JP4150294B2

JP4150294B2 - 多数個取り配線基板

Info

Publication number: JP4150294B2
Application number: JP2003151711A
Authority: JP
Inventors: 善友鬼塚
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2023-05-28
Also published as: JP2004356353A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広面積のセラミック母基板に各々が半導体素子や水晶振動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多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多数個取り配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＳＩや水晶振動子等の電子部品を搭載し収容するための小型の配線基板は、上面の中央部に電子部品を収容する凹部を有する絶縁基体と、凹部の内側から側面にかけて導出されたメタライズ配線導体と、絶縁基体の側面に、配線導体の導出端部分に接続するようにして形成されたメタライズ層（側面導体）とを具備する。なお、この側面のメタライズ層は、通常、絶縁基体の側面に、上下方向に形成された溝の内面に被着形成される。
【０００３】
この小型の配線基板は、一般に、このような配線基板となる四角形状の配線基板領域を、セラミック母基板に縦横に配列形成して成る多数個取り配線基板の形態で形成され、セラミック母基板を各配線基板領域の境界に沿って分割することにより製作されている。
【０００４】
多数個取り配線基板は、図３（ａ），（ｂ）にそれぞれ平面図およびＹ−Ｙ’線での断面図で示すように、例えば酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料から成る二層の絶縁層を積層してなる。そして、多数個取り配線基板は、上面中央部に電子部品を搭載するための凹部31が形成された配線基板領域33を縦横に配列形成されており、各配線基板領域33の側面となる部位に上下方向に延びるようにして形成され、上面視で円形状の貫通孔34と、凹部31の内面から貫通孔34にかけて導出されたメタライズ配線導体35と、貫通孔34の内面にメタライズ配線導体35と接続されるようにして被着されたメタライズ層36とを具備している。
【０００５】
また、通常、セラミック母基板32の下面の外周にはメタライズ層36と接続されるようにして外部接続用導体37が形成されている。さらに、各配線基板領域33のうち、凹部31を取り囲む上面部分には、金属製の蓋体（図示せず）を接合して凹部を封止するための、封止用メタライズ層38が形成されている。
【０００６】
そして、多数個取り配線基板を各絶縁基体31となる領域毎に分割することによって、各領域の境界上に形成された貫通孔34の内面のメタライズ層36が縦に２分割され、内面にメタライズ層36を有する溝から成る側面導体が形成された配線基板が製作される。
【０００７】
このような配線基板は、凹部31内に電子部品（図示せず）を収容するとともに、電子部品の電極を凹部31底面のメタライズ配線導体35にボンディングワイヤや導電性接着剤を介して電気的に接続し、しかる後、封止用メタライズ層38に蓋体を凹部31を塞ぐようにして接合させ、凹部31内に電子部品を気密に収容することによって製品としての電子装置となり、この電子装置は、外部接続用導体37を外部の電気回路基板の配線導体に半田を介して接続することにより外部電気回路基板に実装されるとともに、収容する電子部品の電極が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【０００８】
多数個取り配線基板は、通常、酸化アルミニウム等の原料粉末をシート状に成形したグリーンシートを複数枚準備し、このグリーンシートの一部のものについて打ち抜き加工を施して凹部を形成するための開口を設けるとともに、配線基板領域33の境界にまたがる貫通孔34を形成し、次に、グリーンシートの表面および貫通孔34の内面にタングステン等の金属粉末ペーストを所定の配線導体のパターンに印刷し、その後、これらのグリーンシートを順に積層、焼成することによって製作される。
【０００９】
