線基板領域のうち隣り合う配線基板領域の間でそれぞれに前記複数の配線導体と対応して前記配線基板領域の境界を越えて設けられており、前記配線導体の配列方向に沿って互いに隣り合う前記配線導体と、互いに隣り合う前記配線基板領域の一方の配線基板領域と他方の配線基板領域とで交互に接続された複数の接続導体とを備えている。

本発明の一つの態様の配線基板は、上記構成の多数個取り配線基板が前記境界において分割されて形成されている。

本発明の一つの態様の多数個取り配線基板によれば、上記構成を有し、第１層間に設けられた互いに隣り合う配線導体同士は、第１層間とは異なる第２層間に設けられた接続導体を介して互いに接続されている。そのため、例えば個片に分割されたときに、配線導体の露出部分と接続導体の露出部分との間隔を少なくとも絶縁層の厚み（例えば約数十μｍ）程度は容易に確保することができる。したがって、配線導体と接続導体との電気的な短絡が発生する可能性が効果的に低減された配線基板の製作が容易な多数個取り配線基板を提供することができる。

本発明の一つの態様の配線基板によれば、上記構成の多数個取り配線基板が分割溝において分割されてなることから、側面に露出した配線導体と接続導体との電気的な短絡の可能性が効果的に低減された配線基板を提供することができる。

（ａ）は本発明の実施形態の多数個取り配線基板における要部を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における縦断面図である。 図１に示す多数個取り配線基板の第１層間における横断面図である。 図１に示す多数個取り配線基板の第２層間における横断面図である。 図１に示す多数個取り配線基板の第３層間における横断面図である。 図１に示す多数個取り配線基板の要部を拡大して示す分解斜視図である。 図５の変形例を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態の配線基板を示す分解斜視図である。

本発明の多数個取り配線基板について、添付の図面を参照して説明する。

図１（ａ）は本発明の実施形態の多数個取り配線基板における要部を示す上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における縦断面図である。また、図２は、図１に示す多数個取り配線基板の第１層間における横断面図であり、図３は、図１に示す多数個取り配線基板の第２層間における横断面図であり、図４は図１に示す多数個取り配線基板の第３層間における横断面図である。また、図５は、図１に示す多数個取り配線基板の要部を拡大して示す分解斜視図である。図１〜図５において同様の部位には同様の符号を付している。

多数個取り配線基板10は、四角板状等の母基板１に、それぞれが個片の配線基板になる
領域である複数の配線基板領域２が配列されて、基本的に形成されている。母基板１は、セラミック焼結体等からなる複数の絶縁層３が積層されて形成されている。また、それぞれの配線基板領域２には、複数の配線導体４と接続導体５とが設けられている。また、母基板１には、配線基板領域２の境界に沿って貫通孔６が設けられている。

母基板１は、複数の個片の配線基板の絶縁基板となる部分が配列されている部分であり、それぞれの配線基板領域２において上面等の外表面に電子部品の搭載部２ａを有している。配線基板領域２は、例えば平面視において長方形状等の四角形状である。本実施形態では、各配線基板領域２の中央部において、母基板１の上面に凹部（符号なし）が設けられている。凹部は、電子部品を収容するための収容部である。

母基板１に含まれている複数の絶縁層３は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化珪素質焼結体またはムライト質焼結体等のセラミック焼結体によって形成されている。

母基板１は、複数の絶縁層３からなる積層体以外に、積層体の上面等の主面に、配線基板領域２の境界に沿って設けられた分割溝11等を含んでいてもよい。

母基板１は、例えば各絶縁層が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作することができる。まず、酸化アルミニウムを主成分とし、酸化ケイ素や酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の粉末を添加した原料粉末を、有機溶剤、バインダと混練するとともに、ドクターブレード法やリップコータ法等の成形方法でシート状に成形してセラミックグリーンシートを作製する。次に、複数のセラミックグリーンシートを積層した後、約1300〜1500℃程度の焼成温度で焼成することによって母基板１を製作することができる。

