JP4272568B2 - 多数個取り配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子や弾性表面波素子等の電子部品を収容するための電子部品収納用パッケージや混成集積回路基板等に用いられる配線基板となる領域を母基板に複数縦横に配列形成した多数個取り配線基板に関するものである。

半導体素子や弾性表面波素子，圧電振動子等の電子部品の搭載用の基板となる配線基板は、一般に、配線導体が形成された複数のセラミック層を上下に積層し、その積層体の主面に電子部品の搭載部を設けた構造である。

このような配線基板は、通常、その１辺の長さが数ｍｍ程度と小さいため、このような配線基板となる配線基板領域をセラミック焼結体等から成る母基板に複数縦横に配列形成した、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は、通常、複数のセラミック層が積層されて成り、主面の中央部に四角形状の配線基板領域が縦横に複数配列形成されるとともに外周部にダミー領域が形成された四角形状の母基板と、各配線基板領域に形成された電子部品の搭載部および配線導体とを具備した構造である。なお、ダミー領域は多数個取り配線基板の取り扱いを容易とすること等のために設けられている。

そして、多数個取り配線基板の各配線基板領域の搭載部に電子部品を搭載するとともに電子部品の電極を配線導体と電気的に接続し、その後、各電子部品を封止用の樹脂で覆って封止することにより多数個取りの形態の電子装置が形成され、この多数個取りの形態の電子装置を各配線基板領域ごとに分割することにより、多数個の電子装置が一括して製作されることになる。

電子部品の封止用樹脂による封止は、例えば、未硬化で流動性を有する樹脂（エポキシ樹脂等）を搭載部および電子部品を一体的に覆うように滴下し、その後、未硬化の樹脂を熱や光で硬化させることにより行なわれる。

このような多数個取り配線基板の製造方法は、従来、以下のようなものであった。すなわち、まずアルミナ，ホウ珪酸系ガラス等の原料粉末を有機溶剤，バインダとともにシート状に成形して複数のセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を形成し、次に各グリーンシートの中央部を縦横に区画して配線基板となる複数の領域を縦横に配列するとともに外周部にダミー領域を設ける。

次に、必要に応じて、それらグリーンシートの所定位置に貫通孔を形成し、次に、タングステン，モリブデン等の金属粉末に有機溶剤，バインダを添加混練して導電ペーストを作製し、この導電ペーストをグリーンシートの配線基板となる各領域の表面や貫通孔内に所定パターンに印刷塗布する。

そして、複数のグリーンシートを上下に積層して積層体を得て、この積層体を焼成することにより多数個取り配線基板が形成される。

この場合、グリーンシートが上下の層間で所定の位置からずれて積層されたりすることによって、上下の層間で位置ずれを起こすおそれがある。位置ずれが発生すると、上下のセラミック層に形成された配線導体が所定の位置関係からずれてしまい、上下の配線導体や貫通導体の間で電気的短絡や断線等の各種の電気的な不具合を発生させてしまうこととなる。

このような不具合の発生の有無を検知する方法としては、従来、例えば、形成された多数個取り配線基板について、最終工程である配線導体の導通，絶縁を検査する機能検査で各配線基板領域を１個ずつ装置により確認するという方法が用いられていた。

また、グリーンシートの積層ずれの発生を防止する方法として、最下層のグリーンシートに複数の印刷位置決め読み取り用の認識部を形成しておき、この認識部を基準として、最下層のグリーンシートに対する配線パターンの印刷（配線導体となる導電ペーストの印刷）、およびそれよりも上の層のグリーンシートの積層および配線パターンの印刷を行なうという方法が提案されている。この場合、最下層よりも上の層のグリーンシートには、予め最下層のグリーンシートに形成した認識部に対応する窓孔（認識部よりも寸法が大きい）を形成しておき、この窓孔を介して最下層のグリーンシートに形成しておいた認識部を認識できるようにする（特許文献１参照）。この方法によれば、各層のグリーンシートに対する配線パターンの印刷およびグリーンシートの積層が、同じ基準（最下層の認識部）により行なわれることから、配線パターン（配線導体）やグリーンシートの位置ずれを防止することができるというものである。

