JP4484672B2

JP4484672B2 - 多数個取り配線基板

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Publication number: JP4484672B2
Application number: JP2004332202A
Authority: JP
Inventors: 英二宮原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2024-11-16
Also published as: JP2006147659A

Description

本発明は、広面積の母基板に半導体素子や水晶振動子等の電子部品が搭載される複数の配線基板領域が縦横に配列形成されて成る多数個取り配線基板および電子部品が搭載された電子装置に関するものである。

従来、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配線基板は、例えば酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成る絶縁基体の表面に、タングステンやモリブデン等の高融点金属粉末メタライズから成る配線導体が配設されることにより形成されている。

そして、配線基板上に電子部品が搭載されるとともに電子部品の各電極が半田やボンディングワイヤ等の電気的接続手段を介して配線導体に電気的に接続され、この配線基板上に金属やセラミックスから成る蓋体あるいはポッティング樹脂が電子部品を覆うようにして接合されることによって電子部品が気密に封止されて電子装置となる。

ところで、このような配線基板は、近年の電子装置の小型化の要求に伴いその大きさが数ｍｍ角程度の極めて小さなものとなってきている。

そこで、このような小型の配線基板は、その取り扱いを容易なものとするために、また配線基板やこれを使用した電子装置の製造効率を向上させるためにいわゆる多数個取り配線基板の形態で製造されている。

この多数個取り配線基板は、図２に示すように、平板状の広面積の母基板１１の中央部に、各々がその上面に電子部品（図示せず）の搭載部を有するとともに、その搭載部から外周にかけて導出する配線導体１３が被着された略四角形の多数の配線基板領域１２を縦横の並びに一体的に配列形成して成る構造である。そして、各配線基板領域１２の上面に電子部品が搭載され、その各電極と配線導体１３とが電気的に接続された後に、母基板１１が各配線基板領域１２に分割されることによって多数個の電子装置が同時集約的に製造される。
なお、このような多数個取り配線基板においては、配線導体１３が酸化腐食するのを防止するとともに、配線導体１３と電子部品の電極との電気的な接続や、配線導体１３と外部電気回路基板の回路配線との電気的な接続を良好なものとするために、各配線導体１３の露出表面にはめっき金属層、例えば厚みが１〜１０μｍ程度のニッケル（Ｎｉ）めっき層と厚みが０．１〜３μｍ程度の金（Ａｕ）めっき層とが、電解めっき法により順次被着されている。
従来、このような多数個取り配線基板において、配線導体１３の露出表面に電解めっき法によりＮｉめっき層やＡｕめっき層のめっき金属層を被着させるには、母基板１１の各配線基板領域１２に形成した配線導体１３間を電気的に共通に接続しておくとともに、母基板１１の外周部にめっき用共通導体１４を配設しておき、このめっき用共通導体１４から配線基板１２ａの並びの外周に位置する配線導体１３に、めっき用共通導体１４を介して電解めっき用の電流を供給することによって、各配線導体１３の露出表面に電解めっきが行われている。

なお、めっき用共通導体１４へのめっき用電流の供給は、めっき用共通導体１４から母基板１１の外周縁にかけてめっき用端子１５を形成しておき、このめっき用端子１５にめっき用治具（図示せず）を接触させ、電源からめっき用治具およびめっき用端子１５を介してめっき用共通導体１４に所定の電流を通電することにより行なわれている。
特開２０００−１６５００４号公報

しかしながら、近年の電子装置の高密度化により、多数個取り配線基板の各配線基板領域１２に形成された配線導体１３は、その配線幅が狭くなってきており、母基板１１の外周部に形成された配線基板領域１２の配線導体１３と母基板１１の中央部に形成された配線基板領域１２の配線導体１３とにおいて、めっき用端子１５からのそれぞれの導通抵抗の差が大きくなってきている。すなわち、めっき用端子１５から母基板１１の外周部に形成された配線基板領域１２までの導通抵抗に比べて、めっき用端子１５から母基板１１の中央部に形成された配線基板領域１２までの導通抵抗が極めて大きくなってきている。そのため、各配線基板領域１２の配線導体１３に流れる電流量の差も大きなものとなり、各配線基板領域１２の配線導体１３に被着されるめっき金属層の厚みが母基板１１の外周部と中央部とで大きくばらついてしまう傾向にある。そのため、各配線導体１３間で電気特性、ボンディング性、耐食性等のばらつきが発生しやすいという問題点を有していた。なお、めっき金属層の厚みばらつきは、めっき金属層の色調ばらつきとして表れる。