複数の配線導体４は、複数の絶縁層３の一つの層間である第１層間３ａに、配線基板領域２の境界に沿って配列されて設けられている。第１層間３ａは配線導体４の配置の都合等に応じて適宜設定されて構わない。図１の例では下から二つめの層間が第１層間に設定されている。配線導体４は、例えば、搭載部２ａに設けられた接続端子９等の導体と電気的に接続されている。配線導体４は、搭載部２ａに搭載される電子部品を外部電気回路に電気的に接続するための導電路の一部になっている。

配線導体４と接続端子９との電気的な接続は、例えば絶縁層３を厚み方向に貫通する貫通導体を介して行なわれる。なお、貫通導体は、図５において配線導体４と接続端子９と上下につなぐ破線部分である。図５において、見やすくするために各絶縁層３は、その主面（上面）の一部のみを示している。

それぞれの配線導体４は、隣り合う配線基板領域２の間で配線基板領域２の境界を越えている。つまり配線導体４は、隣り合う配線基板領域２にまたがっている。複数の配線導体４のうち配線基板領域２の境界を越える部分（露出部を含む）が、その境界に沿って配列されているとみなすこともできる。配線導体４が配線基板領域２の境界を越えている部分において、母基板１を厚み方向に貫通する貫通孔６が設けられている。貫通孔６の内側面において、配線導体４は、その一部が露出してなる露出部（符号なし）を有している。なお図１〜図５の例における貫通孔６は母基板１を厚み方向に、その上面から下面にかけて貫通しているが、母基板１の厚み方向の一部を貫通しているものでも構わない。母基板１を部分的に貫通する貫通孔（図示せず）は、例えばだい少なくとも配線導体４の一部が露出できるような位置に設けられていればよい。 また、この配線導体４の露出部と接続するように、貫通孔６の内側面に第１側面導体７が設けられている。第１側面導体７は、外部電気回路（図示せず）に個片の配線基板が接続される際の接続用の導体として機能す
る。第１側面導体７と外部電気回路とがはんだ等によって接続されれば、外部電気回路と電子部品とが、第１側面導体７、配線導体４および接続端子５等を介して互いに電気的に接続される。

第１側面導体７が設けられている場合には、はんだ等の第１側面導体７に対する接続面積が比較的広いため、配線導体４の外部電気回路に対する電気的な接続がより容易に、かつ確実に行なわれる。なお、母基板１の下面に、配線基板領域２の外周部に下面パッド（図示せず）が設けられ、この下面パッドが第１側面導体７の下端部と接続されていてもよい。この場合には、外部電気回路に対する配線導体４等の電気的な接続がさらに容易かつ確実なものにすることができる。

配線導体４の露出部および第１側面導体７は、その酸化の抑制、およびはんだ濡れ性等の特性向上のために、ニッケルおよび金等の金属材料からなるめっき層（図示せず）が被着される。めっき層は、特性の安定性、作業性、生産性および経済性等を考慮して電解めっき法により配線導体４等に被着される。電解めっきに際しては、複数の配線基板領域２に設けられた複数の配線導体４のそれぞれにめっき用の電流を供給する必要がある。

この電解めっき法によるめっき層被着のため、複数の配線導体４は、めっき用の複数の接続導体５によって互いに電気的に接続されている。配線導体４と接続導体５との電気的な接続も、例えば前述したような貫通導体を介して行なわれる。配線導４と接続導体５とを電気的に接続する貫通導体についても、配線導体４と接続導体５とを上下につなぐ破線部分で示している。これらの貫通導体も、配線導体４と接続端子９とを接続している貫通導体と同様の材料を用い、同様の方法で形成することができる。

接続導体５は、複数の絶縁層の第１層間３ａとは異なる第２層間３ｂに設けられている。それぞれの接続導体５は、配線導体４と対応して、例えば平面透視で互いに同様の位置になるように設けられている。接続導体５は、平面透視で配線導体４と重なるものでもよい。これらの接続導体５も、配線導体４と同様に隣り合う配線基板領域２の間でそれぞれに配線基板領域２の境界を越えて設けられている。また、接続導体５は、配線導体４の配列方向に沿って互いに隣り合う配線導体４と、互いに隣り合う配線基板領域２のうち一方の配線基板領域２と他方の配線基板領域２とで交互に接続されている。

