JP4384339B2 - 連結セラミック配線基板の製造方法、および配線基板の製造方法。 - Google Patents
連結セラミック配線基板の製造方法、および配線基板の製造方法。 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連結セラミック配線基板の製造方法および配線基板の製造方法に関し、詳しくは、分割後にＳＡＷフィルタ、水晶振動子、トランジスタ、発光素子、ＩＣ等の電子部品を封止するパッケージとして用いられるセラミック製の配線基板（リードレスチップキャリア）となる連結セラミック配線基板の製造方法、およびその連結セラミック配線基板を分割して得られる配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＳＡＷフィルターや発光素子等の小型電子部品を収容するための電子部品収納用の配線基板６１は、図６に示すようにアルミナセラミック等の電気絶縁材料からなり、第１主面（上面）６４中央に電子部品を搭載するための第１主面側凹部（キャビティ）６２、タングステン、モリブデン等の高融点金属粉末からなる配線用メタライズ層、第１主面上に第１主面側凹部６２を包囲して設けられ、上面に金属製蓋体が接合される平面四角枠状の封止用メタライズ層６５とを有し、第１主面側凹部６２内には電子部品の各電極を上記配線用メタライズ層に電気的に接続しつつ電子部品を搭載し、しかる後、封止用メタライズ層６５に金属製蓋体をハンダ等の封止材を介して接合させ、電子部品を気密封止することによって最終製品となる。
【０００３】
このように用いられるセラミック製の配線基板６１は、配線層用や封止用のメタライズ層６５をなすメタライズペースト（インク）の印刷されたアルミナなどからなるセラミックグリーンシートを積層、圧着し、これを焼成して製造されるのが普通である。このような配線基板６１は、通常、生産性を上げるため、数十ないし数百の配線基板部分（製品部）が縦横に繋がった形のセラミックグリーンシートを積層、圧着し、その状態において焼成し、多数の基板が縦横に連なった連結セラミック配線基板８１とし、最終工程でこれを個々の基板単位に分割する（折り取る）ことで大量生産している（図７参照）。
【０００４】
そして、焼成後におけるこのような分割を可能とするため、積層されたセラミックグリーンシート積層体（本明細書におい未焼成セラミック大判という）の段階で、隣接する基板部分相互の境界に第１ブレーク溝７８（以下単に溝ともいう）を入れておくのが普通である（図７参照）。すなわち、溝入りの未焼成セラミック大判を焼成して、封止用メタライズ層６５および配線用メタライズ層の露出表面にニッケルおよび金からなるメッキ層を電解メッキにより順次層着し、第１ブレーク溝７８の形成された連結セラミック配線基板８１とし、第１ブレーク溝７８に沿ってブレーク（分断）して基板単位に個分けするのである。
【０００５】
ところで、セラミック製配線基板６１は、その側面に半径約０．２ｍｍ程度の断面略半円状の切欠部６７が複数形成されており、この切欠部６７の内壁面に設けられた切欠メタライズ層６９を介して配線用メタライズ層が外側面および第２主面６６側に導出されている。したがって、連結セラミック配線基板８１には、分割後に配線基板を実装基板と電気的に接続するための切欠部６７となる断面略円状の第２主面側凹部７７が形成されている。この第２主面側凹部７７はその内周面および底面に凹部メタライズ層７９が形成されており、分割すると断面略半円状の切欠部６７および切欠メタライズ層６９が配線基板の外側面に形成される（特開２０００−６８４１４号公報参照）。
【０００６】
しかしながら、凹部メタライズ層７９の外表面に電解メッキ方法によりニッケルメッキ層および金メッキ層を層着させる場合、第２主面側凹部７７の内表面にある凹部メタライズ層７９は一方が塞がれていて凹部内でのメッキ液の循環が極めて悪いことから、メッキを完全に層着させることができず、凹部メタライズ層７９の表面が露出した状態となってしまう。そのためこの露出部に大気中に含まれる水分が付着すると該水分がニッケルメッキ層および金メッキ層に接触して電解質として働き、ニッケルメッキ層と金メッキ層との間に両金属のエネルギー準位の相違から電流が流れる電気作用を生じてエネルギー準位が低いニッケルメッキ層を徐々に溶出させ、隣接する凹部メタライズ層７９間を短絡させてしまうという欠点が知られている（特開平６−３３２９７号公報参照）。
【０００７】
こうした問題点を解決するために、図８に示すように、第１主面側の第１ブレーク溝８８と第２主面側凹部７７とを連通させ、第２主面側凹部７７内に第１ブレーク溝８８を介してメッキ液を流通させる方法が知られている（特開平９−７４１５１号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第１ブレーク溝と第２主面側凹部とを連通させるためには、図８の連結セラミック配線基板９１に示すように、その分だけ第１ブレーク溝を深く形成する必要がある。第１ブレーク溝を形成するための溝形成刃を深くいれると、溝形成刃の刃先角が大きければ、図８に示すように、第１ブレーク溝８８の第１主面７４上での開口幅が大きくなってしまい、封止用メタライズ層６５が十分な幅をもって形成できないか、配線基板が大型化してしまうという問題が生じる。
【０００９】
また、溝形成刃の刃先角が小さければ、図９に示す連結セラミック配線基板のように、第１ブレーク溝９８の第１主面６４上での開口幅は小さく抑制できるが、焼成前のスプリングバックや焼成時の溶着等（特開２０００−１４１３４４号参照）により第１ブレーク溝９８、特に第１ブレーク溝９８と第２主面側凹部７７との連通部が塞がってしまい、第２主面側凹部７７内でのメッキ不良、ブレーク性悪化等の不具合を引き起こすことがあった。このようなブレーク性の悪化は、セラミック基板の焼成過程での収縮が２０％程度と大きいため、焼成前に入れられた第１ブレーク溝９８の幅が狭くなることなどにも起因するものと考えられる。
【００１０】
従来、こうした問題を解消すべく、そのブレーク溝の幅を大きくしたり、溝（溝底）の角度を大きくしたりして対処していた。ところが、一辺が数ｍｍしかない小さな配線基板の製造では、このような対策には自ずと限界がある。しかも小さな配線基板用の大判ほど、一定間隔における溝数が多くなる。一方、プレスによって入れられたブレーク溝は、溝形成刃を抜いた後でセラミックグリーンシートの弾性によって幾分復元する（閉じる）ように作用することから、配線基板が小さくなるほど溝幅は狭くなりがちであり、ブレーク溝の融着が発生しやすい。
【００１１】
また従来の基板の製造においては、このような問題に加えて次のような問題もあった。セラミック製配線基板のうち、第１主面の周囲にコバール等からなる封止用リング（金属枠）がロウ付けなどにより接着される配線基板は次のようにして製造される。すなわち、焼成後、大判の段階で基板単位の部分の表面の周囲つまりブレーク溝に沿って形成された封止用メタライズ層にメッキをかけ、その後において各基板部分の封止用メタライズ層にロウ材（球状又は棒状等の銀ロウなど）をセットしてシールリングを配置し、これを一括してロウ付けしていた。このリングの配置、ロウ付けにおいては、隣接する基板部分相互の境界はブレーク溝がなすが、リング同士の間隔（空隙）は、ブレーク溝分の微小な間隙しか確保されない。
【００１２】
このように、リング同士の間隔は、ブレーク溝分の微小な間隙であり、しかもその溝幅が狭いことから、ロウ付け時に溶融したロウがブレーク溝に流れ込んで融着したり、同溝でブリッジを形成したり、溝を埋めたりすることがあった。このような状態となると、第１ブレーク溝と第２主面側凹部との連通が確保されなくなり、第２主面側凹部内の凹部メタライズ層へのメッキ層着不良が生じることになる。また、前記したブレーク溝の融着による問題と同様、ブレークに支障がでるため、分割後の製品に欠けなどの不良が発生しがちとなる。そして、こうした問題も小さな配線基板ほど発生しやすい。なお、このような問題の対策としては、リングをブレーク溝からなるべく距離をおいて配置することが考えられる。つまりリング接着面をなす封止用メタライズ層をブレーク溝（基板の外縁）からなるべく離すことで溶融ロウの流れ込みを防ぐというものであるが、一辺が数ｍｍといった小型の基板では、そのような寸法上の余裕はない。したがって、従来こうした小型の基板の製造歩留まりはきわめて低いものであった。