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、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母基板において、母基板の各配線導体に、電解めっき法によりめっき金属層を均一に被着させることが可能な多数個取り配線基板および電子装置を提供することにある。

本発明の多数個取り配線基板は、絶縁材料からなる母基板と、該母基板に形成され、それぞれ複数の配線基板領域を有する複数の配線基板領域群と、前記母基板の外周部に形成され、めっき用電圧が印加されるめっき用端子と、前記母基板の外周部に前記複数の配線基板領域群を取り囲むように形成され、前記めっき用端子に電気的に接続された第１のめっき用共通導体と、前記母基板の前記複数の配線基板領域群の間に形成され、前記第１のめっき用共通導体に電気的に接続された第２のめっき用共通導体と、前記複数の配線基板領域の各々に形成され、前記第１のめっき用共通導体および前記第２のめっき用共通導体に電気的に接続された配線導体とを備えており、前記めっき用端子は、四角形状の前記母基板の対向する一対の辺に形成され、前記第２のめっき用共通導体は、前記母基板の中央部を横切って前記一対の辺と垂直な方向に延びる第１の領域と、前記母基板の中央部を横切って前記一対の辺と平行な方向に延びる第２の領域とを有し、該第２の領域の幅が前記第１の領域の幅より大きい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、母基板の外周部に複数の配線基板領域群を取り囲むように形成され、めっき用端子に電気的に接続された第１のめっき用共通導体と、母基板の複数の配線基板領域群の間に形成され、第１のめっき用共通導体に電気的に接続された第２のめっき用共通導体と、複数の配線基板領域の各々に形成され、第１のめっき用共通導体および第２のめっき用共通導体に電気的に接続された配線導体とを備えている。本発明はこのような構成により、めっき用端子から母基板の中央部に形成された配線基板領域の配線導体までの導通抵抗と、めっき用端子から母基板の外周部に形成された配線基板領域の配線導体までの導通抵抗との差を低減させることができる。そして、導通抵抗の差を低減させることにより、母基板の中央部と母基板の外周部とにおけるめっき厚のばらつきを低減させることができ、配線導体間での電気特性のばらつき等を低減させることが可能となる。

また、本発明の多数個取り配線基板によれば、めっき用端子は、四角形状の母基板の対向する一対の辺に形成され、第２のめっき用共通導体は、母基板の中央部を横切って一対の辺と垂直な方向に延びる第１の領域と、母基板の中央部を横切って一対の辺と平行な方向に延びる第２の領域とを有し、この第２の領域の幅が第１の領域の幅より大きいことにより、めっき用端子から母基板の中央部に形成された配線基板領域の配線導体までの導通抵抗と、めっき用端子から母基板の外周部に形成された配線基板領域の配線導体までの導通抵抗との差を低減させることができ、各配線基板領域の配線導体間のめっき金属層の厚みばらつきを低減させ、配線導体間での電気特性のばらつき等をさらに低減させることができる。

次に、本発明の多数個取り配線基板を添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の多数個取り配線基板の構造を示す平面図である。

本発明の多数個取り配線基板は、母基板１と、母基板１に形成され複数の配線基板領域２を有する複数の配線基板領域群７ａ〜７ｄと、母基板１の外周部に形成されためっき用端子５と、複数の配線基板領域群７ａ〜７ｄを取り囲むように形成された第１のめっき用共通導体４と、複数の配線基板領域群７ａ〜７ｄの間に形成された第２のめっき用共通導体６と、複数の配線基板領域２の各々に形成された配線導体３とを備えている。

母基板１は、例えば、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等の電気絶縁材料から成る四角形状の平板である。

母基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成る場合であれば次のようにして製造される。まず、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および溶剤を添加混合して泥漿状とし、これをドクターブレード法によりシート状に成形して複数枚のセラミックグリーンシートを得る。そして、これらセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し、上下に積層する。最後に、この積層体を還元雰囲気中において約１６００℃の温度で焼成することによって母基板１が製造される。

配線基板領域２は、個片化されることによりそれぞれが配線基板となる領域である。本発明の多数個取り配線基板においては、複数の配線基板領域２によりそれぞれの配線基板領域群７ａ〜７ｄが構成されている。図１に示した多数個取り配線基板は、４つの配線基板領域群７ａ〜７ｄが形成されている。配線基板領域２は、上面に、電子部品（図示せず）の電極がボンディングワイヤや半田等を介して接続される配線導体３が形成されている。隣り合う配線基板領域２の配線導体３同士が電気的に接続されている。