例えば図５に示されているように、一つの接続導体５（５Ａ）について、その一方の端部が一つの配線基板領域２において一つの配線導体４（４Ａ）と接続された場合、その接続導体５（５Ａ）の他方の端部は、一つの配線基板領域２と隣り合う他の一つの配線基板領域２において、一つの配線導体４（４Ａ）に隣り合う他の配線導体４（４Ｂ）と接続されている。一つの配線導体４（４Ａ）と反対側において他の配線導体４（４Ｂ）と隣り合うさらに他の配線導体４（４Ｃ）についても同様に、他の配線導体４（４Ｂ）と接続導体５（５Ｂ）とが接続されている配線基板領域２に隣り合う配線基板領域２において接続導体５（５Ｃ)と接続されている。そのため、配線基板領域２の境界において分割が行なわ
れた場合、互いに隣り合う二つの配線導体４同士は、互いに電気的に独立したものになる。

なお、これらの複数の接続導体５は、全体として一つの折れ線状のパターンであり、配線基板領域２の境界に沿って（境界を跨いで）延びているものであるとみなすこともできる。

また、一つの配線基板領域２内においては、隣り合う配線導体４同士は、接続導体５を介して互いに電気的に接続されているが、直接には接続されていない。すなわち、一つの配線基板領域２内においては、配列された複数の配線導体４同士は、接続導体５による電
気的な接続が切れたときには、互いに電気的に接続されていないもの同士になる。

上記の構成については、接続導体５を介して互いに接続された隣り合う二つの配線導体４は、その一方が一つの配線基板領域２においてさらに隣り合う他の配線導体４と接続され、他方が、他の配線基板領域においてさらに隣り合う他の配線導体４と接続されているとみなすこともできる。このような接続の組み合わせが繰り返されて、複数の配線導体４が複数の接続導体５を介して順次互いに電気的に接続されている。また、個片の配線基板に分割された後には、複数の配線導体４同士が互いに電気的に独立する。

なお、これらの配線導体４および接続導体５は、上下方向および横方向において折れ線状（ジグザグ状）に延びる一つの導体パターン（符号なし）とみなすこともできる。隣り合う配線基板領域２のそれぞれの導体パターン同士がさらに互いに接続されて、複数の配線基板領域２の複数の配線導体４が互いに電気的に接続される。そのため、多数個取り配線基板10の複数の配線導体４にまとめて、電解めっき用の電流を通電してめっき層を被着させることができる。

この場合、例えば母基板の外周部に上記折れ線状の導体パターンの端部と電気的に接続された端子が設けられていてもよい。この端子にめっき用のジグを押し当てて、めっき液中で電源からジグに電流を供給すれば、端子から接続導体５を経て配線導体４に電流が供給される。

上記のように、多数個取り配線基板10において、第１層間３ａに設けられた互いに隣り合う配線導体４同士は、第１層間３ａとは異なる第２層間３ｂに設けられた接続導体５を介して互いに接続されている。そのため、配線導体４の露出部分と接続導体５との隣接間隔を少なくとも絶縁層２の厚み程度（例えば数十μｍ程度）は容易に確保することができる。そのため、配線導体４と接続導体５との電気的な短絡が発生する可能性が効果的に低減されている。したがって、互いに隣り合う配線導体４（露出部分）同士の電気的な短絡が抑制された配線基板の製作が容易な多数個取り配線基板10を提供することができる。

なお、第２層間３ｂについても、第１層間３ａの位置および配線導体４の配置の都合等に応じて適宜設定されて構わない。図１の例では下から四つ目（上から二つ目）の層間が第２層間３ｂに設定されている。

配線導体４、接続導体５、接続端子９および貫通導体等の導体部分は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金または白金等の金属材料、もしくはこれらの金属材料を主成分とする合金材料または混合材料等によって形成されている。