本発明は、こうしたセラミック製配線基板の製造上における問題点を解消することをその目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、第１主面及び第２主面を有し、第１主面側に開口する電子部品搭載用の第１主面側凹部と、前記第１主面上に前記第１主面側凹部を包囲して設けられた未焼成封止用メタライズ層と、第２主面側の各製品部の外周境界線上に第２主面側に開口して設けられ、内壁面に未焼成凹部メタライズ層を有する第２主面側凹部と、を備える製品部と、縦横に連続して連なって配置された複数の製品部のうち最外側の製品部に隣接する耳部と、前記耳部において前記最外側の製品部との境界寄り部位に形成された未焼成封止用メタライズ層と、を備えた未焼成セラミック大判に対し、第１主面側から各製品部の外周境界線に沿って第１溝形成刃を差し入れ、第２主面側凹部と連通する第１ブレーク溝を形成する工程と、上記未焼成セラミック大判を焼成し、第１ブレーク溝に沿って形成された封止用メタライズ層と、第２主面側凹部内に形成された凹部メタライズ層と、を有する連結セラミック配線基板とする焼成工程と、上記封止用メタライズ層上および凹部メタライズ層上にメッキを施すメッキ工程と、を備え、上記未焼成封止用メタライズ層をなすメタライズペーストをその焼成収縮率が、上記未焼成セラミック大判をなすセラミックグリーンシートの焼成収縮率より大きいものとしたことを特徴とする。
【００１４】
本明細書において、メタライズペーストの焼成収縮率とは、メタライズペーストが焼成されるまでの収縮率をいい、また、セラミックグリーンシートの焼成収縮率とは、セラミックグリーンシートが焼成されるまでの収縮率をいうものとする。
【００１５】
このような連結セラミック配線基板の製造方法においては、第１主面側から第１ブレーク溝が入れられた多数個取りの未焼成セラミック大判（以下単に大判とも言う）を焼成し、メッキなどの各工程を経て同溝に沿って分断（いわゆる、チョコレートブレーク）する際には次のようである。このような配線基板の製造においては、大判の焼成工程で各製品部（基板部分）の周囲における未焼成封止用メタライズ層の焼成収縮がセラミックのそれより大きいため、第１ブレーク溝の開口において同溝幅の拡張作用が発揮される。すなわち、焼成過程において封止用ブレーク溝が融着するのを防止する働きをするため、第１ブレーク溝と第２主面側凹部との連通が阻害されたり、ブレーク性が低下したりするのが防止される。
【００１６】
従来のこの種の基板の製造においては、セラミックとメタライズ層の焼成収縮率の差による基板の反り等の変形や内部配線の切断等の不具合の発生を防止するため、配線層や封止面をなすメタライズ層用のメタライズペーストは、その焼成収縮率がセラミックグリーンシートの焼成収縮率と努めて同じとなるように調製されたものが使用されていた。したがって、焼成されることで焼成済み大判はその全体について均一に収縮する。一方、焼成前に入れられるブレーク溝の幅は０．０５〜０．０８ｍｍ程度と微小であり、これも焼成収縮率により同様に狭くなることから第１ブレーク溝は融着を起こし易いと考えられる。
【００１７】
これに対して本発明では、基板における一方の主面（第１主面）の周囲の封止用メタライズ層をその焼成収縮率が、セラミック製配線基板をなすセラミックの焼成収縮率より大きいものとしたため、前記の製法ではその封止用メタライズ層はセラミックよりも大きく縮む。つまり前記の製法では、大判を平面的に見ると第１ブレーク溝の両側の製品部（基板部分）の周囲にある封止用メタライズ層は、焼成過程でそれぞれ未焼成封止用メタライズ層の面に沿って表面のセラミックを圧縮するため、第１ブレーク溝の幅をその開口側を開かせるように作用する。したがって、焼成後は、従来のようにセラミックと同じ焼成収縮率の未焼成封止用メタライズ層を使用した場合に比べると溝の幅が広がるため、融着が防止される。かくして、その後、第２主面側凹部内の凹部メタライズ層へのメッキ層着性が改善され、第１ブレーク溝に沿って個分けする際の不具合の発生が防止される結果、製造歩留まりの向上が図られる。
【００１８】
そして請求項２に記載の発明は、第１主面及び第２主面を有し、第１主面側に開口する電子部品搭載用の第１主面側凹部と、前記第一主面上に第１主面側凹部を包囲して設けられた未焼成封止用メタライズ層と、第２主面側の各製品部の外周境界線上に第２主面側に開口して設けられ、内壁面に未焼成凹部メタライズ層を有する第２主面側凹部と、を備える製品部と、縦横に連続して連なって配置された複数の前記製品部のうち最外側の製品部に隣接する耳部と、前記耳部において前記最外側の製品部との境界寄り部位に形成された未焼成封止用メタライズ層と、を備えた未焼成セラミック大判に対し、第１主面側から各製品部の外周境界線に沿って第１溝形成刃を差し入れ、第２主面側凹部と連通する第１ブレーク溝を形成する工程と、上記未焼成セラミック大判を焼成し、第１ブレーク溝に沿って形成された封止用メタライズ層と、第２主面側凹部内に形成された凹部メタライズ層と、を有する連結セラミック配線基板とする焼成工程と、上記第１主面側凹部を包囲して設けられた封止用メタライズ層に封止リングを接着する接着工程と、上記封止用メタライズ層上および凹部メタライズ層上にメッキを施すメッキ工程と、を備え、上記未焼成封止用メタライズ層をなすメタライズペーストをその焼成収縮率が、上記未焼成セラミック大判をなすセラミックグリーンシートの焼成収縮率より大きいものとしたことを特徴とする。
【００１９】
このような連結セラミック配線基板は、連結セラミック配線基板における各製品部（基板部分）の周囲の封止用メタライズ層、その他メタライズ層にメッキをかけ、その後においてロウ材がセットされ、その後、リングが配置されてロウ付けされ、さらに、所定のメッキをかけた後で個々の基板ごとにブレークされる。したがって、このような基板についても前記製法において、大判の第１ブレーク溝はその開口側が拡張作用を受ける。つまり、隣接する製品部相互の封止リング同士の間隔をなす第１ブレーク溝は、従来技術による場合よりも広がるため、その分、封止リングのロウ付け時においても溶融したロウが第１ブレーク溝に流れて融着したり、第１ブレーク溝と第２主面側凹部との連通部分を塞いだり、ブリッジを形成したりするなどの不具合が生じにくい。
【００２０】
上記のいずれの方法においても、焼成過程で溝幅の拡張作用があるため、第１ブレーク溝が融着し難いし、封止用リングをロウ付けする場合には接着剤（ロウ）がブリッジを形成し難い。したがって、いずれの方法においても、製品部単位とするブレーク時における不具合が回避される。また、第２主面側凹部内へ第１ブレーク溝を介してメッキ液が流通・循環するため、第２主面側凹部内のメタライズ層への電解メッキ層形成も良好に行える。なお、いずれの方法においても、前記セラミックグリーンシートの焼成収縮率を１としたとき、前記メタライズペーストの焼成収縮率が１．０１〜１．３の範囲にあるようにするのが好ましい。
【００２１】
また、前記第１ブレーク溝の前記第１主面上での幅は、前記第２主面側凹部の径よりも小さくすることが好ましい。配線基板の小型化の要請に応えつつ、封止用メタライズ層の幅を最大限確保するには、第１主面上での第１ブレーク溝の開口幅はできるだけ小さくするのが好ましく、具体的には第２主面側凹部の径よりも小さくすることが好ましい。本来、第２主面側凹部を第１主面側まで貫通させずに有底孔とした理由は、第１主面上で封止用メタライズ層を設けるのに十分なスペースを確保するためであるから、特開平９−７４１５１号公報第５図に示すように、第１主面上での第１ブレーク溝の開口幅を第２主面側凹部の径と同等以上にすると、第２主面側凹部を有底孔とした本来の効果が得られなくなってしまう。
【００２２】
さらに、前記第１溝形成刃は、所定の厚さを有する板状部と、所定の刃先角を有する先端部と、上記板状部と先端部との間に位置し、上記先端部の刃先角より小さなテーパ角を有する中間部と、を有するものとするとよい。先端部の刃先角は、第１ブレーク溝の融着を防止するためには、比較的大きい（鈍角）とするのが好ましく、中間部のテーパ角は第１主面上での第１ブレーク溝の開口幅を最小限とするためには、比較的小さくするのが好ましい。
【００２３】
なお、第１ブレーク刃の先端部の刃先角は、スプリングバックおよび溶着を防止するためには、３０°以上が好ましく、３５°以上がより好ましい。また、中間部の角度は、３０°以下が好ましく、２５°以下がより好ましい。
【００２４】
加えて、前記第１ブレーク溝は、前記第１溝形成刃を上記中間部まで差し入れて形成するのが好ましい。第１溝形成刃を板状部（ストレート部）まで差し入れると、第１溝形成刃を引き抜くときに、第１ブレーク溝の側壁を擦り上げてしまい、第１主面上の第１ブレーク溝開口近傍にバリを生じるなどの不具合が発生してしまうからである。なお、ブレーク溝の側壁の擦り上げを防止するためには、中間部の角度は５°以上、さらには１０°以上がより好ましい。
【００２５】
さらに、本発明は、上記した連結セラミック配線基板の製造方法によって製造した連結セラミック配線基板を、前記第１ブレーク溝に沿って各製品部ごとに分割することにより、各配線基板に個分けする配線基板の製造方法を含む。