なお、配線導体３の露出表面には、配線導体３が酸化腐食することを防止するとともに、ボンディングワイヤのボンディング性や、半田の濡れ性等を向上させるために、めっき金属層（例えば厚みが１〜１０μｍ程度のＮｉめっき層と厚みが０．１〜３μｍ程度のＡｕめっき層）が電解めっき法により被着されている。

第１のめっき用共通導体４は、四角枠形状であり、めっき用端子５に電気的に接続されている。図１に示した多数個取り配線基板において、第１のめっき用共通導体４は、４つの配線基板領域群７ａ〜７ｄを取り囲むように、母基板１の外周部に形成されている。この第１のめっき用共通導体４は、各配線基板領域２に形成された配線導体３に電気的に接続されている。

めっき用端子５は、めっき用電圧が印加される端子である。めっき用端子５は、多数個取り配線基板に電流を供給する供給口として機能し、母基板１に少なくとも１箇所設けておく必要がある。図１に示した多数個取り配線基板において、めっき用端子５は、対向する一対の辺８ａ，８ｂにそれぞれ２箇所ずつ形成されている。

第２のめっき用共通導体６は、４分割された配線基板領域群７ａ〜７ｄのそれぞれの間に形成されている。図１に示した多数個取り配線基板において、第２のめっき用共通導体６は、配線基板領域群７ａ〜７ｄの間に十文字状に形成されている。この第２のめっき用共通導体６は、各配線基板領域２に形成された配線導体３に電気的に接続されている。

また、第２めっき用共通導体６は、第１のめっき用共通導体４から配線基板領域２の配線導体３に電流がスムーズかつ均一に供給されるように、複数の配線基板領域群７ａ〜７ｄそれぞれの面積を均一とするように設けておくと良い。

めっき用端子５をめっき用治具（図示せず）に接続することにより、電源からめっき用治具、めっき用端子５の電流経路が形成され、第１のめっき用共通導体４および第２のめっき用共通導体６を経て各配線導体３にめっき用の電流が供給され、この電流によりめっき液中のＮｉやＡｕなどのめっき金属層が配線導体３の露出表面に被着される。

なお、各配線導体３間のめっき金属層の厚みばらつきはその厚みにおける最小値に対する最大値の比率が一般的に要求される１．５倍以下となるように形成されている。これにより、配線導体３間での電気特性のばらつき等を防止できる。

また、これら配線導体３、第１のめっき用共通導体４、めっき用端子５、第２のめっき用共通導体６は、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属粉末メタライズから形成されている。これらの構成が、例えばタングステンメタライズから成る場合であれば、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用のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法を用いて所定のパターンに印刷塗布しておき、これを母基板１用のセラミックグリーンシート積層体とともに焼成することによって母基板１の所定位置に所定パターンに形成される。

本発明の多数個取り配線基板は、母基板１の外周部に複数の配線基板領域群７ａ〜７ｄを取り囲むように形成され、めっき用端子５に電気的に接続された第１のめっき用共通導体４と、母基板１の複数の配線基板領域群７ａ〜７ｄの間に形成され、第１のめっき用共通導体４に電気的に接続された第２のめっき用共通導体６と、複数の配線基板領域２の各々に形成され、第１のめっき用共通導体４および第２のめっき用共通導体６に電気的に接続された配線導体３とを備えている。本発明の多数個取り配線基板は、このような構成により、めっき用端子５から母基板１の中央部に形成された配線基板領域２の配線導体３までの導通抵抗と、めっき用端子５から母基板１の外周部に形成された配線基板領域２の配線導体３までの導通抵抗との差を低減させることができる。そして、導通抵抗の差を低減させることにより、母基板１の中央部と母基板１の外周部におけるめっき厚のばらつきを低減させることができ、母基板１に形成された各配線導体３間での電気特性のばらつき等を低減させることが可能となる。

また、本発明の多数個取り配線基板は、めっき用端子５は、四角形状の母基板１の対向する一対の辺８ａ，８ｂに形成され、第２のめっき用共通導体６は、母基板１の中央部を横切って一対の辺８ａ，８ｂと垂直な方向に延びる第１の領域６ａと、母基板１の中央部を横切って一対の辺８ａ，８ｂと平行な方向に延びる第２の領域６ｂとを有し、この第２の領域６ｂの幅が第１の領域６ａの幅より大きい。このような構成により、めっき用端子５から母基板１の中央部に形成された配線基板領域２の配線導体３までの導通抵抗と、めっき用端子５から母基板１の外周部に形成された配線基板領域２の配線導体３までの導通抵抗との差をさらに低減させることができ、めっき金属層の厚みばらつきを低減し、母基板１の外周部の配線導体３および母基板１の中央部の配線導体３間の電気特性のばらつき等を低減させることができる。

