JP4511311B2 - 多数個取り配線基板および電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、母基板の中央部に、電子部品を搭載するための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（電子部品収納用パッケージ）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、この配線基板の上面に電子部品が搭載されるとともに、その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た後に、電子部品が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で覆われて気密封止されることにより電子装置が製造される。なお、このような配線基板には、少なくとも一方の面に電子部品が収容される凹部を有するものがある。この凹部内に電子部品が収容され、電子部品が封止されることにより電子装置となる。

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。そして、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、配線基板となる多数の配線基板領域が広面積の母基板の中央部に縦横に配列形成されたいわゆる多数個取り配線基板の形態で作製されている。

このような多数個取り配線基板は、例えば、略四角平板状の母基板の中央部に、各々が配線導体を備える多数の配線基板領域が縦横に配列形成されているとともに、母基板の少なくとも一方の面に各配線基板領域を区分する分割溝が縦横に形成されている。そして、各配線基板領域に電子部品が搭載される前や搭載された後に、母基板が分割溝に沿って撓折されて配線基板領域ごとに分割されることにより、多数の配線基板や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は、例えば、母基板用のセラミックグリーンシートを準備し、そのセラミックグリーンシートに配線導体用のメタライズペーストを印刷して、必要に応じて複数枚のセラミックグリーンシートを積層した後、その少なくとも一方の面にカッター刃や金型等の切込み刃により分割溝用の切込みを入れ、それを高温で焼成することによって作製されている。
特開２００３−２４９７２５号公報

しかしながら、近年の電子装置の小型化に伴って、電子部品が収容される凹部の容積を維持しつつ、配線基板を小型化する必要がでてきており、配線基板は、例えば、凹部の深さが配線基板の厚みの６０％以上であり、かつ、凹部の壁の厚みが１ｍｍ以下となるような配線基板の厚みに対して凹部の深さが深く、かつ、凹部の壁が薄く形成される傾向にある。このように、配線基板の凹部の壁が薄い場合、多数個取り配線基板を各配線基板領域に分割するための力は機械的強度の小さい方向へ働いてしまうため、配線基板は、分割溝の底部から凹部の内壁の方向へ割れてしまう可能性があった。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、母基板を分割溝に沿って容易かつ正確に分割することが可能で、分割の際に割れが発生する可能性を低減した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、複数の配線基板領域が縦横に形成された母基板と、配線基板領域の両面に形成された凹部と、各配線基板領域の外縁に形成された分割溝とを備え、母基板は、凹部の深さが深い側の面の分割溝が凹部の深さよりも深く、凹部の深さが浅い側の面の分割溝が凹部の深さよりも浅く、両面の分割溝の底部と両面の凹部との間の厚みがそれぞれ両面の分割溝間の母基板の残余部分の厚みよりも厚いことを特徴とするものである。

本発明の電子装置は、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凹部に搭載された電子部品とを備え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、複数の配線基板領域が縦横に形成された母基板と、配線基板領域の両面に形成された凹部と、各配線基板領域の外縁に形成された分割溝とを備え、母基板は、凹部の深さが深い側の面の分割溝が凹部の深さよりも深く、凹部の深さが浅い側の面の分割溝が凹部の深さよりも浅く、両面の分割溝の底部と両面の凹部との間の厚みがそれぞれ両面の分割溝間の母基板の残余部分の厚みよりも厚いことにより、凹部の壁に対する分割溝が形成された箇所の残余部分の機械的強度を弱め、母基板を個々の配線基板領域の外縁に沿って分割する際、力が分割溝の底部から凹部の内壁側の方向よりも分割溝が形成された面の反対側の面への方向に向かって働きやすくなり、配線基板領域の外縁に沿って良好に分割することができる。従って、分割された配線基板に割れが発生する可能性を低減することができる。また、凹部の深さの深い側の凹部の壁には応力がかからないので、分割した後の配線基板や電子装置に割れ等が発生することがなく、良好な信頼性を有するものとすることができる。

本発明の電子装置は、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凹部に搭載された電子部品とを備えていることから、電子装置に割れが発生するのを抑制できるので、信頼性に優れたものとすることができる。

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参考例を示す平面図であり、図２（ａ）は図１における多数個取り配線基板のＸ−Ｘ’線における断面図であり、図２（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。

本発明の多数個取り配線基板は、複数の配線基板領域１０２が縦横に形成された母基板１０１と、配線基板領域１０２に形成された凹部１０３と、各配線基板領域１０２の外縁に形成された分割溝１０４とを備えている。母基板１０１は、分割溝１０４が形成された箇所の残余部分の厚みが、凹部１０３の壁の厚みより薄くなっている。

母基板１０１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。この母基板１０１は、次のようにして製作される。例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、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なすとともに、ドクターブレード法を採用してシート状に形成して複数枚のセラミックグリーンシートを得る。しかる後、これらの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、上下に複数枚積層する。最後に、この積層体を還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成する。