上記製造方法で得られた連結セラミック配線基板は、第１ブレーク溝での融着が防止されているので、精度良く分割される。しかも、第２主面側凹部内の凹部メタライズ層にも均一にメッキ層が形成されているので、第２主面側凹部を分割して得られた断面略円状の切欠部に耐蝕性に優れた側面電極を形成することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照しつつ説明する。
本実施例で製造されるセラミック製の配線基板１を図１に示す。
このセラミック製の配線基板１は、３．８×３．８×１．１ｍｍの略長方形状をなし、第１主面（上面）４および第２主面（下面）６を有している。配線基板１は、３層の積層構造で矩形板状に形成され、中央には平面視方形で下方に向かって階段状で幅狭となるキャビティー（凹部）２を備えている。そして、配線基板１の第１主面４の周囲には、タングステン、モリブデンなどの高融点金属を主成分とする、封止用メタライズ層５が所定の幅で平面視四角枠状に形成されている。このメタライズ層５には図示はしないがニッケルメッキ層が形成され、さらに最表面には金メッキ層が形成されている。
【００２７】
また、配線基板の側面には、半円筒状の切欠部７（直径０．３ｍｍ、高さ０．８ｍｍ）が設けられている。その内壁面には切欠メタライズ層９と、さらにその表面に被着されたニッケルメッキ層および金メッキ層が形成され、側面電極を成しており、内部の配線用メタライズ層（図示しない）と導通している。これらの切欠部７は、第２主面６側に偏って形成されている。つまり、第１主面４の外周縁には第２主面６の外周縁と異なり、半円筒状の切欠部７による凹みが存在しない。このため、封止用メタライズ層５は、切欠部７の有無にかかわらず、第１主面４の外周縁近傍まで形成することができる。
【００２８】
このような配線基板１は、次記するようにして製造されるが、封止用メタライズ層５はその焼成収縮率が２５％のものが使用されており、基板１をなすセラミック及びその他の図示しない内部配線などをなすメタライズ層は、焼成収縮率がともに２０％のものが使用されている。なお、このような配線基板１は、後工程でキャビティ２に電子部品が搭載され、その後、図示しない蓋が被せられてメタライズ層５にハンダ付けされ、気密封止される。
【００２９】
さて次にこのような基板１の好適な製法について、図２ないし図５を参照して詳細に説明する。まず、基板１の各セラミック層をなし所定数の基板部分がとれるように形成されたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とするセラミックグリーンシート（厚さ０．２５〜０．３ｍｍ）をそれぞれ製造する。そして、各セラミック層１１、１２、１３に対応する形状に切断、打ち抜きし、封止用メタライズ層や配線層さらには電解メッキ用の共通導体層などのメタライズペーストを印刷する。
【００３０】
メタライズペーストは、最上層をなすセラミックグリーンシートの表面に印刷される封止用メタライズ層５をなすもの以外は、セラミックグリーンシートの焼成収縮率（本形態では２０％）と同じとなるように、例えばＷ（タングステン）：Ｍо（モリブデン）：Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）
＝ ９５：５：３の重量比となるように調製したものを使用した。一方、封止用メタライズ層５をなすように印刷されるメタライズペーストのみ、焼成収縮率が２５％となるように、Ｗ：Ｍо：Ａｌ２Ｏ３を９０：１０：１
の重量比となるように調製したものを使用し、厚さ０．０２〜０．０４ｍｍで印刷した。なお、この封止用メタライズ層５をなすメタライズペーストに含有されるＷ及びＭоは１．０〜２．０μｍの粒径のものを使用した。
【００３１】
こうして製造されたセラミックグリーンシートを積層、圧着して、図２に示す３層のセラミック層１１、１２、１３からなる未焼成セラミック大判３１を製造した。同図中、２５は焼成後、封止用メタライズ層をなすように第１主面２４上に印刷されたメタライズペースト（未焼成封止メタライズ層）である。このような未焼成セラミック大判３１においては、最外側の耳部（枠状部）のみが捨て代となるように、縦横に連続して製品部２１が連なって配置されているのが普通である。また本形態では、耳部（枠状部）のうち最外側の製品部２１との境界寄り部位にも、未焼成封止用メタライズ層２５が同様に印刷・形成されている。
また、第２主面２６側には、未焼成セラミック大判を焼成し、分割した後で切欠部７となるように第２主面２６側に開口して形成された第２主面側凹部２７が、各製品部２１の外周境界線上に形成されている。また、各第２主面側凹部２７の内壁面には、焼成後に凹部メタライズ層１９、分割後に切欠メタライズ層９となる未焼成凹部メタライズ層２９が設けられている。
【００３２】
次にこのような未焼成セラミック大判３１の例えば第１主面側の製品部２１の境界に、縦横に格子状をなすように第１ブレーク溝２８を第１溝形成刃４０（図４参照）を所定深さ（例えば、第１主面側から全厚の４０〜５０％）差し入れて形成する（図３参照）。なお、本実施形態では説明を省略するが、第２主面２６側にも、第１ブレーク溝２８に対応する位置に第２溝形成刃を所定深さ、例えば、第２主面側から全厚の１０〜２０％差し入れることによって第２ブレーク溝を形成するとよい。ただし、第１ブレーク溝２８は、製品部２１相互の境界をなすものであり、第１主面２４では封止用メタライズペースト（層）２５をその幅方向の略中央において切断している。
【００３３】
また、第１ブレーク溝２８を形成する際に第１溝形成刃４０を第２主面側凹部２７の底面を貫通する深さまで差し入れる。この工程によって、内壁面に未焼成凹部メタライズ層２９を有する第２主面側凹部２７は、第２主面２６側に開口するだけでなく、第１主面２４側にも通じた状態になる。具体的には、第２主面側凹部２７の略円形状の底面の略中央に、第１ブレーク溝２８によって、幅０．０５ｍｍ〜０．０８ｍｍの開口（連通部）が形成され、第２主面側凹部２７と第１ブレーク溝２８とが連通している。
【００３４】
具体的には、図４に示すような構造の第１溝形成刃４０を用いて第１ブレーク溝２８を形成する。すなわち、第１溝形成刃４０は、略平行な板状部４１と、刃先角４０°の先端部４２と、１８°のテーパ角を有する中間部４３と、からなる。このような第１溝形成刃４０を第１主面２４側から中間部４３の途中まで未焼成セラミック大判３１に差し入れて（図３参照）、引き抜くことにより、各配線基板領域２１の外周境界線に沿って第１ブレーク溝２８を形成する（図５参照）。
なお、第１主面２４上での第１ブレーク溝２８の幅は約０．２ｍｍであり、第２主面側凹部２７の径よりも小さくされており、その分未焼成封止用メタライズ層２５を幅広に形成できる。
【００３５】
先端部４２は、３０°以上（本実施形態では４０°）の刃先角をなすので、焼成前のスプリングバックおよび焼成時の溶着を有効に防止できる。また、中間部４３は刃先角より小さなテーパ角（５°以上３０°以下、本実施形態では１８°）となっているので、第１溝形成刃４０を深くまで差し入れても第１主面２４上での開口幅があまり広くならないので、封止用メタライズ層５をなす未焼成封止用メタライズ層２５を十分な幅で形成することができる。さらに、５°以上（本実施形態では１８°）のテーパ角を有する中間部４３の途中まで第１溝形成刃４０を差し入れるので、擦り上げずに抜き取ることができ、第１ブレーク溝２８の第１主面２４側の開口近傍にバリが発生するのを防止できる。
なお、本実施形態では、第１ブレーク溝２８（および第２ブレーク溝）を未焼成封止用メタライズ層の印刷・形成後に入れたが、セラミックグリーンシートの成形後、焼成前であれば、未焼成封止用メタライズ層の印刷・形成前にいれてもよい。
【００３６】
次いでこの未焼成セラミック大判３１を焼成し、連結セラミック配線基板（焼成済み大判）とする。このようにして得られた焼成済み大判の各基板部分の境界をなす第１ブレーク溝２８は、開口側が拡張するように変形している。すなわち、焼成後はセラミックの焼成収縮により大判全体としてみると、未焼成セラミック大判３１より略２０％小さく薄くなっている。
【００３７】
一方、この焼成過程では表面の未焼成封止用メタライズ層２５のみ、収縮率が２５％と大きいため、その差の５％分、第１主面側のセラミック層１１の最表面のうち封止用メタライズ層５の存在する各領域では、セラミック層１１の最表面をその面に沿って収縮させるように作用する。未焼成封止用メタライズ層２５の存在する各領域では、これに接するセラミック層１１が未焼成封止用メタライズ層２５の焼成収縮によって表面に沿って縮められる力を受けるため、同表面に沿って圧縮されるように変形する。その変形はセラミック層１１の最表面で最大となる。