また、上下のグリーンシートの間で積層ずれが生じていないかを確認する方法として、予め、各グリーンシートに、積層したときに上下に連なるような位置に同じ内寸で貫通孔を形成しておき、そのグリーンシートを積層した後、貫通孔の内側面に凹凸が生じていないかを確認するという方法も考えられる。この場合、積層されたグリーンシートの所定位置に、一方主面（搭載部を有する側、通常は上面）から他方主面（下面等）に貫通する貫通孔が形成されることになり、上下のグリーンシートの間で位置ずれが生じていると、貫通孔の位置も上下のグリーンシートの間でずれるため、積層後の貫通孔の内側面に凹凸が生じることになり、目視で積層ずれを検知することができる。
特開２００１−３３９１６０号公報 特開２００２−０１８７９５号公報

しかしながら、上記従来の多数個取り配線基板においては、配線導体の位置ずれを検知するのに各配線基板領域を一つ々手作業で電気チェックにより確認する必要があり、検査に時間がかかり生産性が悪いという問題点があった。

また、特許文献１に記載された方法で位置ずれの発生を防止しようとした場合、位置ずれは効果的に防止することができるものの、１枚のグリーンシートを積層するごとに、その積層したグリーンシートに導電ペーストを印刷する作業を繰り返し行なう必要があるため、グリーンシートの積層と、グリーンシートに対する導電ペーストの印刷という異なる作業を交互に行なうことになり、多数個取り配線基板の生産性が低いものとなってしまうという問題点があった。

また、グリーンシートの積層ずれの有無を検知する方法として、各グリーンシートの同じ位置に同じ形状の貫通孔を開けた場合、積層後その貫通孔を平面視することにより、積層ずれの検知が可能となる。しかしながら、樹脂封止する場合、搭載部に滴下した封止樹脂が貫通孔より搭載部から反対側の主面（他方主面）側に漏れてしまい、封止樹脂の量が不足して電子部品を確実に封止することができなくなるという不具合が発生してしまう。

本発明は、このような従来の問題点を解決するために完成されたものであり、その目的は、上下のセラミック層の位置ずれを確実に検知することができ、かつ生産性に優れるとともに電子部品を封止樹脂で確実に封止することができる多数個取り配線基板を提供することにある。

本発明の多数個取り配線基板は、複数のセラミック層が積層されて成り、一方主面の中央部に配線基板領域が複数配列形成されるとともに外周部にダミー領域が形成された母基板と、前記各配線基板領域に形成された、電子部品の搭載部および配線導体とを具備しており、前記電子部品が封止樹脂で封止される多数個取り配線基板であって、前記母基板は、前記一方主面の前記ダミー領域に形成された複数の前記セラミック層間で寸法が同一である非貫通の第１の積層ずれ確認用穴と、他方主面の前記ダミー領域に対向する領域に前記第１の穴と平面視で重ならないようにして形成された複数の前記セラミック層間で寸法が同一である非貫通の第２の積層ずれ確認用穴とが設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明の多数個取り配線基板は、好ましくは、前記第１の積層ずれ確認用穴の深さが前記第２の積層ずれ確認用穴の深さよりも深いことを特徴とするものである。

また、本発明の多数個取り配線基板は、好ましくは、前記第１の積層ずれ確認用穴は、前記他方主面側の最外層の前記セラミック層以外の前記セラミック層に形成されており、前記第２の積層ずれ確認用穴は、前記一方主面側の最外層の前記セラミック層以外の前記セラミック層に形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の多数個取り配線基板は、好ましくは、前記母基板は四角板状であり、前記第１および第２の積層ずれ確認用穴は、前記母基板の各辺部に前記母基板の辺からの距離が同じになるように対を成して形成されていることを特徴とするものである。