配線導体４および接続導体５等は、例えば、タングステン等の金属材料の粉末を有機溶剤およびバインダとともに混練して、金属ペーストを作製し、この金属ペーストを母基板１の絶縁層３となる複数のセラミックグリーンシートに所定パターンで印刷し、焼成することによって形成することができる。また、セラミックグリーンシートに機械的な打ち抜き加工等の方法で貫通孔を設けておいて、この貫通孔内に上記の金属ペーストを充填して焼成すれば、貫通導体を形成することができる。

上記の多数個取り配線基板10において、接続導体５が貫通孔６の内側面において露出部（符号なし）を有していてもよい。この場合、貫通孔６の内側面に、接続導体５の露出部と接続された第２側面導体８が設けられていてもよい。第２側面導体８によって、例えば第２層間３ｂにも貫通孔６が延びているような場合でも、隣り合う配線基板領域２の間で接続導体５が互いにより確実に電気的に接続される。

また、例えば図５に示されているように、多数個取り配線基板10は、複数の絶縁層３の第１層間３ａおよび第２層間３ｂと異なる第３層間３ｃに、配線導体４と電気的に接続された接続端子９が設けられていてもよい。図４は、図１に示された多数個取り配線基板10の第３層間における横断面図である。図４において図１〜図３と同様の部位には同様の符号を付している。接続端子９は、例えば搭載部２ａに設けられて電子部品が電気的に接続される部分である。第３層間３ｃとしての層間の位置については、接続端子９が設けられる位置であれば、適宜設定されていて構わない。

この場合には、接続端子９を介して、搭載部２ａに搭載される電子部品と配線導体４との電気的な接続がより容易になる。接続端子９は、配線導体４および接続導体５等と同様の材料を用い、同様の方法で形成することができる。

配線導体４が設けられた第１層間３ａと、接続導体５が設けられた第２層間３ｂとの間に、接続端子３ｃが設けられた第３層間３ｃが位置している場合には、配線導体４と接続導体５とを電気的に接続する貫通導体について、配線導体４と接続端子９とを電気的に接続する貫通導体と兼用させることができる。そのため、多数個取り配線基板10における貫通導体以外の導体の配置のスペースの確保、および設計の自由度の向上等において有利である。

なお、例えば図６に示すように、第１層間３ａと第２層間３ｂとの間に、接続端子９が設けられている第３層間３ｃが配置されていなくても構わない。図６は、図５の変形例を示す分解斜視図である。

図６に示す例においても、互いに隣り合う複数の配線導体４（４Ａ〜４Ｃ）が、互いに隣り合う二つの配線基板領域２の間で交互に、接続導体５（５Ａ〜５Ｃ）と接続されている。

この場合には、例えば第２層間３ｂよりも上に、接続端子９が設けられている第３層間３ｃが位置していてもよく、または接続端子９が設けられていなくてもよい。接続端子９が設けられていない場合には、例えば配線導体４に電子部品が直接に電気的に接続されてもよい。 以上のような多数個取り配線基板10が配線基板領域２毎に分割されて、例えば図７に示すような個片の配線基板21が作製される。多数個取り配線基板10の分割は、例えば、配線基板領域２の境界に沿って母基板１（複数の絶縁層３の積層体）の主面に分割溝11を設け、この分割溝11に沿って母基板１を厚み方向に破断させることによって行なうことができる。

分割溝11は、例えば、母基板１となる複数のセラミックグリーシートの積層体の上面および下面に、金型等を用いた機械的な加工、またはレーザ光による加工等による溝加工を施すことによって形成されている。分割溝11の深さは、母基板１の厚み、機械的な強度、配線基板領域２の平面視における大きさ、および接続導体５等の導体の位置等の条件に応じて適宜設定されていて構わない。この場合、分割溝11によって配線導体４および接続導体５が断線することがないような深さとする必要はある。

個片の配線基板21は、母基板１と同様の（平面方向に分割された）複数の絶縁層３が積層されてなり、上面に搭載部２ａを有する絶縁基板20と、絶縁基板20に設けられた導体部分とを含んでいる。導体部分は、配線導体４、接続導体５、接続端子９、第１側面導体７および第２側面導体８を含んでいる。搭載部２ａに搭載される電子部品（図示せず）が接続端子９とボンディングワイヤ等の導電性接続材（図示せず）によって電気的に接続され、第１側面導体７が外部電気回路とはんだ等によって電気的に接続される。これにより、
電子部品と外部電気回路とが互いに電気的に接続される。