母基板１０１の中央部に配列形成された各配線基板領域１０２には、電子部品（図示せず）を収容するための凹部１０３が形成されている。例えば、母基板１０１が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウムや酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ、溶剤等を添加混合して泥漿状となし、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシートを得、しかる後、セラミックグリーンシートに凹部１０３用の貫通孔を打ち抜き加工で形成するとともに、電子部品を搭載するためのセラミックグリーンシートと凹部１０３用のセラミックグリーンシートとを複数枚積層し、高温（約１６００℃）で焼成することで形成される。

また、各配線基板領域１０２には、配線導体１０５が形成されている。配線導体１０５は、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ）等の金属から成る。この配線導体１０５は、配線基板上に搭載される電子部品（図示せず）の各電極が半田バンプ等の電気的接続手段を介して接続される電極パッドとして、または、配線基板に金属部材等をろう材等で接合するために接合部等として用いられる。そして、後に、電子部品が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で覆われて気密封止されることにより電子装置が製作される。

また、母基板１０１の外周部に形成された捨て代領域１０６には、母基板１０１の製造や搬送等を容易とするための領域であり、この捨て代領域１０６を用いて母基板１０１の加工時や搬送時の位置決め、固定等が行われる。

また、母基板１０１の少なくとも一方の面には、各配線基板領域の外縁に沿って分割溝１０４が形成されている。分割溝１０４は、母基板１０１を各配線基板領域に容易かつ正確に分割することを可能にするためのものであり、断面が略Ｖ字形状である。そして、母基板１０１の各配線基板領域に電子部品の搭載前若しくは搭載後に、母基板１０１を分割溝１０４に沿って撓折することにより母基板１０１が配線基板領域およびダミー基板領域に分割される。

このような分割溝１０４は、配線基板領域１０２の外縁に対応する部位にＶ字状の刃先を有するカッター刃や金型等の切込み刃を母基板１０１と成るセラミックグリーンシートに押付けて切り込みを入れておくことによって、母基板１０１の少なくとも一方の面に格子状に形成される。

なお、分割溝１０４の幅や深さは母基板１０１を形成する材料により異なるが、通常その幅は０．１〜１ｍｍ程度であり、その深さは０．０５〜１ｍｍ程度である。

そして、本発明の多数個取り配線基板において、母基板１０１は、分割溝１０４が形成された箇所の残余部分の厚みが、凹部１０３の壁１０３ａの厚みより薄くなっている。すなわち、図２（ｂ）において、凹部１０３の壁１０３ａと分割溝１０４の底部１０４ａとの幅Ｗ１より分割溝１０４ｂが形成されている箇所の各配線基板領域１０２の外縁における母基板１０１の厚みＴＩの方が薄くなるように分割溝１０４が形成されている。

本発明の多数個取り配線基板は、このような構成により、分割溝１０４が形成された箇所の残余部分の厚みは、分割溝１０４の底部１０４ａと凹部１０３の内壁との間の厚みよりも薄くなり、機械的強度が弱くなるので、母基板１０１を個々の配線基板領域１０２の外縁に沿って分割する際、分割溝１０４の底部１０４ａから力が凹部１０３の内壁側の方向よりも分割溝１０４が形成された面の反対側の面への方向に向かって働きやすくなり、配線基板領域１０２の外縁に沿って良好に分割することができる。従って、分割された配線基板に割れが発生する可能性を低減することができる。

次に、本発明の多数個取り配線基板の参考例について、図３を参照して説明する。図３（ａ）に多数個取り配線基板の断面図、図３（ｂ）に図３（ａ）における断面図の要部拡大断面図で示すように、分割溝１０４は、凹部１０３の底面１０３ｂ位置より深く形成されていることが好ましい。これにより、分割溝１０４が形成された箇所の残余部分の厚みは分割溝１０４の底部１０４ａと凹部１０３の内壁との間の厚みよりも薄くなり、機械的強度が弱くなるとともに、凹部１０３の底面１０３ｂ位置が分割溝１０４の底部１０４ａよりも浅い部位に位置するので、母基板１０１を個々の配線基板領域１０２の外縁に沿って分割する際、分割溝１０４の底部１０４ａからの力は凹部１０３の内壁側の方向よりも分割溝１０４が形成された面の反対側の面への方向に向かって働きやすくなり、配線基板領域１０２の外縁に沿って良好に分割することができる。従って、分割された配線基板に割れが発生する可能性をより良好に低減することができる。

また、分割溝１０４の底部１０４ａは、凹部１０３の底面１０３ｂ位置よりも深く形成しており、分割する際に凹部１０３の壁１０３ａには応力がかからないので、配線基板領域１０２の凹部１０３の深さが凹部１０３の壁１０３ａの厚み以上となる凹部１０３の壁１０３ａの機械的強度が小さくなりやすい母基板１０１に対して有効な手段として用いることができる。