また、めっき用端子５が対向する一対の辺に形成されているとともに、第２のめっき用共通導体６ｂは、各配線基板領域群７ａ〜７ｄが同じ面積となるように形成されていることが好ましい。このような構成により、めっき用端子５から各配線基板領域２までの電流経路の長さが短くなり、母基板１の外周部の配線導体３および母基板１の中央部の配線導体３間の導通抵抗の差を低減して、めっき金属層の厚みばらつきを低減させることができる。

また、めっき用端子５は、対向する一対の辺にそれぞれ対向するように形成することが好ましい。これにより、めっき用端子５から各配線導体３までの導通抵抗の差をより小さなものとすることができる。

また、第１のめっき用共通導体４から第２のめっき用共通導体６を経て配線導体３に供給されるめっき用の電流量のばらつきを小さくするため、第１のめっき用共通導体４および第２のめっき用共通用導体６の各々の長さや幅、および厚みの寸法を、第２のめっき用共通導体６の方が第１のめっき用共通導体４より導通抵抗が小さくなるように調整してもよい。なお、第１のめっき用共通導体４および第２のめっき用共通導体６の幅は、第１のめっき用共通導体４および第２のめっき用共通導体６となる金属ペーストを印刷するためのスクリーン印刷用の製版の開口孔の幅を変化させること等により調整する。

また、第１のめっき用共通導体４および第２のめっき用共通導体６は、その幅が０．２ｍｍ未満では安定して配線導体３に電流を供給することが難しく、３．０ｍｍを超えると、幅が広くなりすぎるため、母基板１を大型化してしまうとともに、第２のめっき用共通導体６となる金属ペーストを複数の配線基板領域群７ａ〜７ｄの間に印刷すると、配線基板領域２を多数形成して製造することが設計上困難となる。従って、第１のめっき用共通導体４と第２のめっき用共通導体６は、その幅を０．２〜３．０ｍｍの範囲とすることが好ましい。

なお、めっき用端子５から第１のめっき用共通導体４を経て第２のめっき用共通導体６の第１の領域６ａまたは第２の領域６ｂとの間の導通抵抗が同じとなるようにするために、第２のめっき用共通導体６の幅が、上記０．２〜３．０ｍｍの範囲を外れるような場合は、その幅を範囲内とするために、第２のめっき用共通導体６の長さを短く、その厚みを厚くするとともに、第２の領域６ｂの方が第１の領域６ａの導通抵抗より小さくなるように調整してもよい。第１めっき用共通導体４および第２のめっき用共通導体６の厚みを調整する場合、めっき用端子５に近いほど、その厚みを薄くして調整すればよい。

なお、第１のめっき用共通導体４および第２のめっき用共通導体６の厚みは金属ペーストの印刷厚みにより調整するが、１０μｍ未満または３０μｍを超えると、金属ペーストを均一な厚みで安定して印刷することが難しくなる。従って、第１のめっき用共通導体４および第２のめっき用共通導体６の厚みは１０〜３０μｍの範囲とすることが望ましい。そのため、厚みが１０〜３０μｍの範囲を外れるような場合は、その厚みを範囲内とするために、その厚みを範囲内とするために、第２のめっき用共通導体６の長さを短く、その幅を広くするとともに、第２のめっき用共通導体６の方が第１のめっき用共通導体４の導通抵抗より小さくなるように調整することが好ましい。

また、母基板１は、あらかじめ、母基板１の表面に分割溝を形成しておき、この分割溝に沿って分割することにより各配線基板領域２となる。なお、母基板１の分割は、ダイシング加工等により行なわれる。

本発明の多数個取り配線基板は、めっき用端子５をめっき用電源に接続することによって、各配線導体３に電解めっきによるめっき金属層を被着させ、しかる後、各配線基板領域２に電子部品を搭載するとともに、この電子部品の電極と配線導体３とを半田やボンディングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的に接続し、最後に、各配線基板領域２の上に金属やセラミックスから成る蓋体やポッティング樹脂を接合し、その後、母基板１を配線基板領域２ごとに分割することにより、多数個の電子装置を同時集約的に製造される。