【００３８】
焼成過程におけるこうした作用により、未焼成封止用メタライズ層２５が両側に存在する第１ブレーク溝２８には、その溝幅を広げる作用が働くため、その分、従来の溝の開口状態よりも広くなるため、焼成して得られる連結セラミック配線基板５１はその第１ブレーク溝２８が融着又は閉じることが積極的に防止されたものとなる。また、この焼成工程により、未焼成封止用メタライズ層２５、未焼成凹部メタライズ層２９は、封止用メタライズ層５、凹部メタライズ層５９となる。なお、その他の部位については、簡略化のため、焼成前と焼成後について同一符号をもって記載するものとする。
【００３９】
こうして得られた連結セラミック配線基板（焼成基板）５１は、その後、封止用メタライズ層５などに、電解メッキにより、ニッケル（Ｎｉ）メッキ及び金（Ａｕ）メッキをかけることで連結セラミック配線基板（焼成済み大判）として完成する。このメッキ工程においても、第１ブレーク溝２８に融着がなく第２主面側凹部２７との連通が十分に確保されているため、第２主面側凹部２７内においてもメッキ液が十分に流通・循環し、第２主面側凹部２７内壁面のメタライズ層上にニッケルメッキ層、金メッキ層を均一かつ十分な厚さで形成することができる。
【００４０】
次にメッキがかけられた連結セラミック配線基板５１をブレーク溝に沿ってブレークする（折り取る）ことで短冊状とし、さらに、基板１ごととなるようにブレークすることで、図１に示したセラミック製の配線基板１が一度に多数得られる。このブレークにおいては連結セラミック配線基板５１のブレーク溝は、その作業が円滑に行われる。また本形態では耳部（枠状部）のうち、最外側の製品部２１との境界寄り部位にも未焼成封止用メタライズ層２５と同様にメタライズペーストが印刷されていたので、最外側の第１ブレーク溝２８においても融着が効果的に阻止される。すなわち、本形態の配線基板及びその製法によれば、ブレークにおけるカケ等の不具合の発生が防止されるため、製造歩留まりを高めることができる。
【００４１】
なお本発明において、封止用のメタライズ層（ペースト）の組成は、基板をなすセラミックの焼成収縮率を考慮し、溝幅の適切な拡張作用が得られる範囲で、焼成収縮率がセラミックの焼成収縮率より大きくなるように適宜に設定すれば良い。焼成収縮率を大きくするには、モリブデンの含有率を上げることと、含有するモリブデン及びタングステンの粒径を小さくすることが有効である。タングステンよりもモリブデンの方が焼結性がよい（収縮が大きい）こと、粒径の小さい方が焼結性がよいためである。
【００４２】
なお、前記実施形態により製造された連結配線基板には、以下の工程により、表面には金メッキ層は設けず、ニッケルメッキ層のみ形成した状態で封止用メタライズ層５上に封止リングをロウ付けしてもよい。各製品部２１の封止用メタライズ層５に対応した平面視四角枠状のロウ材（銀ろう）のプリフォームを各封止用メタライズ層５上に載置し、加熱・溶融させて、ロウ材を封止用メタライズ層５上に形成する。その後、予めロウ材を被着させた封止用メタライズ層５の上に平面視四角枠状のコバールからなる封止リングを載置し、このような状態で、再度、ロウ材を加熱溶融させ、封止リングのろう付けを完了する。
【００４３】
封止リングのロウ付けを終えた大判１は、シールリングの表面および各配線層の表面にＮｉメッキやＡｕメッキ等のメッキを施した後、各第１ブレーク溝１４に沿って分割され、多数の配線基板（チップキャリア）となる。配線基板は、キャビティ２にＳＡＷフィルタ等の電子部品が搭載された後、シールリングに蓋を接合する等して用いられる。
【００４４】
また、上記実施形態においては、中間部が一つのみの溝形成刃を例示したが、テーパ角の異なる複数の中間部を有する溝形成刃を用いることもできる。たとえば、先端部が４０°、第１中間部が２５°、第２中間部が１８°というように複数の中間部を有する溝形成刃も用いることができる。
【００４５】
さらに、上記したように中間部を有する溝形成刃を用いるのがより好ましいが、必ずしもこれに限定されず、従来と同じく中間部のない溝形成刃を用いることもできる。その場合には、第１主面上での開口幅が大きくなりすぎないように、刃先角を１０°〜３５°程度にするとよい。この場合でも、基板における一方の主面（第１主面）の周囲の封止用メタライズ層をその焼成収縮率が、セラミック製配線基板をなすセラミックの焼成収縮率より大きいものとしたため、その封止用メタライズ層はセラミックよりも大きく縮み、第１ブレーク溝が塞がるのを防止できる。
【００４６】
また、本発明のセラミック製配線基板は、その形状ないし構造に関係なく具体化できるなど、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて適宜設計変更して具体化できる。また、本発明のセラミック製配線基板には、低温焼成のガラスセラミック製のもの、窒化アルミニウムや窒化珪素などのアルミナ以外のセラミック製のものも含むことができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、配線基板の製造における未焼成セラミック大判の焼成過程で、第１ブレーク溝の溝幅を拡張させることができる。したがって、従来のように第１ブレーク溝の融着などに起因する連結セラミック配線基板のメッキ不良やブレーク不良を防止できるため、この種の製法における製造歩留まりの向上が図られる。本発明によれば、水晶振動子などに用いられるリードレスチップキャリアのように小型のセラミック製配線基板の製造において、その効果に著しいものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセラミック製配線基板の実施形態例を封止面側から見た斜視図。
【図２】本発明で用いる未焼成セラミック大判の断面図。
【図３】図２に示す未焼成セラミック大判にブレーク溝を形成する工程を示す説明図。
【図４】図３のブレーク溝形成工程で用いる溝形成刃の先端近傍の断面図。
【図５】本発明に係る連結セラミック配線基板の部分拡大断面図。
【図６】従来のセラミック製配線基板の断面図。
【図７】従来の連結セラミック配線基板の部分拡大断面図。
【図８】従来の他の連結セラミック配線基板の部分拡大断面図。
【図９】従来の他の連結セラミック配線基板の部分拡大断面図。
【符号の説明】
１ セラミック製配線基板
２ 第１主面側凹部（キャビティ）
４ 第１主面
５ 封止用メタライズ層
６ 第２主面
７ 切欠部
９ 切欠メタライズ層
１１、１２、１３ セラミック層
２１ 製品部
２５ 未焼成封止用メタライズ層（メタライズペースト）
２７ 第２主面側凹部
２８ 第１ブレーク溝
２９ 未焼成凹部メタライズ層
３１ 未焼成セラミック大判
４０ 第１溝形成刃
４１ 板状部
４２ 先端部
４３ 中間部
５１ 連結セラミック配線基板
５９ 凹部メタライズ層
【発明の属する技術分野】
本発明は、連結セラミック配線基板の製造方法および配線基板の製造方法に関し、詳しくは、分割後にＳＡＷフィルタ、水晶振動子、トランジスタ、発光素子、ＩＣ等の電子部品を封止するパッケージとして用いられるセラミック製の配線基板（リードレスチップキャリア）となる連結セラミック配線基板の製造方法、およびその連結セラミック配線基板を分割して得られる配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＳＡＷフィルターや発光素子等の小型電子部品を収容するための電子部品収納用の配線基板６１は、図６に示すようにアルミナセラミック等の電気絶縁材料からなり、第１主面（上面）６４中央に電子部品を搭載するための第１主面側凹部（キャビティ）６２、タングステン、モリブデン等の高融点金属粉末からなる配線用メタライズ層、第１主面上に第１主面側凹部６２を包囲して設けられ、上面に金属製蓋体が接合される平面四角枠状の封止用メタライズ層６５とを有し、第１主面側凹部６２内には電子部品の各電極を上記配線用メタライズ層に電気的に接続しつつ電子部品を搭載し、しかる後、封止用メタライズ層６５に金属製蓋体をハンダ等の封止材を介して接合させ、電子部品を気密封止することによって最終製品となる。
【０００３】
このように用いられるセラミック製の配線基板６１は、配線層用や封止用のメタライズ層６５をなすメタライズペースト（インク）の印刷されたアルミナなどからなるセラミックグリーンシートを積層、圧着し、これを焼成して製造されるのが普通である。このような配線基板６１は、通常、生産性を上げるため、数十ないし数百の配線基板部分（製品部）が縦横に繋がった形のセラミックグリーンシートを積層、圧着し、その状態において焼成し、多数の基板が縦横に連なった連結セラミック配線基板８１とし、最終工程でこれを個々の基板単位に分割する（折り取る）ことで大量生産している（図７参照）。