本発明の多数個取り配線基板によれば、母基板は、一方主面のダミー領域に形成された複数の前記セラミック層間で寸法が同一である非貫通の第１の積層ずれ確認用穴と、他方主面のダミー領域に対向する領域に第１の積層ずれ確認用穴と平面視で重ならないようにして形成された非貫通の第２の積層ずれ確認用穴とが設けられていることから、セラミック層の層間でずれが生じると、各非貫通の積層ずれ確認用穴も上下の層間で位置ずれを生じ、このずれに応じて積層ずれ確認用穴の内側面に凹凸を生じるので、一方主面側から第１の積層ずれ確認用穴の内側面を確認するとともに、他方主面側から第２の積層ずれ確認用穴の内側面を確認することにより、積層ずれを検知できる。この場合、母基板の両主面側から、層間のずれを確認することができるので、例えば、セラミック層の各層に第１の積層ずれ確認用穴および第２の積層ずれ確認用穴の少なくとも一方が形成されるようにしておくことにより、セラミック層の全層にわたって、積層ずれの有無を確認することができる。

例えば、積層ずれが、他方主面に近い層の間で生じている場合、第１の積層ずれ確認用穴の開口面からは遠いので、検知し難い場合もあるが、第２の積層ずれ確認用穴の開口面からは近いので容易に検知することができる。

この場合、第１の積層ずれ確認用穴の内側面および第２の積層ずれ確認用穴の内側面を目視や画像処理等で確認するだけなので、多数個取り配線基板の生産性を良好に確保することができる。

また、一方主面に形成された第１の積層ずれ確認用穴は非貫通であるため、電子部品を封止する封止樹脂が穴より他方主面側に漏れてしまうようなことはなく、電子部品を確実に封止することができる。

本発明の多数個取り配線基板によれば、好ましくは、第１の積層ずれ確認用穴の深さが第２の積層ずれ確認用穴の深さよりも深いことから、第１の積層ずれ確認用穴の深さにて積層ずれが検知できないセラミック層のみ第２の積層ずれ確認用穴加工を行なえばよく、第１の積層ずれ確認用穴の深さと第２の積層ずれ確認用穴の深さを同じにする必要がないので、生産性がさらに向上する。

本発明の多数個取り配線基板によれば、好ましくは、第１の積層ずれ確認用穴は、他方主面側の最外層のセラミック層以外のセラミック層に形成されており、第２の積層ずれ確認用穴は、一方主面側の最外層のセラミック層以外のセラミック層に形成されていることから、第１の積層ずれ確認用穴と第２の積層ずれ確認用穴を確認することにより、積層ずれを、対向する主面側の最外層を除く全層にわたって、母基板の両主面側から確認、検知できるので、わずかな位置ずれでも精度良く検知することができる。

本発明の多数個取り配線基板によれば、好ましくは、母基板は四角板状であり、第１および第２の積層ずれ確認用穴は、母基板の各辺部に母基板の辺からの距離が同じになるように対を成して形成されていることにより、母基板の各辺において積層ずれをより確実に検知することができる。

例えば、セラミック層と成るセラミックグリーンシートはたわみ等の変形を生じやすいので、１辺側だけに積層ずれを生じるような場合もあるが、各辺に第１および第２の積層ずれ確認用穴を形成しておくと、このような場合でも積層ずれを確実に検知することができる。

本発明の多数個取り配線基板について添付図面に基づき説明する。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）は断面図である。なお、図１（ｂ）は、図面を見やすくするために、後述する配線基板領域の部分を簡略化して示している。

図１（ａ）および（ｂ）において、１は母基板、２は分割溝、３は配線導体、４は配線基板領域、５はダミー領域、６は第１の積層ずれ確認用穴（以下、第１の穴という）、７は第２の積層ずれ確認用穴（以下、第２の穴という）である。この母基板１を分割溝２で縦横に区画し、多数の配線基板領域４を母基板１の中央部に縦横に配列させるとともに、外周部に枠状のダミー領域５を形成することにより多数個取り配線基板９が主に構成されている。