なお、貫通孔34の内面に被着したメタライズ層36の形成は、真空吸引を併用した周知のスクリーン印刷法等により行われており、例えば、印刷して貫通孔34内に充填された金属粉末ペーストをセラミック母基板32の下側から吸引して金属粉末ペーストの一部を除去することにより、金属粉末ペーストの残部を貫通孔34の内面に被着させることができる。この金属粉末ペースト（メタライズ層36）の厚みは、図４に示すように、上下方向にほぼ同じ厚みとなっていた。図４は、図３に示した多数個取り配線基板を分割して形成した配線基板領域33のうち、メタライズ層36（貫通孔34を二分割してできた溝40の内面に被着されている）の部分を拡大した斜視図であり、図３と同じ部位には同じ符号を付している。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−６８４１４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような多数個取り配線基板は、近時の電子装置に対する小型化の要求に伴い、各配線基板領域33の大きさが数ｍｍ角程度の小さなものとなってきており、それに伴って封止用メタライズ層38の幅も、例えば300μｍ以下と非常に狭いものとなり、封止用メタライズ38に対する蓋体（図示せず）の良好な接合強度を確保するためには、封止用メタライズ38の幅が限界となってきている。そのため、さらに配線基板領域33を小さくしようとすると、配線基板領域33の境界に形成した複数個の貫通孔34の大きさを小さくしなければならなくなってきた。
【００１２】
この貫通孔34の大きさが小さいものとなると貫通孔34の内面に被着されたメタライズ層36の面積が小さくなる。通常、貫通孔34の内面に被着されたメタライズ層36は、その厚みが10〜15μｍ程度で形成されており、メタライズ層36の面積が小さくなると密着強度（メタライズ層を絶縁基体から引き剥がすために必要な力）が弱くなることから、セラミック母基板32を各配線基板領域33に個片状に分割する際に、それぞれの配線基板領域32側に引っ張られるような方向に応力が作用するため、貫通孔34の内面に被着形成されたメタライズ層36が剥がれて、このメタライズ層36に、断線が生じたり、剥がれたメタライズ層36が隣り合うメタライズ層間を電気的に短絡する等の不具合が発生するという問題点があった。
【００１３】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、配線基板の小型化に応じて、メタライズ層が被着された貫通孔が小さくなったとしも、セラミック母基板を各配線基板領域に分割する際に、貫通孔の内面に被着形成されたメタライズ層の剥がれを効果的に防止することができるとともに、貫通孔の内面に被着形成されたメタライズ層の剥がれによる断線やメタライズ層間の短結等の発生がない多数個取り配線基板を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の多数個取り配線基板は、四角形状の配線基板領域が縦横に配列形成されたセラミック母基板の主面に、前記配線基板領域の境界に沿って分割溝を設けるとともに、内面の全面にメタライズ層が被着された複数個の貫通孔を、前記分割溝をまたがるようにして設けた多数個取り配線基板であって、前記メタライズ層は、縦断面において薄肉部と厚肉部とが漸次厚みが変化するように交互に形成され、前記分割溝の先端は、前記貫通孔の開口に最も近い前記厚肉部の最も厚い部位よりも前記貫通孔の上下方向の中央側に位置していることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の多数取り配線基板によれば、貫通孔の内面のメタライズ層は、縦断面において薄肉部と厚肉部とが漸次厚みが変化するように交互に形成されていることから、厚肉部によってメタライズ層の皮膜としての強度を強くすることができ、セラミック母基板を各配線基板領域に分割する際に、隣り合う配線基板領域が両側へ引っ張られることにより発生するメタライズ層の剥がれを防止することができる。また、メタライズ層の薄肉部によって、セラミック母基板を分割する際、メタライズ層を良好に縦に二分割することができ、亀裂がメタライズ層とセラミック母基板との界面に進行してメタライズ層が剥がれるのを有効に抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の多数個取り配線基板は、前記分割溝の先端が、前記貫通孔の開口に最も近い前記厚肉部の最も厚い部位よりも前記貫通孔の上下方向の中央側に位置していることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の多数個取り配線基板によれば、分割溝について、貫通孔の開口に最も近いメタライズ層の厚肉部の最も厚い部位よりも貫通孔の上下方向の中央側に先端を位置させるようにしたことから、セラミック母基板を各配線基板領域に分割する際に、分割溝の先端部から進行した亀裂をメタライズ層の薄肉部に直線的に進行させることができるので、亀裂の進行方向が曲げられることなく良好に縦に二分割させることができる。