【０００４】
そして、焼成後におけるこのような分割を可能とするため、積層されたセラミックグリーンシート積層体（本明細書におい未焼成セラミック大判という）の段階で、隣接する基板部分相互の境界に第１ブレーク溝７８（以下単に溝ともいう）を入れておくのが普通である（図７参照）。すなわち、溝入りの未焼成セラミック大判を焼成して、封止用メタライズ層６５および配線用メタライズ層の露出表面にニッケルおよび金からなるメッキ層を電解メッキにより順次層着し、第１ブレーク溝７８の形成された連結セラミック配線基板８１とし、第１ブレーク溝７８に沿ってブレーク（分断）して基板単位に個分けするのである。
【０００５】
ところで、セラミック製配線基板６１は、その側面に半径約０．２ｍｍ程度の断面略半円状の切欠部６７が複数形成されており、この切欠部６７の内壁面に設けられた切欠メタライズ層６９を介して配線用メタライズ層が外側面および第２主面６６側に導出されている。したがって、連結セラミック配線基板８１には、分割後に配線基板を実装基板と電気的に接続するための切欠部６７となる断面略円状の第２主面側凹部７７が形成されている。この第２主面側凹部７７はその内周面および底面に凹部メタライズ層７９が形成されており、分割すると断面略半円状の切欠部６７および切欠メタライズ層６９が配線基板の外側面に形成される（特開２０００−６８４１４号公報参照）。
【０００６】
しかしながら、凹部メタライズ層７９の外表面に電解メッキ方法によりニッケルメッキ層および金メッキ層を層着させる場合、第２主面側凹部７７の内表面にある凹部メタライズ層７９は一方が塞がれていて凹部内でのメッキ液の循環が極めて悪いことから、メッキを完全に層着させることができず、凹部メタライズ層７９の表面が露出した状態となってしまう。そのためこの露出部に大気中に含まれる水分が付着すると該水分がニッケルメッキ層および金メッキ層に接触して電解質として働き、ニッケルメッキ層と金メッキ層との間に両金属のエネルギー準位の相違から電流が流れる電気作用を生じてエネルギー準位が低いニッケルメッキ層を徐々に溶出させ、隣接する凹部メタライズ層７９間を短絡させてしまうという欠点が知られている（特開平６−３３２９７号公報参照）。
【０００７】
こうした問題点を解決するために、図８に示すように、第１主面側の第１ブレーク溝８８と第２主面側凹部７７とを連通させ、第２主面側凹部７７内に第１ブレーク溝８８を介してメッキ液を流通させる方法が知られている（特開平９−７４１５１号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第１ブレーク溝と第２主面側凹部とを連通させるためには、図８の連結セラミック配線基板９１に示すように、その分だけ第１ブレーク溝を深く形成する必要がある。第１ブレーク溝を形成するための溝形成刃を深くいれると、溝形成刃の刃先角が大きければ、図８に示すように、第１ブレーク溝８８の第１主面７４上での開口幅が大きくなってしまい、封止用メタライズ層６５が十分な幅をもって形成できないか、配線基板が大型化してしまうという問題が生じる。
【０００９】
また、溝形成刃の刃先角が小さければ、図９に示す連結セラミック配線基板のように、第１ブレーク溝９８の第１主面６４上での開口幅は小さく抑制できるが、焼成前のスプリングバックや焼成時の溶着等（特開２０００−１４１３４４号参照）により第１ブレーク溝９８、特に第１ブレーク溝９８と第２主面側凹部７７との連通部が塞がってしまい、第２主面側凹部７７内でのメッキ不良、ブレーク性悪化等の不具合を引き起こすことがあった。このようなブレーク性の悪化は、セラミック基板の焼成過程での収縮が２０％程度と大きいため、焼成前に入れられた第１ブレーク溝９８の幅が狭くなることなどにも起因するものと考えられる。
【００１０】
従来、こうした問題を解消すべく、そのブレーク溝の幅を大きくしたり、溝（溝底）の角度を大きくしたりして対処していた。ところが、一辺が数ｍｍしかない小さな配線基板の製造では、このような対策には自ずと限界がある。しかも小さな配線基板用の大判ほど、一定間隔における溝数が多くなる。一方、プレスによって入れられたブレーク溝は、溝形成刃を抜いた後でセラミックグリーンシートの弾性によって幾分復元する（閉じる）ように作用することから、配線基板が小さくなるほど溝幅は狭くなりがちであり、ブレーク溝の融着が発生しやすい。
【００１１】
また従来の基板の製造においては、このような問題に加えて次のような問題もあった。セラミック製配線基板のうち、第１主面の周囲にコバール等からなる封止用リング（金属枠）がロウ付けなどにより接着される配線基板は次のようにして製造される。すなわち、焼成後、大判の段階で基板単位の部分の表面の周囲つまりブレーク溝に沿って形成された封止用メタライズ層にメッキをかけ、その後において各基板部分の封止用メタライズ層にロウ材（球状又は棒状等の銀ロウなど）をセットしてシールリングを配置し、これを一括してロウ付けしていた。このリングの配置、ロウ付けにおいては、隣接する基板部分相互の境界はブレーク溝がなすが、リング同士の間隔（空隙）は、ブレーク溝分の微小な間隙しか確保されない。
【００１２】
このように、リング同士の間隔は、ブレーク溝分の微小な間隙であり、しかもその溝幅が狭いことから、ロウ付け時に溶融したロウがブレーク溝に流れ込んで融着したり、同溝でブリッジを形成したり、溝を埋めたりすることがあった。このような状態となると、第１ブレーク溝と第２主面側凹部との連通が確保されなくなり、第２主面側凹部内の凹部メタライズ層へのメッキ層着不良が生じることになる。また、前記したブレーク溝の融着による問題と同様、ブレークに支障がでるため、分割後の製品に欠けなどの不良が発生しがちとなる。そして、こうした問題も小さな配線基板ほど発生しやすい。なお、このような問題の対策としては、リングをブレーク溝からなるべく距離をおいて配置することが考えられる。つまりリング接着面をなす封止用メタライズ層をブレーク溝（基板の外縁）からなるべく離すことで溶融ロウの流れ込みを防ぐというものであるが、一辺が数ｍｍといった小型の基板では、そのような寸法上の余裕はない。したがって、従来こうした小型の基板の製造歩留まりはきわめて低いものであった。
本発明は、こうしたセラミック製配線基板の製造上における問題点を解消することをその目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、第１主面及び第２主面を有し、第１主面側に開口する電子部品搭載用の第１主面側凹部と、前記第１主面上に前記第１主面側凹部を包囲して設けられた未焼成封止用メタライズ層と、第２主面側の各製品部の外周境界線上に第２主面側に開口して設けられ、内壁面に未焼成凹部メタライズ層を有する第２主面側凹部と、を備える製品部と、縦横に連続して連なって配置された複数の製品部のうち最外側の製品部に隣接する耳部と、前記耳部において前記最外側の製品部との境界寄り部位に形成された未焼成封止用メタライズ層と、を備えた未焼成セラミック大判に対し、第１主面側から各製品部の外周境界線に沿って第１溝形成刃を差し入れ、第２主面側凹部と連通する第１ブレーク溝を形成する工程と、上記未焼成セラミック大判を焼成し、第１ブレーク溝に沿って形成された封止用メタライズ層と、第２主面側凹部内に形成された凹部メタライズ層と、を有する連結セラミック配線基板とする焼成工程と、上記封止用メタライズ層上および凹部メタライズ層上にメッキを施すメッキ工程と、を備え、上記未焼成封止用メタライズ層をなすメタライズペーストをその焼成収縮率が、上記未焼成セラミック大判をなすセラミックグリーンシートの焼成収縮率より大きいものとしたことを特徴とする。
【００１４】
本明細書において、メタライズペーストの焼成収縮率とは、メタライズペーストが焼成されるまでの収縮率をいい、また、セラミックグリーンシートの焼成収縮率とは、セラミックグリーンシートが焼成されるまでの収縮率をいうものとする。
【００１５】
このような連結セラミック配線基板の製造方法においては、第１主面側から第１ブレーク溝が入れられた多数個取りの未焼成セラミック大判（以下単に大判とも言う）を焼成し、メッキなどの各工程を経て同溝に沿って分断（いわゆる、チョコレートブレーク）する際には次のようである。このような配線基板の製造においては、大判の焼成工程で各製品部（基板部分）の周囲における未焼成封止用メタライズ層の焼成収縮がセラミックのそれより大きいため、第１ブレーク溝の開口において同溝幅の拡張作用が発揮される。すなわち、焼成過程において封止用ブレーク溝が融着するのを防止する働きをするため、第１ブレーク溝と第２主面側凹部との連通が阻害されたり、ブレーク性が低下したりするのが防止される。
【００１６】
