JP4493481B2 - 多数個取り配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子や圧電素子等の電子部品が搭載される電子部品収納用パッケージとなる配線基板領域が縦横に配列形成されてなる多数個取り配線基板、電子部品収納用パッケージおよび電子装置に関するものである。

近年、半導体素子および圧電素子のように異なる機能を備えた複数の電子部品が単一パッケージに実装されて成る電子装置が、各種電子機器に多用されるようになってきている。例えば、携帯電話等の電子機器においては、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）のように、水晶振動子と半導体素子とが単一パッケージに搭載された水晶発振器が広く利用されている。

このような電子部品収納用パッケージおよび電子装置は、例えば、図３に示すような構造となっている。図３（ａ）は、従来の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の構造を示す下面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した電子部品収納用パッケージおよび電子装置のＸ−Ｘ’線における断面図である。従来の電子部品収納用パッケージは、絶縁基体３０１の上面に圧電素子３２０等の電子部品が収容される第１の凹部３０４が形成され、絶縁基体３０１の下面に半導体素子３２１やコンデンサ３２２等が収容される第２の凹部３０５が形成されている。第１の凹部３０４および第２の凹部３０５は、枠状の壁部に囲まれている。

なお、このような電子部品収納用パッケージは、通常、多数個取り配線基板の形態で製作されている。
特開２００２−１４１４６６号公報

しかしながら、図３に示した従来の電子部品収納用パッケージにおいては、第２の凹部３０５に収容される半導体素子３２１およびコンデンサ３２２等が搭載される領域の面積を維持しつつ小型化を図ることは困難であった。特に、電子装置の多機能化に応じて、パッケージに搭載される電子部品の個数が増加する傾向にあり、これら電子部品の搭載領域の面積を維持しつつ小型化を図ることは重要な課題となっている。

ここで、このような課題に対して、第２の凹部３０５を取り囲む枠部の一部が取り除かれた構造の電子部品収納用パッケージが提案されているが、このようなパッケージを従来と同様の多数個取り配線基板の形態で製作すると、母基板の剛性が著しく低下し、母基板を各電子部品収納用パッケージに分割するときにバリや欠けが発生する可能性がある。

また、このような多数個取り配線基板を、セラミックグリーンシートの積層体を焼成して製作するときに、セラミックグリーンシートの積層体としての剛性が著しく低下し、焼成前にセラミックグリーンシートの積層体が変形する可能性があるという問題点があった。また、積層体の凹部の周囲における焼成時の収縮率の違いにより、焼成後に母基板に反りが発生する可能性があるという問題点もあった。

本発明は、このような従来の技術における問題点に鑑にて提案されたものであり、その目的は、電子部品の搭載領域の面積を維持しつつ小型化を図るとともに、反りの発生を低減させた多数個取り配線基板、電子部品収納用パッケージ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、複数の配線基板領域と複数のダミー領域とがそれぞれ千鳥格子状に配列形成された母基板と、該母基板の一方の面の前記複数の配線基板領域の各々に形成された第１の凹部と、前記母基板の他方の面の前記複数の配線基板領域の各々に形成された第２の凹部とを備え、前記第２の凹部は、前記配線基板領域に隣接する前記ダミー領域に延出して形成されており、前記配線基板領域と前記ダミー領域との境界を跨ぐ部分において、前記配線基板領域から前記ダミー領域に向けて幅が漸次狭くなるように形成されており、前記ダミー領域における幅の狭まり率に比べて、前記配線基板領域における幅の狭まり率の方が急であ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、上記構成において、前記母基板の前記一方の面の前記複数のダミー領域の各々に、前記第１の凹部と同じ大きさおよび同じ深さのダミー凹部が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、上記各構成において、前記配線基板領域と前記ダミー領域との境界に分割溝が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は、複数の配線基板領域と複数のダミー領域とがそれぞれ千鳥格子状に配列形成された母基板と、母基板の他方の面の複数の配線基板領域の各々に形成された第２の凹部とを備え、第２の凹部は、配線基板領域に隣接するダミー領域に延出して形成されていることにより、電子部品の搭載領域の面積を維持しつつ小型化を図ることができるとともに、反りの発生を低減させることが可能となる。

すなわち、本発明の多数個取り配線基板は、各電子部品収納用パッケージに個片化すると、第２の凹部がダミー領域に隣接した部位において開放された構造となり、電子部品の搭載領域の面積を大きく確保することができる。そのため、電子部品の個数が増加したとしてもパッケージを小型化させることができる。