その結果、亀裂の進行がばらつくことがないので、よりいっそう確実にメタライズ層の剥がれを防止することができる。これは、一旦亀裂の方向が決まってしまえば、その亀裂はその方向に進行しようとする性質があるためである。
【００１８】
よって、貫通孔の内面のメタライズ層は、上面の分割溝の先端部から対向する分割溝の先端部へ分割されることとなり、メタライズ層の剥がれを効果的に防止する効果がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の多数個取り配線基板について、添付の図面を基に詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の多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Ｘ−Ｘ’線における断面図である。また、図２は図１に示す多数個取り配線基板を分割して形成した配線基板領域のメタライズ層部分の拡大斜視図である。図中、１は電子部品を収納するための凹部、２は四角形状の配線基板領域を縦横に配列形成したセラミック母基板、３は配線基板領域、４は配線基板領域３の境界をまたがるように形成された貫通孔、５はメタライズ配線導体、６は貫通孔４の内面に被着されたメタライズ層、10は貫通孔４が二分割されることにより形成された溝である。
【００２０】
セラミック母基板２は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミック焼結体等のセラミック材料から成り、例えば、このようなセラミック材料から成る複数の絶縁層を積層することにより形成されている。
【００２１】
セラミック母基板２には、配線基板領域３が縦横に配列され、これらの境界線をまたがるように分割溝９が形成されている。そして、この分割溝９に応力を加えることにより、各配線基板領域３に分割される。
【００２２】
この配線基板領域３は、電子部品（図示せず）を気密に収容する機能をなし、通常、四角箱状であり、その上面中央部に電子部品を搭載するための搭載部を有しているとともに、その外周部に上面視で半円状の溝10を有している。
【００２３】
このような溝10は、セラミック母基板２の分割溝９に沿って形成された貫通孔４が、各配線基板領域３に分割される際に二分割されて溝10となる。
【００２４】
また、配線基板領域３の凹部１の内側から側面の貫通孔４にかけてメタライズ配線導体５が被着されており、このメタライズ配線導体５のうち凹部１の内側に露出する部位には電子部品の電極がボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。
【００２５】
メタライズ配線導体５は、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属材料から成り、例えば、タングステンから成る場合であれば、タングステンのペーストを配線基板領域３の各絶縁層となるセラミックグリーンシートの表面に所定パターンに印刷塗布しておき、一体焼成することにより形成することができる。
【００２６】
さらに、貫通孔４内の内面にはメタライズ層６が被着されており、メタライズ配線導体５と同様の金属材料が用いられる。このメタライズ層６はメタライズ配線導体５と外部接続用導体７とを接続するための導体であり、外部接続用導体７を外部電気回路基板の回路導体に半田等を介して接続することにより内部に収容されるとともにメタライズ配線導体５と接続された電子部品が、メタライズ配線導体５と貫通孔の内面に被着されたメタライズ層６と外部接続用導体７とを介して外部電気回路に電気的に接続されるようになっている。
【００２７】
また、配線基板領域３の上面の外周には凹部１を取り囲むようにして四角枠状の封止用メタライズ層８が被着されており、この封止用メタライズ層８はメタライズ層６の少なくとも一つに接続されている。
【００２８】