母基板１は、平板状の酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，窒化珪素質焼結体，炭化珪素質焼結体，ガラスセラミックス焼結体等の電気絶縁材料から成るセラミック層１ａを複数積層して成る。

母基板１は、例えば、各セラミック層１ａが酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化カルシウム，酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤を添加混合して泥漿状のセラミックスラリーとなし、このセラミックスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形技術を採用しシート状となすことによって複数のグリーンシート（セラミック生シート）を得て、しかる後、このグリーンシートを切断加工や打ち抜き加工により適当な形状とするとともにこれらのグリーンシートを積層して積層体とし、最後にこの積層体を還元雰囲気中で約１６００℃の温度で焼成することによって製作される。

また母基板１は、その一方主面（図１の例では上面）の中央部に四角形状の配線基板領域４が複数配列形成されている。

各配線基板領域４は、その主面（上面中央部）等に、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ，ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子，水晶振動子等の振動子、その他の種々の電子部品を搭載する搭載部を有している。

また、この搭載部の周辺から他方主面（下面）等にかけてタングステンやモリブデン，マンガン，銅，銀，パラジウム，金等の金属材料から成る配線導体３が形成されている。配線導体３は、例えばタングステンから成る場合、タングステン粉末に適当な有機バインダ，溶剤を添加混合して得た金属ペーストを、母基板１の各セラミック絶縁層１ａとなるグリーンシートの上面に予めスクリーン印刷法等により所定パターンに印刷塗布しておくことによって形成される。

なお、母基板１の外周部にはダミー領域５が形成されており、多数個取り配線基板９の取り扱いを容易なものとしている。

そして、各搭載部に電子部品（図示せず）を塔載するとともに、この電子部品の各電極を配線導体３にボンディングワイヤや半田バンプ等の電気的接続手段を介して電気的に接続し、その後、各配線基板領域４の上面に図示しない封止樹脂を電子部品を覆うように塗布することによって、電子部品が各配線基板領域４と封止樹脂とにより封止され、多数個の電子装置が母基板１に縦横に配列形成されることとなる。その後、母基板１を各配線基板領域４に分割することにより、多数の電子装置が同時集約的に製造される。

電子部品の封止樹脂による封止は、例えば、未硬化で流動性を有する樹脂（エポキシ樹脂等）を搭載部および電子部品を一体的に覆うように滴下し、その後、未硬化の封止樹脂を熱や光で硬化させることにより行なわれる。

なお、母基板１は、搭載部に搭載される電子部品が、通常は四角板状であり、これに応じて各配線基板領域４も四角形状で、縦横に配列形成されることから、その配列を効率良く行なえるようにするために、四角板状であることが好ましい。この場合、母基板１は、その形状が基本的には四角形状であるが、各角部に丸みがつけてあったり、各辺が直線でなくいくつかの凹凸が設けられたりしているような、略四角形状のものであっても良い。

また、母基板１の一方主面および他方主面の少なくとも一方に分割溝２が縦横に形成されている。この分割溝２によって母基板１の主面が縦横に区画されている。

そして、分割溝２に沿って母基板１に曲げ応力を加え、分割溝２の底部にその曲げ応力を集中させることにより、分割溝２の底部から母基板１の対向する主面にかけて破断が生じ、母基板１の各配線基板領域４が分割され、個々の配線基板となる。

このような分割溝２は、母基板１となるグリーンシートの主面に所定の断面形状を有する金属製のブレード（刃）を押圧し、その刃先を所定深さに侵入させることによって形成される。

本発明の多数個取り配線基板９においては、一方主面のダミー領域５に非貫通の第１の穴６が形成されている。また、他方主面のダミー領域５に対向する領域に、第１の穴６と平面視で重ならないようにして非貫通の第２の穴７が形成されている。