このような配線基板21によれば、上記構成の多数個取り配線基板10が分割溝において分割されてなることから、側面に露出した配線導体４と接続導体５との電気的な短絡の可能性が効果的に低減された配線基板21を提供することができる。

なお、個片の配線基板21において、接続導体５および第２側面導体等（多数個取り配線基板10において配線導体４間を電気的に接続していた導体部分）は、電子部品と外部電気回路との電気的な接続には必要ではない。そのため、接続導体５等は、極力小さいパターンであることが望ましい。

図７の例では、絶縁基板20は、平板状の基板部分（符号なし）と、基板部分上に設けられた枠部分（符号なし）とを含んでいる。この枠部分に接続導体５が設けられている。枠部分については、電子部品を収容するための凹部（いわゆるキャビティ）の形成が主な機能であるため、その内部に配線導体４等の他の導体が設けられる可能性が比較的小さい。つまり、接続導体５を設けるためのスペースの確保がより容易である。

したがって、接続導体５は、枠部分を有する絶縁基板を含む配線基板21においては、枠部分に設けられていることが、接続導体５以外の導体（配線導体４等）の配置の自由度等の点で好ましい。これを上記多数個取り配線基板10に当てはめれば、各配線基板領域２のうち凹部を囲む枠状の部分に接続導体５が設けられていることが好ましいということもできる。

なお、本発明は以上の実施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、配線基板領域２の境界における配線導体４等の露出部は、例えば絶縁層３の一部を境界において切欠いた切欠き部等の、貫通孔６以外の部位に設けられていてもよい。

１・・・母基板
２・・・配線基板領域
２ａ・・・搭載部
３・・・絶縁層
３ａ・・・第１層間
３ｂ・・・第２層間
３ｃ・・・第３層間
４・・・配線導体
５・・・接続導体
６・・・貫通孔
７・・・第１側面導体
８・・・第２側面導体
９・・・接続端子
10・・・多数個取り配線基板
11・・・分割溝
20・・・絶縁基板
21・・・配線基板

Claims (5)

1. 複数の絶縁層が積層されてなり、複数の配線基板領域が配列されている母基板と、
   前記複数の絶縁層の第１層間に、前記配線基板領域の境界に沿って配列されているとともに前記複数の配線基板領域のうち隣り合う配線基板領域の間でそれぞれに該配線基板領域の境界を越えて設けられており、前記境界においてめっき層が被着される露出部を有する複数の配線導体と、
   前記複数の絶縁層の前記第１層間とは異なる第２層間に、前記複数の配線基板領域のうち隣り合う配線基板領域の間でそれぞれに前記複数の配線導体と対応して前記配線基板領域の境界を越えて設けられており、前記配線導体の配列方向において互いに隣り合う前記配線導体と、互いに隣り合う前記配線基板領域の一方の配線基板領域と他方の配線基板領域とで交互に接続された複数の接続導体とを備えていることを特徴とする多数個取り配線基板。
2. 前記配線基板領域の境界に沿って、前記母基板の厚み方向の少なくとも一部を貫通する貫通孔が設けられているとともに、該貫通孔の内側面に前記配線導体の前記露出部が位置しており、
   該露出部から下方に向かって前記貫通孔の前記内側面に設けられた第１側面導体をさらに備え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. 前記接続導体が、前記貫通孔の前記内側面において露出部を有しており、
   前記貫通孔の前記内側面に、前記接続導体の前記露出部と接続されて設けられた第２側面導体をさらに備え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。
4. 前記複数の絶縁層の前記第１層間および前記第２層間と異なる第３層間に設けられており、前記配線導体と電気的に接続された接続端子をさらに備えることを特徴とする請求項３記載の多数個取り配線基板。
5. 請求項１記載の多数個取り配線基板が前記配線基板領域の前記境界において分割されてなることを特徴とする配線基板。