従来のこの種の基板の製造においては、セラミックとメタライズ層の焼成収縮率の差による基板の反り等の変形や内部配線の切断等の不具合の発生を防止するため、配線層や封止面をなすメタライズ層用のメタライズペーストは、その焼成収縮率がセラミックグリーンシートの焼成収縮率と努めて同じとなるように調製されたものが使用されていた。したがって、焼成されることで焼成済み大判はその全体について均一に収縮する。一方、焼成前に入れられるブレーク溝の幅は０．０５〜０．０８ｍｍ程度と微小であり、これも焼成収縮率により同様に狭くなることから第１ブレーク溝は融着を起こし易いと考えられる。
【００１７】
これに対して本発明では、基板における一方の主面（第１主面）の周囲の封止用メタライズ層をその焼成収縮率が、セラミック製配線基板をなすセラミックの焼成収縮率より大きいものとしたため、前記の製法ではその封止用メタライズ層はセラミックよりも大きく縮む。つまり前記の製法では、大判を平面的に見ると第１ブレーク溝の両側の製品部（基板部分）の周囲にある封止用メタライズ層は、焼成過程でそれぞれ未焼成封止用メタライズ層の面に沿って表面のセラミックを圧縮するため、第１ブレーク溝の幅をその開口側を開かせるように作用する。したがって、焼成後は、従来のようにセラミックと同じ焼成収縮率の未焼成封止用メタライズ層を使用した場合に比べると溝の幅が広がるため、融着が防止される。かくして、その後、第２主面側凹部内の凹部メタライズ層へのメッキ層着性が改善され、第１ブレーク溝に沿って個分けする際の不具合の発生が防止される結果、製造歩留まりの向上が図られる。
【００１８】
そして請求項２に記載の発明は、第１主面及び第２主面を有し、第１主面側に開口する電子部品搭載用の第１主面側凹部と、前記第一主面上に第１主面側凹部を包囲して設けられた未焼成封止用メタライズ層と、第２主面側の各製品部の外周境界線上に第２主面側に開口して設けられ、内壁面に未焼成凹部メタライズ層を有する第２主面側凹部と、を備える製品部と、縦横に連続して連なって配置された複数の前記製品部のうち最外側の製品部に隣接する耳部と、前記耳部において前記最外側の製品部との境界寄り部位に形成された未焼成封止用メタライズ層と、を備えた未焼成セラミック大判に対し、第１主面側から各製品部の外周境界線に沿って第１溝形成刃を差し入れ、第２主面側凹部と連通する第１ブレーク溝を形成する工程と、上記未焼成セラミック大判を焼成し、第１ブレーク溝に沿って形成された封止用メタライズ層と、第２主面側凹部内に形成された凹部メタライズ層と、を有する連結セラミック配線基板とする焼成工程と、上記第１主面側凹部を包囲して設けられた封止用メタライズ層に封止リングを接着する接着工程と、上記封止用メタライズ層上および凹部メタライズ層上にメッキを施すメッキ工程と、を備え、上記未焼成封止用メタライズ層をなすメタライズペーストをその焼成収縮率が、上記未焼成セラミック大判をなすセラミックグリーンシートの焼成収縮率より大きいものとしたことを特徴とする。
【００１９】
このような連結セラミック配線基板は、連結セラミック配線基板における各製品部（基板部分）の周囲の封止用メタライズ層、その他メタライズ層にメッキをかけ、その後においてロウ材がセットされ、その後、リングが配置されてロウ付けされ、さらに、所定のメッキをかけた後で個々の基板ごとにブレークされる。したがって、このような基板についても前記製法において、大判の第１ブレーク溝はその開口側が拡張作用を受ける。つまり、隣接する製品部相互の封止リング同士の間隔をなす第１ブレーク溝は、従来技術による場合よりも広がるため、その分、封止リングのロウ付け時においても溶融したロウが第１ブレーク溝に流れて融着したり、第１ブレーク溝と第２主面側凹部との連通部分を塞いだり、ブリッジを形成したりするなどの不具合が生じにくい。
【００２０】
上記のいずれの方法においても、焼成過程で溝幅の拡張作用があるため、第１ブレーク溝が融着し難いし、封止用リングをロウ付けする場合には接着剤（ロウ）がブリッジを形成し難い。したがって、いずれの方法においても、製品部単位とするブレーク時における不具合が回避される。また、第２主面側凹部内へ第１ブレーク溝を介してメッキ液が流通・循環するため、第２主面側凹部内のメタライズ層への電解メッキ層形成も良好に行える。なお、いずれの方法においても、前記セラミックグリーンシートの焼成収縮率を１としたとき、前記メタライズペーストの焼成収縮率が１．０１〜１．３の範囲にあるようにするのが好ましい。
【００２１】
また、前記第１ブレーク溝の前記第１主面上での幅は、前記第２主面側凹部の径よりも小さくすることが好ましい。配線基板の小型化の要請に応えつつ、封止用メタライズ層の幅を最大限確保するには、第１主面上での第１ブレーク溝の開口幅はできるだけ小さくするのが好ましく、具体的には第２主面側凹部の径よりも小さくすることが好ましい。本来、第２主面側凹部を第１主面側まで貫通させずに有底孔とした理由は、第１主面上で封止用メタライズ層を設けるのに十分なスペースを確保するためであるから、特開平９−７４１５１号公報第５図に示すように、第１主面上での第１ブレーク溝の開口幅を第２主面側凹部の径と同等以上にすると、第２主面側凹部を有底孔とした本来の効果が得られなくなってしまう。
【００２２】
さらに、前記第１溝形成刃は、所定の厚さを有する板状部と、所定の刃先角を有する先端部と、上記板状部と先端部との間に位置し、上記先端部の刃先角より小さなテーパ角を有する中間部と、を有するものとするとよい。先端部の刃先角は、第１ブレーク溝の融着を防止するためには、比較的大きい（鈍角）とするのが好ましく、中間部のテーパ角は第１主面上での第１ブレーク溝の開口幅を最小限とするためには、比較的小さくするのが好ましい。
【００２３】
なお、第１ブレーク刃の先端部の刃先角は、スプリングバックおよび溶着を防止するためには、３０°以上が好ましく、３５°以上がより好ましい。また、中間部の角度は、３０°以下が好ましく、２５°以下がより好ましい。
【００２４】
加えて、前記第１ブレーク溝は、前記第１溝形成刃を上記中間部まで差し入れて形成するのが好ましい。第１溝形成刃を板状部（ストレート部）まで差し入れると、第１溝形成刃を引き抜くときに、第１ブレーク溝の側壁を擦り上げてしまい、第１主面上の第１ブレーク溝開口近傍にバリを生じるなどの不具合が発生してしまうからである。なお、ブレーク溝の側壁の擦り上げを防止するためには、中間部の角度は５°以上、さらには１０°以上がより好ましい。
【００２５】
さらに、本発明は、上記した連結セラミック配線基板の製造方法によって製造した連結セラミック配線基板を、前記第１ブレーク溝に沿って各製品部ごとに分割することにより、各配線基板に個分けする配線基板の製造方法を含む。
上記製造方法で得られた連結セラミック配線基板は、第１ブレーク溝での融着が防止されているので、精度良く分割される。しかも、第２主面側凹部内の凹部メタライズ層にも均一にメッキ層が形成されているので、第２主面側凹部を分割して得られた断面略円状の切欠部に耐蝕性に優れた側面電極を形成することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照しつつ説明する。
本実施例で製造されるセラミック製の配線基板１を図１に示す。
このセラミック製の配線基板１は、３．８×３．８×１．１ｍｍの略長方形状をなし、第１主面（上面）４および第２主面（下面）６を有している。配線基板１は、３層の積層構造で矩形板状に形成され、中央には平面視方形で下方に向かって階段状で幅狭となるキャビティー（凹部）２を備えている。そして、配線基板１の第１主面４の周囲には、タングステン、モリブデンなどの高融点金属を主成分とする、封止用メタライズ層５が所定の幅で平面視四角枠状に形成されている。このメタライズ層５には図示はしないがニッケルメッキ層が形成され、さらに最表面には金メッキ層が形成されている。
【００２７】
また、配線基板の側面には、半円筒状の切欠部７（直径０．３ｍｍ、高さ０．８ｍｍ）が設けられている。その内壁面には切欠メタライズ層９と、さらにその表面に被着されたニッケルメッキ層および金メッキ層が形成され、側面電極を成しており、内部の配線用メタライズ層（図示しない）と導通している。これらの切欠部７は、第２主面６側に偏って形成されている。つまり、第１主面４の外周縁には第２主面６の外周縁と異なり、半円筒状の切欠部７による凹みが存在しない。このため、封止用メタライズ層５は、切欠部７の有無にかかわらず、第１主面４の外周縁近傍まで形成することができる。
【００２８】
このような配線基板１は、次記するようにして製造されるが、封止用メタライズ層５はその焼成収縮率が２５％のものが使用されており、基板１をなすセラミック及びその他の図示しない内部配線などをなすメタライズ層は、焼成収縮率がともに２０％のものが使用されている。なお、このような配線基板１は、後工程でキャビティ２に電子部品が搭載され、その後、図示しない蓋が被せられてメタライズ層５にハンダ付けされ、気密封止される。