また、配線基板領域とダミー領域とは千鳥格子状に配列されているので、他方の面の凹部の側面が開放された部位では、すぐ隣にダミー領域が存在するので、母基板の剛性を向上させることができ、母基板を配線基板領域毎に分割するときに、剛性の不足に起因するバリや欠けの発生を低減させることができる。

また、母基板となるセラミックグリーンシートの積層体の状態においても、ダミー領域による補強作用により、積層体としての剛性が向上され、積層体の変形を低減させることが可能となる。また、凹部を囲む枠部がある部分と無い部分との焼成時の収縮率の違いを、ダミー領域の介在により緩和させることができ、母基板に反りが発生する可能性を低減させることができる。

また、本発明の多数個取り配線基板は、母基板の一方の面の複数のダミー領域の各々に、第１の凹部と同じ大きさおよび同じ深さのダミー凹部が形成されていることにより、ダミー領域における焼成時の収縮率を、配線基板領域における収縮率に近いものとすることができ、母基板となるセラミックグリーンシートの積層体の収縮率を全面において揃えて母基板の反りをより一層低減させることができる。

また、本発明の多数個取り配線基板は、第２の凹部が、配線基板領域とダミー領域との境界を跨ぐ部分において、配線基板領域からダミー領域に向けて幅が漸次狭くなるように形成されており、ダミー領域における幅の狭まり率に比べて、配線基板領域における幅の狭まり率の方が急であることにより、配線基板領域とダミー領域との境界において、ダミー領域に接する配線基板領域の側面部分の剛性を向上させることができる。よって、母基板を各配線基板領域に分割する際に、バリやカケ等が発生する可能性を低減させることができる。また、第２の凹部は、ダミー領域における幅の狭まり率に比べて、配線基板領域における幅の狭まり率の方が急であることにより、配線基板領域とダミー領域との境界に近い部位において、支持部の幅を大きく取ることができる。

また、第２の凹部が配線基板領域の外縁に向けて漸次狭くなるように形成されていることにより、外部接続パッドの形成領域を広くすることができ、電子装置と外部電気回路基板との接合面積を大きく確保することができ、外部電気回路基板との接続の信頼性を向上させることができる。

また、本発明の多数個取り配線基板は、配線基板領域とダミー領域との境界に分割溝が形成されていることにより、多数個取り配線基板の分割を容易に行うことができる。

また、本発明の多数個取り配線基板から得られる電子部品収納用パッケージは、本発明の多数個取り配線基板が配線基板領域ごとに分割されることにより個片化されたことにより、電子部品の搭載領域の面積を維持しつつ小型化を図るとともに、信頼性の高い電子部品収納用パッケージを提供することができる。

また、本発明の多数個取り配線基板から得られる電子部品収納用パッケージは、第１の凹部に圧電素子が収納されるとともに蓋体で気密封止され、第２の凹部に半導体素子が収納されるとともに樹脂材料により封止され、第１の凹部および第２の凹部の内側から外側に配線導体が導出されていることにより、圧電素子の気密封止性に優れ、かつ半導体素子の保持性に優れるとともに、小型の電子装置を実現できる電子部品収納用パッケージを提供することができる。

本発明の多数個取り配線基板から得られる電子装置は、本発明の多数個取り配線基板から得られる電子部品収納用パッケージと、電子部品収納用パッケージの第１の凹部に搭載された圧電素子と、電子部品収納用パッケージの第２の凹部に搭載された半導体素子とを備えていることにより、小型でかつ信頼性の高い電子装置を提供することができる。

本発明の多数個取り配線基板について添付の図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の多数個取り配線基板の構造を示す下面図であり、図１（ｂ）はその上面図である。

本発明の多数個取り配線基板は、複数の配線基板領域１０２および複数のダミー領域１０３が形成された母基板１０１と、母基板１０１に形成された第１の凹部１０４および第２の凹部１０５とを備えている。

母基板１０１は、絶縁材料からなり、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，ガラスセラミックス焼結体等のセラミック材料により形成されている。

母基板１０１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば次のようにして形成される。まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化カルシウム等の原料粉末を有機溶剤，バインダ等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を得る。そして、このセラミックグリーンシートのうち必要なものに第１の凹部１０４や第２の凹部１０５となる開口部を打ち抜き等により形成し、開口部を形成したセラミックグリーンシートが表層に位置するようにして複数のセラミックグリーンシートを順次積層する。そして、このセラミックグリーンシートの積層体を焼成することにより、母基板１０１が形成される。