封止用メタライズ層８は、配線基板領域３の上に蓋体（図示せず）を接合させるための下地金属として機能し、例えば鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属から成る四角平板状の蓋体を封止用メタライズ層８にろう材を介して接合することにより、配線基板領域３上に蓋体が接合される。なお、封止用メタライズ層８はメタライズ層６の一つに接続されていることにより、例えば電気的に接地されることが可能となる。
【００２９】
ここで、このメタライズ層６は、図２に示すように、縦断面において薄肉部と厚肉部とが漸次厚みが変化するように交互に形成されている。これにより、厚肉部によってメタライズ層６の皮膜としての強度を強くすることができ、セラミック母基板２を各配線基板領域３に分割する際に、隣り合う配線基板領域３が両側へ引っ張られることにより発生するメタライズ層６の剥がれを防止することができる。また、メタライズ層６の薄肉部によって、セラミック母基板２を分割する際、メタライズ層６を良好に縦に二分割することができ、亀裂がメタライズ層６とセラミック母基板２との界面に進行してメタライズ層６が剥がれるのを有効に抑制することができる。
【００３０】
このように、各絶縁層の貫通孔４の内面に薄肉部と厚肉部とを有するメタライズ層６を形成する方法としては、例えば各絶縁層となるセラミックグリーンシートの所定の位置に貫通孔４となる貫通孔を形成した後、このセラミックグリーンシートを貫通孔が印刷テーブルに設けられた吸引孔と一致するように印刷テーブルに載置し、しかる後、セラミックグリーンシートの貫通孔の上部にスクリーン印刷用の製版に形成された開口孔とセラミックグリーンシートの貫通孔とを位置決めしてタングステン等のメタライズペーストを貫通孔に流し込みながら印刷テーブルの吸引孔からメタライズペーストの一部を吸引除去することで形成することができる。
【００３１】
このとき、使用するメタライズペーストの粘度を調整することにより、セラミックグリーンシートの中央部が厚肉部となるように貫通孔の内面にメタライズペーストを被着させることができる。例えば、印刷後に貫通孔の内面に被着されるメタライズ層６の厚みが厚肉部と薄肉部とがそれぞれ10〜40μｍ程度となるようにするために、メタライズ配線導体５を形成するメタライズペーストよりも粘度の高いものを使用すれば良い。そして、これらのセラミックグリーンシートを複数枚積層して焼成することにより、上記の貫通孔が重なって貫通孔４となり、その内面には厚肉部と薄肉部とが漸次厚みが変化するように交互に被着されたメタライズ層６が形成される。
【００３２】
ここで、各絶縁層の貫通孔４の内面に被着形成するメタライズ層６の厚みは、厚肉部および薄肉部がそれぞれ10〜40μｍ程度であるのが望ましい。10μｍ未満だと、各絶縁層に形成されたメタライズ配線導体５とメタライズ層６とを電気的に確実に接続することが難しくなる。また、40μｍを超えるとメタライズ層６が形成された後の見かけ上の開口径が小さくなり、貫通孔４の内面に形成されたメタライズ層６にめっき液が充分に循環されなくなるため、めっきが被着され難くなるためである。
【００３３】
また、各配線基板領域３の境界には貫通孔４を横切るようにして分割溝９が形成されており、この分割溝９に沿ってセラミック母基板２を分割することにより、各配線基板領域３が個片に分割されてそれぞれが配線基板になる。
【００３４】
この分割溝９は、通常、セラミック母基板２の上下面に、それぞれ平面視で同じ位置となるように形成されている。これは、セラミック母基板２の各配線基板領域３をバリやカケ等の不具合を生じることなく確実に分割するためである。
【００３５】
このような分割溝９はセラミック母基板２の各絶縁層となるセラミックグリーンシート積層体の上下面に、カッター刃や金型を押し当てて切り込みを入れる等の方法で形成される。また、分割溝９の深さは、分割時のクラックやバリ、カケを防止するために、セラミック母基板２のセラミック絶縁層の厚みに対して、その深さが20〜70％程度に設定される。なお、セラミック母基板２を取り扱い中に配線基板領域３に分割されるのを防止するため、分割溝９はセラミック母基板２の厚みの中央に達しないように形成される。
【００３６】
本発明の多数個取り配線基板においては、この分割溝９を、貫通孔４の開口に最も近いメタライズ層６の厚肉部の最も厚い部位よりも貫通孔４の上下方向の中央側に分割溝９の先端を位置するように形成することが好ましい。
【００３７】
これにより、セラミック母基板２を各配線基板領域３に分割する際に、分割溝９の先端部から進行した亀裂をメタライズ層６の薄肉部に直線的に進行させることができるので、亀裂の進行方向が曲げられることなく良好に縦に二分割させることができる。その結果、亀裂の進行がばらつくことがないので、よりいっそう確実にメタライズ層６の剥がれを防止することができる。これは、一旦亀裂の方向が決まってしまえば、その亀裂はその方向に進行しようとする性質があるためである。