【００２９】
さて次にこのような基板１の好適な製法について、図２ないし図５を参照して詳細に説明する。まず、基板１の各セラミック層をなし所定数の基板部分がとれるように形成されたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とするセラミックグリーンシート（厚さ０．２５〜０．３ｍｍ）をそれぞれ製造する。そして、各セラミック層１１、１２、１３に対応する形状に切断、打ち抜きし、封止用メタライズ層や配線層さらには電解メッキ用の共通導体層などのメタライズペーストを印刷する。
【００３０】
メタライズペーストは、最上層をなすセラミックグリーンシートの表面に印刷される封止用メタライズ層５をなすもの以外は、セラミックグリーンシートの焼成収縮率（本形態では２０％）と同じとなるように、例えばＷ（タングステン）：Ｍо（モリブデン）：Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）
＝ ９５：５：３の重量比となるように調製したものを使用した。一方、封止用メタライズ層５をなすように印刷されるメタライズペーストのみ、焼成収縮率が２５％となるように、Ｗ：Ｍо：Ａｌ２Ｏ３を９０：１０：１
の重量比となるように調製したものを使用し、厚さ０．０２〜０．０４ｍｍで印刷した。なお、この封止用メタライズ層５をなすメタライズペーストに含有されるＷ及びＭоは１．０〜２．０μｍの粒径のものを使用した。
【００３１】
こうして製造されたセラミックグリーンシートを積層、圧着して、図２に示す３層のセラミック層１１、１２、１３からなる未焼成セラミック大判３１を製造した。同図中、２５は焼成後、封止用メタライズ層をなすように第１主面２４上に印刷されたメタライズペースト（未焼成封止メタライズ層）である。このような未焼成セラミック大判３１においては、最外側の耳部（枠状部）のみが捨て代となるように、縦横に連続して製品部２１が連なって配置されているのが普通である。また本形態では、耳部（枠状部）のうち最外側の製品部２１との境界寄り部位にも、未焼成封止用メタライズ層２５が同様に印刷・形成されている。
また、第２主面２６側には、未焼成セラミック大判を焼成し、分割した後で切欠部７となるように第２主面２６側に開口して形成された第２主面側凹部２７が、各製品部２１の外周境界線上に形成されている。また、各第２主面側凹部２７の内壁面には、焼成後に凹部メタライズ層１９、分割後に切欠メタライズ層９となる未焼成凹部メタライズ層２９が設けられている。
【００３２】
次にこのような未焼成セラミック大判３１の例えば第１主面側の製品部２１の境界に、縦横に格子状をなすように第１ブレーク溝２８を第１溝形成刃４０（図４参照）を所定深さ（例えば、第１主面側から全厚の４０〜５０％）差し入れて形成する（図３参照）。なお、本実施形態では説明を省略するが、第２主面２６側にも、第１ブレーク溝２８に対応する位置に第２溝形成刃を所定深さ、例えば、第２主面側から全厚の１０〜２０％差し入れることによって第２ブレーク溝を形成するとよい。ただし、第１ブレーク溝２８は、製品部２１相互の境界をなすものであり、第１主面２４では封止用メタライズペースト（層）２５をその幅方向の略中央において切断している。
【００３３】
また、第１ブレーク溝２８を形成する際に第１溝形成刃４０を第２主面側凹部２７の底面を貫通する深さまで差し入れる。この工程によって、内壁面に未焼成凹部メタライズ層２９を有する第２主面側凹部２７は、第２主面２６側に開口するだけでなく、第１主面２４側にも通じた状態になる。具体的には、第２主面側凹部２７の略円形状の底面の略中央に、第１ブレーク溝２８によって、幅０．０５ｍｍ〜０．０８ｍｍの開口（連通部）が形成され、第２主面側凹部２７と第１ブレーク溝２８とが連通している。
【００３４】
具体的には、図４に示すような構造の第１溝形成刃４０を用いて第１ブレーク溝２８を形成する。すなわち、第１溝形成刃４０は、略平行な板状部４１と、刃先角４０°の先端部４２と、１８°のテーパ角を有する中間部４３と、からなる。このような第１溝形成刃４０を第１主面２４側から中間部４３の途中まで未焼成セラミック大判３１に差し入れて（図３参照）、引き抜くことにより、各配線基板領域２１の外周境界線に沿って第１ブレーク溝２８を形成する（図５参照）。
なお、第１主面２４上での第１ブレーク溝２８の幅は約０．２ｍｍであり、第２主面側凹部２７の径よりも小さくされており、その分未焼成封止用メタライズ層２５を幅広に形成できる。
【００３５】
先端部４２は、３０°以上（本実施形態では４０°）の刃先角をなすので、焼成前のスプリングバックおよび焼成時の溶着を有効に防止できる。また、中間部４３は刃先角より小さなテーパ角（５°以上３０°以下、本実施形態では１８°）となっているので、第１溝形成刃４０を深くまで差し入れても第１主面２４上での開口幅があまり広くならないので、封止用メタライズ層５をなす未焼成封止用メタライズ層２５を十分な幅で形成することができる。さらに、５°以上（本実施形態では１８°）のテーパ角を有する中間部４３の途中まで第１溝形成刃４０を差し入れるので、擦り上げずに抜き取ることができ、第１ブレーク溝２８の第１主面２４側の開口近傍にバリが発生するのを防止できる。
なお、本実施形態では、第１ブレーク溝２８（および第２ブレーク溝）を未焼成封止用メタライズ層の印刷・形成後に入れたが、セラミックグリーンシートの成形後、焼成前であれば、未焼成封止用メタライズ層の印刷・形成前にいれてもよい。
【００３６】
次いでこの未焼成セラミック大判３１を焼成し、連結セラミック配線基板（焼成済み大判）とする。このようにして得られた焼成済み大判の各基板部分の境界をなす第１ブレーク溝２８は、開口側が拡張するように変形している。すなわち、焼成後はセラミックの焼成収縮により大判全体としてみると、未焼成セラミック大判３１より略２０％小さく薄くなっている。
【００３７】
一方、この焼成過程では表面の未焼成封止用メタライズ層２５のみ、収縮率が２５％と大きいため、その差の５％分、第１主面側のセラミック層１１の最表面のうち封止用メタライズ層５の存在する各領域では、セラミック層１１の最表面をその面に沿って収縮させるように作用する。未焼成封止用メタライズ層２５の存在する各領域では、これに接するセラミック層１１が未焼成封止用メタライズ層２５の焼成収縮によって表面に沿って縮められる力を受けるため、同表面に沿って圧縮されるように変形する。その変形はセラミック層１１の最表面で最大となる。
【００３８】
焼成過程におけるこうした作用により、未焼成封止用メタライズ層２５が両側に存在する第１ブレーク溝２８には、その溝幅を広げる作用が働くため、その分、従来の溝の開口状態よりも広くなるため、焼成して得られる連結セラミック配線基板５１はその第１ブレーク溝２８が融着又は閉じることが積極的に防止されたものとなる。また、この焼成工程により、未焼成封止用メタライズ層２５、未焼成凹部メタライズ層２９は、封止用メタライズ層５、凹部メタライズ層５９となる。なお、その他の部位については、簡略化のため、焼成前と焼成後について同一符号をもって記載するものとする。
【００３９】
こうして得られた連結セラミック配線基板（焼成基板）５１は、その後、封止用メタライズ層５などに、電解メッキにより、ニッケル（Ｎｉ）メッキ及び金（Ａｕ）メッキをかけることで連結セラミック配線基板（焼成済み大判）として完成する。このメッキ工程においても、第１ブレーク溝２８に融着がなく第２主面側凹部２７との連通が十分に確保されているため、第２主面側凹部２７内においてもメッキ液が十分に流通・循環し、第２主面側凹部２７内壁面のメタライズ層上にニッケルメッキ層、金メッキ層を均一かつ十分な厚さで形成することができる。
【００４０】
次にメッキがかけられた連結セラミック配線基板５１をブレーク溝に沿ってブレークする（折り取る）ことで短冊状とし、さらに、基板１ごととなるようにブレークすることで、図１に示したセラミック製の配線基板１が一度に多数得られる。このブレークにおいては連結セラミック配線基板５１のブレーク溝は、その作業が円滑に行われる。また本形態では耳部（枠状部）のうち、最外側の製品部２１との境界寄り部位にも未焼成封止用メタライズ層２５と同様にメタライズペーストが印刷されていたので、最外側の第１ブレーク溝２８においても融着が効果的に阻止される。すなわち、本形態の配線基板及びその製法によれば、ブレークにおけるカケ等の不具合の発生が防止されるため、製造歩留まりを高めることができる。
【００４１】