複数の配線基板領域１０２と複数のダミー領域１０３とは、母基板１０１にそれぞれ千鳥格子状に配置形成されている。すなわち、配線基板領域１０２の周囲には、ダミー領域１０３が配置されている。図１に示した多数個取り配線基板において、ダミー領域１０３は、四角形状の配線基板領域１０２の各辺に配置されている。

このように、配線基板領域１０２とダミー領域１０３とがそれぞれ千鳥格子状に配列されていることにより、第２の凹部１０４が形成された配線基板領域１０２の隣にはダミー領域１０３が存在するので、母基板１０１の剛性を向上させることができ、母基板１０１を配線基板領域１０２（およびダミー領域１０７）毎に分割するときに、バリや欠けが発生する可能性を低減させることができる。

また、母基板１０１となるセラミックグリーンシートの積層体の状態においても、ダミー領域１０３による補強作用により、積層体としての剛性が向上され、積層体が変形してしまう可能性を低減させることができる。また、第２の凹部１０５の周囲における焼成時の収縮率の違いを、ダミー領域１０３により緩和させることができ、母基板１０１に反りが発生する可能性を低減させることができる。

第１の凹部１０４は、母基板１０１の一方の面の複数の配線基板領域１０２の各々に形成されている。図１に示した多数個取り配線基板において、第１の凹部１０４は、母基板１０１の上面に形成されている。また、図１に示した多数個取り配線基板において、第１の凹部１０４は、配線基板領域１０２の外周部に枠部を残すように配線基板領域１０２の中央部に形成されている。

この第１の凹部１０４には、電子部品のうち、水晶振動子等の機械的な振動を正常に行なわせる必要があるものや、光半導体素子等の透光可能な状態で封止する必要があるもの等、中空に気密封止する必要があるものが収容される。第１の凹部１０４を塞ぐようにして、母基板１０１の各配線基板領域１０２の一方の面（上面）に蓋体が取着されることにより、蓋体と母基板１０１（各配線基板領域１０２）とで形成される容器の内部に電子部品が気密封止される。

第２の凹部１０５は、母基板１０１の他方の面の複数の配線基板領域１０２の各々に形成されている。図１に示した多数個取り配線基板において、第２の凹部１０５は、母基板１０１の下面に形成されている。また、第２の凹部１０５は、配線基板領域１０２に隣接するダミー領域１０３に延出して形成されている。図１に示した多数個取り配線基板において、第２の凹部１０５は、配線基板領域１０２の左右の辺側に形成されたダミー領域１０３にそれぞれ延出するように形成されている。

第２の凹部１０５がダミー領域１０７に延出されていることにより、母基板１０１が配線基板領域１０２に個片化された場合に、第２の凹部１０３を取り囲む枠部の一部が取り除かれて、第２の凹部１０５は側面方向に開放された構造となる。すなわち、個片化された配線基板領域１０２において、第２の凹部１０５は、配線基板領域１０２の上下の辺に形成された壁状の支持部１０６により挟まれ、配線基板領域１０２の左右の辺側がそれぞれ開放された構造となる。

本発明の多数個取り配線基板は、このような構成により、配線基板領域１０２の左右の辺において第２の凹部１０５が外縁まで達している分だけ、母基板１０１の下面における電子部品の搭載領域を大きく確保することができ、電子部品の搭載領域の面積を維持しつつ、パッケージの小型化を図ることが可能となる。

この第２の凹部１０５には、電子部品のうち、半導体素子，コンデンサ，インダクタ，抵抗器等、必ずしも中空に気密封止する必要のないものが収容される。第２の凹部１０５には、必要に応じて半導体素子等を封止する樹脂（図示せず）が設けられる。

なお、ダミー領域１０３に延出している第２の凹部１０５の端部と、配線基板領域１０２およびダミー領域１０３の境界との距離は、配線基板領域１０２毎に母基板１０１を分割するときの分割位置のずれを考慮して、２００μｍ以上であることが好ましい。