本発明の多数個取り配線基板の実施例を以下に説明する。図２の平面図に示すような内側寸法の長辺が９０ｍｍ、短辺が６０ｍｍの第１のめっき用共通導体４で１５００個の配線基板領域２を取り囲むように形成した従来の実施形態である母基板１の試料Ｎｏ．１と、図１の平面図に示すような第１のめっき用共通導体４で取り囲まれた領域を第２のめっき用共通導体６によって均一に４分割して配線基板領域群７ａ〜７ｄを形成した本発明の実施形態である母基板１の試料Ｎｏ．２の２種類を製造した。

なお、各評価用試料に使用した母基板１の外形寸法は、長辺が１００ｍｍ、短辺が７０ｍｍの四角形状であり、厚みが１．０ｍｍの酸化アルミニウム質焼結体とした。めっき用電圧が印加されるめっき用端子５は、母基板１の一対の短辺ごとに２個ずつ形成し、その各短辺のめっき用端子間の距離は６０ｍｍとして第１のめっき用共通導体４に近接するように形成した。また、第１のめっき用共通導体４の幅は０．５ｍｍとし、第２のめっき用共通導体６の幅は２．０mmとした。

そして、母基板１をＮｉめっき浴に浸漬した後、電流密度０．５Ａ／ｄｃｍ^２で３０分間流した後、評価試料ごとに図１および図２に示すようなめっき用端子５近傍の配線基板領域２の配線導体３と母基板１の中央部近傍の配線基板領域２配線導体３において、５箇所の測定部位（図１のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ、の５箇所、および図２のＡ’，B’，Ｃ’，Ｄ’，Ｅ’の５箇所を示す）を選択して導通抵抗とＮｉめっき厚みを測定した。そして、この分野において一般的に基準とされているめっき厚みを考慮して、それぞれの評価試料につきＮｉめっき厚みの最小値に対する最大値の比率が１．５倍以下のものを良（○）、１．５倍を超えるものを不良（×）として評価した。

表１より、試料Ｎｏ．１においては、母基板１の中央部に形成された配線導体３のめっき用端子５からの導通抵抗は、めっき用端子５近傍の配線導体３の導通抵抗と比較して、４．９倍の導通抵抗を示し、試料２においては、１．３倍の導通抵抗を示した。

また、Ｎｉめっき層の厚みは、試料１においては、Ｎｉめっき層の最小値に対する最大値の比率が１．５倍を超えてしまい評価としては不良となったが、試料Ｎｏ．２においては１．２倍となり、Ｎｉめっき層の厚みばらつきを有効に防止できていた。

このように、本発明の多数個取り配線基板は、母基板１の複数の配線基板領域群７ａ〜７ｄの間に形成され、第１のめっき用共通導体４に電気的に接続された第２のめっき用共通導体６により、導通抵抗、およびめっき金属層の厚みばらつきを小さくすることができる。

本発明の多数個取り配線基板の構造を示す平面図である。従来の多数個取り配線基板の構造を平面図である。

符号の説明

１・・・・・・・母基板
２・・・・・・・配線基板領域
３・・・・・・・配線導体
４・・・・・・・第１のめっき用共通導体
５・・・・・・・めっき用端子
６・・・・・・・第２のめっき用共通導体
６ａ・・・・・・第２のめっき用共通導体における第１の領域
６ｂ・・・・・・第２のめっき用共通導体における第２の領域
７ａ〜７ｄ・・・・・・配線基板領域群
８ａ，８ｂ・・・・・・対向する一対の辺

Claims

絶縁材料からなる母基板と、該母基板に形成され、それぞれ複数の配線基板領域を有する複数の配線基板領域群と、前記母基板の外周部に形成され、めっき用電圧が印加されるめっき用端子と、前記母基板の外周部に前記複数の配線基板領域群を取り囲むように形成され、前記めっき用端子に電気的に接続された第１のめっき用共通導体と、前記母基板の前記複数の配線基板領域群の間に形成され、前記第１のめっき用共通導体に電気的に接続された第２のめっき用共通導体と、前記複数の配線基板領域の各々に形成され、前記第１のめっき用共通導体および前記第２のめっき用共通導体に電気的に接続された配線導体とを備えており、前記めっき用端子は、四角形状の前記母基板の対向する一対の辺に形成され、前記第２のめっき用共通導体は、前記母基板の中央部を横切って前記一対の辺と垂直な方向に延びる第１の領域と、前記母基板の中央部を横切って前記一対の辺と平行な方向に延びる第２の領域とを有し、該第２の領域の幅が前記第１の領域の幅より大きいことを特徴とする多数個取り配線基板。