なお本発明において、封止用のメタライズ層（ペースト）の組成は、基板をなすセラミックの焼成収縮率を考慮し、溝幅の適切な拡張作用が得られる範囲で、焼成収縮率がセラミックの焼成収縮率より大きくなるように適宜に設定すれば良い。焼成収縮率を大きくするには、モリブデンの含有率を上げることと、含有するモリブデン及びタングステンの粒径を小さくすることが有効である。タングステンよりもモリブデンの方が焼結性がよい（収縮が大きい）こと、粒径の小さい方が焼結性がよいためである。
【００４２】
なお、前記実施形態により製造された連結配線基板には、以下の工程により、表面には金メッキ層は設けず、ニッケルメッキ層のみ形成した状態で封止用メタライズ層５上に封止リングをロウ付けしてもよい。各製品部２１の封止用メタライズ層５に対応した平面視四角枠状のロウ材（銀ろう）のプリフォームを各封止用メタライズ層５上に載置し、加熱・溶融させて、ロウ材を封止用メタライズ層５上に形成する。その後、予めロウ材を被着させた封止用メタライズ層５の上に平面視四角枠状のコバールからなる封止リングを載置し、このような状態で、再度、ロウ材を加熱溶融させ、封止リングのろう付けを完了する。
【００４３】
封止リングのロウ付けを終えた大判１は、シールリングの表面および各配線層の表面にＮｉメッキやＡｕメッキ等のメッキを施した後、各第１ブレーク溝１４に沿って分割され、多数の配線基板（チップキャリア）となる。配線基板は、キャビティ２にＳＡＷフィルタ等の電子部品が搭載された後、シールリングに蓋を接合する等して用いられる。
【００４４】
また、上記実施形態においては、中間部が一つのみの溝形成刃を例示したが、テーパ角の異なる複数の中間部を有する溝形成刃を用いることもできる。たとえば、先端部が４０°、第１中間部が２５°、第２中間部が１８°というように複数の中間部を有する溝形成刃も用いることができる。
【００４５】
さらに、上記したように中間部を有する溝形成刃を用いるのがより好ましいが、必ずしもこれに限定されず、従来と同じく中間部のない溝形成刃を用いることもできる。その場合には、第１主面上での開口幅が大きくなりすぎないように、刃先角を１０°〜３５°程度にするとよい。この場合でも、基板における一方の主面（第１主面）の周囲の封止用メタライズ層をその焼成収縮率が、セラミック製配線基板をなすセラミックの焼成収縮率より大きいものとしたため、その封止用メタライズ層はセラミックよりも大きく縮み、第１ブレーク溝が塞がるのを防止できる。
【００４６】
また、本発明のセラミック製配線基板は、その形状ないし構造に関係なく具体化できるなど、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて適宜設計変更して具体化できる。また、本発明のセラミック製配線基板には、低温焼成のガラスセラミック製のもの、窒化アルミニウムや窒化珪素などのアルミナ以外のセラミック製のものも含むことができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、配線基板の製造における未焼成セラミック大判の焼成過程で、第１ブレーク溝の溝幅を拡張させることができる。したがって、従来のように第１ブレーク溝の融着などに起因する連結セラミック配線基板のメッキ不良やブレーク不良を防止できるため、この種の製法における製造歩留まりの向上が図られる。本発明によれば、水晶振動子などに用いられるリードレスチップキャリアのように小型のセラミック製配線基板の製造において、その効果に著しいものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセラミック製配線基板の実施形態例を封止面側から見た斜視図。
【図２】本発明で用いる未焼成セラミック大判の断面図。
【図３】図２に示す未焼成セラミック大判にブレーク溝を形成する工程を示す説明図。
【図４】図３のブレーク溝形成工程で用いる溝形成刃の先端近傍の断面図。
【図５】本発明に係る連結セラミック配線基板の部分拡大断面図。
【図６】従来のセラミック製配線基板の断面図。
【図７】従来の連結セラミック配線基板の部分拡大断面図。
【図８】従来の他の連結セラミック配線基板の部分拡大断面図。
【図９】従来の他の連結セラミック配線基板の部分拡大断面図。
【符号の説明】
１ セラミック製配線基板
２ 第１主面側凹部（キャビティ）
４ 第１主面
５ 封止用メタライズ層
６ 第２主面
７ 切欠部
９ 切欠メタライズ層
１１、１２、１３ セラミック層
２１ 製品部
２５ 未焼成封止用メタライズ層（メタライズペースト）
２７ 第２主面側凹部
２８ 第１ブレーク溝
２９ 未焼成凹部メタライズ層
３１ 未焼成セラミック大判
４０ 第１溝形成刃
４１ 板状部
４２ 先端部
４３ 中間部
５１ 連結セラミック配線基板
５９ 凹部メタライズ層
Claims (6)
- 第１主面及び第２主面を有し、第１主面側に開口する電子部品搭載用の第１主面側凹部と、前記第１主面上に前記第１主面側凹部を包囲して設けられた未焼成封止用メタライズ層と、第２主面側の各製品部の外周境界線上に第２主面側に開口して設けられ、内壁面に未焼成凹部メタライズ層を有する第２主面側凹部と、を備える製品部と、
縦横に連続して連なって配置された複数の製品部のうち最外側の製品部に隣接する耳部と、
前記耳部において前記最外側の製品部との境界寄り部位に形成された未焼成封止用メタライズ層と、
を備えた未焼成セラミック大判に対し、第１主面側から各製品部の外周境界線に沿って第１溝形成刃を差し入れ、第２主面側凹部と連通する第１ブレーク溝を形成する工程と、
上記未焼成セラミック大判を焼成し、第１ブレーク溝に沿って形成された封止用メタライズ層と、第２主面側凹部内に形成された凹部メタライズ層と、を有する連結セラミック配線基板とする焼成工程と、
上記封止用メタライズ層上および凹部メタライズ層上にメッキを施すメッキ工程と、を備え、
上記未焼成封止用メタライズ層をなすメタライズペーストをその焼成収縮率が、上記未焼成セラミック大判をなすセラミックグリーンシートの焼成収縮率より大きいものとしたことを特徴とする連結セラミック配線基板の製造方法。 - 第１主面及び第２主面を有し、第１主面側に開口する電子部品搭載用の第１主面側凹部と、前記第一主面上に第１主面側凹部を包囲して設けられた未焼成封止用メタライズ層と、第２主面側の各製品部の外周境界線上に第２主面側に開口して設けられ、内壁面に未焼成凹部メタライズ層を有する第２主面側凹部と、を備える製品部と、
縦横に連続して連なって配置された複数の前記製品部のうち最外側の製品部に隣接する耳部と、
前記耳部において前記最外側の製品部との境界寄り部位に形成された未焼成封止用メタライズ層と、
を備えた未焼成セラミック大判に対し、第１主面側から各製品部の外周境界線に沿って第１溝形成刃を差し入れ、第２主面側凹部と連通する第１ブレーク溝を形成する工程と、
上記未焼成セラミック大判を焼成し、第１ブレーク溝に沿って形成された封止用メタライズ層と、第２主面側凹部内に形成された凹部メタライズ層と、を有する連結セラミック配線基板とする焼成工程と、
上記第１主面側凹部を包囲して設けられた封止用メタライズ層に封止リングを接着する接着工程と、
上記封止用メタライズ層上および凹部メタライズ層上にメッキを施すメッキ工程と、を備え、
上記未焼成封止用メタライズ層をなすメタライズペーストをその焼成収縮率が、上記未焼成セラミック大判をなすセラミックグリーンシートの焼成収縮率より大きいものとしたことを特徴とする連結セラミック配線基板の製造方法。 - 前記セラミックグリーンシートの焼成収縮率を１としたとき、前記メタライズペーストの焼成収縮率が１．０１〜１．３の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の連結セラミック配線基板の製造方法。
- 前記第１ブレーク溝の前記第１主面上での幅は、前記第２主面側凹部の径よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の連結セラミック配線基板の製造方法。
- 前記第１溝形成刃は、所定の厚さを有する板状部と、所定の刃先角を有する先端部と、上記板状部と先端部との間に位置し、上記先端部の刃先角より小さなテーパ角を有する中間部と、を有し、
前記第１ブレーク溝は、上記第１溝形成刃を上記中間部まで差し入れて形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の連結セラミック配線基板の製造方法。 - 請求項１〜５に記載の連結セラミック配線基板の製造方法によって製造した連結セラミック配線基板を、前記第１ブレーク溝に沿って各製品部ごとに分割することにより、各配線基板に個分けする配線基板の製造方法。
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