ここで、図１に示した多数個取り配線基板において、母基板１０１の下面の各配線基板領域１０２の対向する２辺に形成された支持部１０４は、第２の凹部１０５の底面に搭載される電子部品を取り囲み、電子部品を樹脂材料により固着させる際の側壁として機能する。また、支持部１０４の表面には、複数の外部接続パッド１０７が形成されている。外部接続パッド１０７は、電子部品が搭載される第２の凹部１０３の底面や母基板の内層に形成された複数の配線導体と電気的に接続されている。また、外部接続パッド１０７は、半田等を介して外部電気回路に電気的に接続される。第２の凹部１０５の底面に形成された配線導体（電極パッド）には、半導体素子等の電子部品の電極が半田バンプ等の接続手段を介して電気的に接続される。

また、配線基板の上面の第１の凹部１０４に収容される圧電素子等の電子部品は、第１の凹部１０４の底面に形成された電極パッドに電気的に接続される。このようにして、圧電素子と半導体素子とからなる発振回路が外部電気回路に接続されることとなる。

外部接続パッド１０７、電極パッドおよび配線導体は、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、あらかじめセラミックグリーンシートに複数の貫通孔を形成しておき、タングステン等の金属ペーストをセラミックグリーンシートの表面および貫通孔内にスクリーン印刷法等で印刷塗布あるいは充填することにより形成される。

第１の凹部１０４および第２の凹部１０５にそれぞれ電子部品が収容された後、各凹部が蓋体や樹脂等の封止手段（図示せず）により封止されるとともに、各配線基板領域１０２に分割することにより、多数個の電子装置が一括して形成される。第１の凹部１０４および第２の凹部１０５への電子部品の収容は、母基板１０１を各配線基板領域１０２に分割して個片化された配線基板（電子部品収納用パッケージ）に行なってもよい。

本発明の多数個取り配線基板は、複数の配線基板領域１０２と複数のダミー領域１０３とがそれぞれ千鳥格子状に配列形成され、複数の配線基板領域１０２の各々に第２の凹部１０５が形成され、第２の凹部１０５が配線基板領域１０２に隣接するダミー領域１０３に延出して形成されていることにより、電子部品の搭載領域の面積を維持しつつ小型化を図った電子部品収納用パッケージを得ることができるとともに、母基板１０１の剛性を向上させ反り等が低減された電子部品収納用パッケージを得ることができる。

また、本発明の多数個取り配線基板は、母基板１０１の一方の面の複数のダミー領域１０３の各々に、第１の凹部１０４と同じ大きさおよび同じ深さのダミー凹部１０８が形成されていることが好ましい。図１に示した多数個取り配線基板において、ダミー凹部１０８は、母基板１０１の上面のダミー領域１０３に形成されている。

本発明の多数個取り配線基板は、このような構成により、ダミー領域１０３の焼成時における収縮率を、配線基板領域１０２の収縮率に近いものとすることができ、母基板１０１となるセラミックグリーンシートの積層体の収縮率を積層体の全域において揃え、母基板１０１の反りをより低減させることができる。

また、本発明の多数個取り配線基板は、第２の凹部１０５が、配線基板領域１０２とダミー領域１０３との境界を跨ぐ部分において、配線基板領域１０２からダミー領域１０３に向けて幅が漸次狭くなるように形成されている。

本発明の多数個取り配線基板は、このような構成により、配線基板領域１０２とダミー領域１０３との境界において、ダミー領域１０３に接する配線基板領域１０２の側面部分の剛性を向上させ、母基板１０１を各配線基板領域１０２に個片化する際に、バリやカケ等が発生する可能性を低減させることができる。

また、第２の凹部１０５が配線基板領域１０２の外縁に向けて漸次狭くなるように形成されていることにより、外部接続パッド１０７の形成領域を広くすることができ、電子装置と外部電気回路基板との接合面積を大きく確保することができ、外部電気回路基板との接続の信頼性を向上させることができる。

また、第２の凹部１０５は、ダミー領域１０３における幅の狭まり率に比べて、配線基板領域１０２における幅の狭まり率の方が急である。このような構成により、配線基板領域１０２とダミー領域１０３との境界に近い部位において、支持部１０６の幅を大きく取ることができる。

また、境界に沿った部位で、ダミー領域１０３の開口部分をより大きくして母基板１０１の機械的な強度を低減させることができる。そのため、配線基板領域１０２に対してダミー領域１０３の機械的な強度が強くなり過ぎて、母基板１０１を分割するときの応力等により配線基板領域１０２にクラック等が生じる可能性を低減することができる。