【００３８】
よって、貫通孔４の内面のメタライズ層６は、上面の分割溝９の先端部から対向する分割溝９の先端部へ分割されることとなり、メタライズ層６の剥がれを効果的に防止する効果がある。
【００３９】
また、セラミック母基板２を各配線基板領域３に分割する際に、分割溝９の先端部から進行した亀裂が対向する分割溝９の先端部方向に進行するまでに蛇行したとしても、貫通孔４の内面に被着されたメタライズ層６は厚肉部が設けられており皮膜としての強度を有していることから、貫通孔４の内面から剥がれてめくれ上がることがない。
【００４０】
かくして、本発明の多数個取り配線基板によれば、セラミック母基板２を各配線基板領域３に分割する際に、隣り合う配線基板領域３が両側へ引っ張られることにより発生するメタライズ層６の剥がれを効果的に防止することができることから、貫通孔４の内面のメタライズ層６の剥がれに起因する断線やショートが防止され、電気的信頼性に優れた電子装置とすることができる。
【００４１】
なお、本発明は上記実施の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変更、改良を施すことは何ら差し支えない。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の多数取り配線基板によれば、貫通孔の内面のメタライズ層は、縦断面において薄肉部と厚肉部とが漸次厚みが変化するように交互に形成されていることから、厚肉部によってメタライズ層の皮膜としての強度を強くすることができ、セラミック母基板を各配線基板領域に分割する際に、隣り合う配線基板領域が両側へ引っ張られることにより発生するメタライズ層の剥がれを防止することができる。また、メタライズ層の薄肉部によって、セラミック母基板を分割する際、メタライズ層を良好に縦に二分割することができ、亀裂がメタライズ層とセラミック母基板との界面に進行してメタライズ層が剥がれるのを有効に抑制することができる。
【００４３】
本発明の多数個取り配線基板によれば、分割溝について、貫通孔の開口に最も近いメタライズ層の厚肉部の最も厚い部位よりも貫通孔の上下方向の中央側に先端を位置させるようにしたことから、セラミック母基板を各配線基板領域に分割する際に、分割溝の先端部から進行した亀裂をメタライズ層の薄肉部に直線的に進行させることができるので、亀裂の進行方向が曲げられることなく良好に縦に二分割させることができる。その結果、亀裂の進行がばらつくことがないので、よりいっそう確実にメタライズ層の剥がれを防止することができる。これは、一旦亀裂の方向が決まってしまえば、その亀裂はその方向に進行しようとする性質があるためである。
【００４４】
よって、貫通孔の内面のメタライズ層は、上面の分割溝の先端部から対向する分割溝の先端部へ分割されることとなり、メタライズ層の剥がれを効果的に防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の多数個取り配線基板の実施の形態の一例を示す上面図、（ｂ）は（ａ）の多数個取り配線基板のＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図２】図１の多数個取り配線基板を分割して形成した配線基板領域のメタライズ層部分の拡大斜視図である。
【図３】（ａ）従来の多数個取り配線基板の上面図、（ｂ）は（ａ）の多数個取り配線基板のＹ−Ｙ’線における断面図である。
【図４】図３の多数個取り配線基板を分割して形成した配線基板領域のメタライズ層部分の拡大斜視図である。
【符号の説明】
１・・・・・凹部
２・・・・・セラミック母基板
３・・・・・配線基板領域
４・・・・・貫通孔
５・・・・・メタライズ配線導体
６・・・・・メタライズ層
７・・・・・外部接続用導体
８・・・・・封止用メタライズ層
９・・・・・分割溝

Claims

四角形状の配線基板領域が縦横に配列形成されたセラミック母基板の主面に、前記配線基板領域の境界に沿って分割溝を設けるとともに、内面の全面にメタライズ層が被着された複数個の貫通孔を、前記分割溝をまたがるようにして設けた多数個取り配線基板であって、
前記メタライズ層は、縦断面において薄肉部と厚肉部とが漸次厚みが変化するように交互に形成され、
前記分割溝の先端は、前記貫通孔の開口に最も近い前記厚肉部の最も厚い部位よりも前記貫通孔の上下方向の中央側に位置していることを特徴とする多数個取り配線基板。