この構成により、セラミック層１ａの層間でずれが生じると、非貫通の第１および第２の穴６，７も上下の層間で位置ずれを生じ、このずれに応じて第１および第２の穴６，７の内側面に凹凸を生じるので、一方主面側から第１の穴６の内側面を確認するとともに、他方主面側から第２の穴７の内側面を確認することにより、積層ずれを検知できる。この場合、母基板１の両主面側から、層間のずれを確認することができるので、例えば、セラミック層１ａの各層に第１の穴６および第２の穴７の少なくとも一方が形成されるようにしておくことにより、セラミック層１ａの全層にわたって、積層ずれの有無を確認することができる。

例えば、積層ずれが、他方主面に近い層の間で生じている場合、第１の穴６の開口面からは遠いので、検知し難い場合もあるが、第２の穴７の開口面からは近いので容易に検知することができる。

この場合、第１の穴６の内側面および第２の穴７の内側面を目視や画像処理等で確認するだけなので、多数個取り配線基板９の生産性を良好に確保することができる。

また、ダミー領域５の一方主面に形成された第１の穴６、およびダミー領域５に対向する領域の他方主面に形成された第２の穴７は非貫通であるため、電子部品を封止する封止樹脂が第１および第２の穴６，７より他方主面側に漏れてしまうようなことはなく、電子部品を確実に封止することができる。

第１の穴６および第２の穴７は、例えば、母基板１となる複数のグリーンシートの外周のダミー領域５のうち、積層したときに上下に連なるような位置に貫通孔をパンチング，打抜き加工等の加工方法で形成しておき、この貫通孔を上下に位置合わせしてグリーンシートを積層することにより形成される。この場合、非貫通とするために、第１の穴６となる貫通孔は、少なくとも、母基板１の他方主面側の最外層と成るグリーンシートには形成しないようにする。また、第２の穴７となる貫通孔は、少なくとも、母基板１の一方主面側の最外層と成るグリーンシートには形成しないようにする。

なお、第１の穴６および第２の穴７をダミー領域５の一方主面、およびダミー領域５に対向する領域の他方主面に形成する理由は、配線基板領域４にそれらの穴を形成するスペースが確保できないことだけでなく、母基板１の外周縁に近くなるほど、セラミック層１ａの層間のずれの量が大きくなる傾向があるため、積層ずれの検知の感度を高くすることができるということでもある。

第１の穴６および第２の穴７は、横断面が円形状または楕円形状としておくと、例えば金属ピンを用いた打抜き加工により容易に形成することができ、多数個取り配線基板９の生産性を良好に確保することができる。また、角部がないので、搬送等の取り扱い時に角部が起点になって母基板１に亀裂等の破壊が誤って生じるようなことはなく、取り扱いが容易で信頼性により一層優れた多数個取り配線基板９を提供することができる。

また、第１の穴６および第２の穴７の穴径は、円形状の場合、直径が約２ｍｍ程度の大きさがよい。例えば１ｍｍ未満になると、第１および第２の穴６，７の内側面が見にくくなり、積層ずれの検知が難しくなる傾向があり、５ｍｍを超えて大きくなると、第１および第２の穴６，７の周囲でセラミック層１ａ（グリーンシート）の機械的強度が低下して変形し易くなり、配線基板領域４に影響し、変形を生じるおそれがある。

また、第１の穴６および第２の穴７は、母基板１に分割溝２を形成する場合、隣り合う分割溝２の間の中間部分に形成し、各分割溝２との間の距離を極力大きくすることが好ましい。第１および第２の穴６，７と分割溝２とが近い位置にあると、その間の部分で母基板１にクラック等の破壊が生じ、配線基板領域４にその破壊が及んでしまうおそれがある。

また、本発明の多数個取り配線基板９は、第１の穴６の深さが第２の穴７の深さよりも深いことが好ましい。

これにより、第１の穴６の深さにて積層ずれが検知できないセラミック層１ａのみ第２の穴７の加工を行なえばよく、第１の穴６の深さと第２の穴７の深さを同じにする必要がないので、生産性がさらに向上する。