また、本発明の多数個取り配線基板は、配線基板領域とダミー領域との境界に分割溝が形成されていることが好ましい。本発明の多数個取り配線基板は、このような構成により、母基板１０１の分割をより容易に行うことができる。

本発明の多数個取り配線基板から得られる電子部品収納用パッケージは、上述した本発明の多数個取り配線基板が配線基板領域１０２ごとに分割されて個片化されることにより形成される。図２（ａ）は、本発明の多数個取り配線基板から得られる電子部品収納用パッケージおよび電子装置の構造を示す下面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した電子部品収納用パッケージおよび電子装置のＸ−Ｘ’線における断面図である。本発明の多数個取り配線基板から得られる電子部品収納用パッケージは、一方の面（上面）に第１の凹部１０４が形成され、他方の面（下面）に第２の凹部１０５が形成されている。図２の例では、第１の凹部１０４に水晶振動子等の圧電素子２２０が収容され、第２の凹部１０５には半導体素子２２１やコンデンサ等の電子部品（受動素子）２２２が収容されている。

本発明の多数個取り配線基板から得られる電子部品収納用パッケージは、このような構成により、電子部品の搭載領域の面積を維持しつつ小型化を図ることができるとともに、反り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から得られる電子部品収納用パッケージは、第１の凹部１０４に圧電素子２２０が収納されるとともに第１の凹部１０４が蓋体２２３で気密封止され、第２の凹部１０５に半導体素子２２１が収納されるとともに、第２の凹部１０５が樹脂材料２２４により封止され、第１の凹部１０４および第２の凹部１０５の内側から外側に配線導体２２５が導出されていることが好ましい。本発明の多数個取り配線基板から得られる電子部品収納用パッケージは、このような構成により、圧電素子２０６の気密封止性に優れ、かつ、半導体素子２２１の保持性に優れた小型の電子装置を実現できる。

本発明の多数個取り配線基板から得られる電子装置は、本発明の多数個取り配線基板から得られる電子部品収納用パッケージと、電子部品収納用パッケージの第１の凹部１０４に搭載された圧電素子２２０と、電子部品収納用パッケージの第２の凹部１０５に搭載された半導体素子２２１とを備えている。本発明の多数個取り配線基板から得られる電子装置は、このような構成により、小型化できるとともに、信頼性を向上させることが可能となる。

小型で信頼性の高い電子装置（例えば、温度補償型水晶発信器）が提供されることにより、この電子装置が搭載される携帯電話やノート型パソコン等の電子機器を小型化できるとともに、高信頼性を向上させることが可能となる。

（ａ）は、本発明の多数個取り配線基板の構造を示す下面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した多数個取り配線基板の上面図である。 （ａ）は、本発明の多数個取り配線基板から得られる電子部品収納用パッケージおよび電子装置の構造を示す下面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した電子部品収納用パッケージおよび電子装置のＸ−Ｘ’線における断面図である。 （ａ）は、従来の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の構造を示す下面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した電子部品収納用パッケージおよび電子装置のＸ−Ｘ’線における断面図である。

符号の説明

１０１・・・・・母基板
１０２・・・・・配線基板領域
１０３・・・・・ダミー領域
１０４・・・・・第１の凹部
１０５・・・・・第２の凹部
１０６・・・・・支持部
１０７・・・・・外部接続パッド
１０８・・・・・ダミー凹部
１０９・・・・・分割溝

Claims (3)

1. 複数の配線基板領域と複数のダミー領域とがそれぞれ千鳥格子状に配列形成された母基板と、該母基板の一方の面の前記複数の配線基板領域の各々に形成された第１の凹部と、前記母基板の他方の面の前記複数の配線基板領域の各々に形成された第２の凹部とを備え、前記第２の凹部は、前記配線基板領域に隣接する前記ダミー領域に延出して形成されており、前記配線基板領域と前記ダミー領域との境界を跨ぐ部分において、前記配線基板領域から前記ダミー領域に向けて幅が漸次狭くなるように形成されており、前記ダミー領域における幅の狭まり率に比べて、前記配線基板領域における幅の狭まり率の方が急であることを特徴とする多数個取り配線基板。
2. 前記母基板の前記一方の面の前記複数のダミー領域の各々に、前記第１の凹部と同じ大きさおよび同じ深さのダミー凹部が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。
3. 前記配線基板領域と前記ダミー領域との境界に分割溝が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の多数個取り配線基板。

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