また、本発明の多数個取り配線基板９は、第１の穴６は、他方主面側の最外層のセラミック層以外のセラミック層に形成されており、第２の穴７は、一方主面側の最外層のセラミック層以外のセラミック層に形成されていることが好ましい。

これにより、第１の穴６と第２の穴７を確認することにより、積層ずれを、対向する主面側の最外層を除くセラミック層１ａの全層にわたって、母基板１の両主面側から確認、検知できるので、わずかな位置ずれでも精度良く検知することができる。

本発明の多数個取り配線基板９は、母基板１は四角板状であり、第１および第２の穴６，７は、母基板１の各辺部に母基板１の辺からの距離が同じになるように対を成して形成されていることが好ましい。

これにより、母基板１の各辺において積層ずれをより確実に検知することができる。

例えば、セラミック層１ａと成るセラミックグリーンシートはたわみ等の変形を生じやすいので、１辺側だけに積層ずれを生じるような場合もあるが、各辺に第１および第２の穴６，７を形成しておくと、このような場合でも積層ずれを確実に検知することができる。

また、母基板１の辺からの距離が同じになるように対を成して形成されているので、セラミック層１ａが上下の層間で回転するようにしてずれる、いわゆるθずれを生じているような場合、対をなす第１の穴６と第２の穴７とは、ずれ量が同じで方向が逆のずれ（内側面の凹凸）が生じるので、そのようなθずれが生じていること、およびそのずれ量を精度良く検知することができ、その多数個取り配線基板９が、配線導体２間の断線や短絡等の不具合を生じることなく正常に機能し得るものか否かを精度良く、かつ容易に検知することができる。

なお、対を成して形成されている第１および第２の穴６，７は、図１の例では辺の中央部に形成しているが、母基板１の対角線線上にあってもよい。

なお、本発明の多数個取り配線基板９は、上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、種々の変形は可能である。

例えば、第１および第２の穴６，７の内側面に、配線導体２と同様の材料により導体層を形成したり、その導体層の表面に金やニッケル等のめっき層を被着させたりして光が反射し易いようにし、ずれの検知をより容易で確実なものとするようにしてもよい。

（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、（ｂ）は、（ａ）の断面図である。

符号の説明

１・・・母基板
１ａ・・・セラミック層
２・・・分割溝
３・・・配線導体
４・・・配線基板領域
５・・・ダミー領域
６・・・第１の穴
７・・・第２の穴
９・・・多数個取り配線基板

Claims (4)

1. 複数のセラミック層が積層されて成り、一方主面の中央部に配線基板領域が複数配列形成されるとともに外周部にダミー領域が形成された母基板と、前記各配線基板領域に形成された、電子部品の搭載部および配線導体とを具備しており、前記電子部品が封止樹脂で封止される多数個取り配線基板であって、前記母基板は、前記一方主面の前記ダミー領域に形成された複数の前記セラミック層間で寸法が同一である非貫通の第１の積層ずれ確認用穴と、他方主面の前記ダミー領域に対向する領域に前記第１の積層ずれ確認用穴と平面視で重ならないようにして形成された複数の前記セラミック層間で寸法が同一である非貫通の第２の積層ずれ確認用穴と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。
2. 前記第１の積層ずれ確認用穴の深さが前記第２の積層ずれ確認用穴の深さよりも深い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. 前記第１の積層ずれ確認用穴は、前記他方主面側の最外層の前記セラミック層以外の前記セラミック層に形成されており、前記第２の積層ずれ確認用穴は、前記一方主面側の最外層の前記セラミック層以外の前記セラミック層に形成され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。
4. 前記母基板は四角板状であり、前記第１および第２の積層ずれ確認用穴は、前記母基板の各辺部に前記母基板の辺からの距離が同じになるように対を成して形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の多数個取り配線基板。

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