次に、本発明の多数個取り配線基板の参考例について、図４を参照して説明する。図４（ａ）に多数個取り配線基板の断面図、図４（ｂ）に図４（ａ）における断面図の要部拡大断面図で示すように、母基板１０１は、壁１０３ａの分割溝１０４の底部１０４ａより深い部分１０３ｃが凹部１０３の開口部側の部分より厚く形成されている。これにより、分割溝１０４が形成された箇所の残余部分の厚みは分割溝１０４の底部１０４ａと凹部１０３の内壁との間の厚みより薄くなり、機械的強度が弱くなるとともに、凹部１０３の開口部側の部分より壁１０３ａの厚み部分が厚い部分は機械的強度が強くなっているので、母基板１０１を個々の配線基板１０２領域の外縁に沿って分割する際、分割溝１０４の底部１０４ａからの力は分割溝１０４が形成された面の反対側の面への方向に向かって働きやすくなり、配線基板の外縁に沿って良好に分割することができる。従って、分割された配線基板に割れが大きく発生する可能性をより良好に低減することができ、凹部１０３の壁１０３ａの分割溝１０４の底部１０４ａより深い部分が凹部１０３の開口部側の部分より厚く形成されている配線基板を良好に形成することができるものとなる。

また、凹部１０３の壁１０３ａが開口部側の部分より厚く形成されている深さにまで分割溝１０４を形成していても良い。凹部１０３の壁１０３ａの厚みが薄い部分が分割溝１０４の底部１０４ａよりも浅い部位に位置するので、分割溝１０４の底部１０４ａからの力は凹部１０３の内壁側の方向よりも分割溝１０４が形成された面の反対側の面への方向に向かって働きやすくなり、配線基板領域１０２の外縁に沿って良好に分割することができる。従って、分割された配線基板に割れが発生する可能性をより良好に低減することができる。

次に、本発明の多数個取り配線基板の実施の形態の第１の例について、図５を参照して説明する。図５（ａ）に多数個取り配線基板の断面図、図５（ｂ）に図５（ａ）における断面図の要部拡大断面図で示すように、母基板１０１の両面に凹部１０３を有するような配線基板領域１０２が配列形成されている多数個取り配線基板において、母基板１０１の両面に形成される分割溝１０４の深さを両面の凹部１０３の底面１０３ｂよりそれぞれ深く形成した際、分割溝１０４が形成された箇所の母基板１０１の残余分の厚みが薄くなり、母基板１０１の強度が保てない（母基板１０１が割れやすくなる）場合は、凹部１０３の深さが深い側の面の分割溝１０４を凹部１０３の深さより深くし、凹部１０３の深さが浅い側の面の分割溝１０４を凹部１０３の深さよりも浅くするとともに、両面の分割溝１０４の底部１０４ａと両面の凹部１０３との間の厚みがそれぞれ両面の分割溝１０４間の母基板１０１の残余分よりも厚くなるようにする。これにより、凹部１０３の深さの深い側の凹部１０３の壁１０３ａには応力がかからないので、分割した後の配線基板や電子装置に割れ等が発生することがなく、良好な信頼性を有するものとすることができる。

また、本発明の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１０２ごとに分割されることにより個片化されるので、母基板１０１を分割した際に、電子部品収納用パッケージの外縁に割れが大きく発生する可能性をより良好に低減することができ、信頼性に優れたものとすることができる。

また、本発明の電子装置は、本発明の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に搭載された電子部品とを備えていることから、電子装置の外縁に割れが大きく発生する可能性をより良好に低減することができ、信頼性に優れたものとすることができる。

なお、本発明は上述の実施の形態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あれば種々の変更は可能であり、例えば図１〜図４の上述の参考例では、分割溝１０４は母基板１０１の両面に形成されているが、分割溝１０４は少なくとも一方の面に形成していれば良い。また、凹部１０３の断面形状が四角形状でなく、凹部１０３の内壁が凹部１０３の底面側よりも開口部側が広くなるように傾斜したものであっても良く、この場合分割溝１０４が形成された箇所の残余部分の厚みが、分割溝１０４の底部１０４ａと近い凹部１０３の内壁との間隔である凹部１０３の壁の厚みより薄くなる深さにまで分割溝１０４を形成していれば良い。

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の断面図に示すような母基板１０１の評価試料として、酸化アルミニウム質焼結体とし、凹部１０３の深さが母基板１０１の厚みの６０％となるように形成した母基板１０１に対して、凹部１０３の壁１０３ａの厚みを０．５ｍｍとし、分割溝１０４が形成された箇所の残余部分を種々変更して５種類（試料Ｎｏ．１〜５）作製した。

そして、母基板１０１を配線基板領域１０２の外縁に沿って分割し、配線基板の状態を確認し、配線基板領域１０２の外縁に沿って精度良く分割されたものを良（○）とし、配線基板の外壁に割れが発生したものを否（×）として評価した。

表１より、凹部１０３の壁１０３ａの厚みを分割溝１０４が形成された箇所の残余部分の厚みよりも薄くした場合、母基板１０１を配線基板領域１０２の外縁に沿って分割すると、配線基板の外壁に割れが発生することが分かった。

以上より、凹部１０３の壁１０３ａの厚みを分割溝１０４が形成された箇所の残余部分の厚みよりも厚くすることで、母基板１０１を配線基板領域１０２の外縁に沿って分割すると、個々の配線基板領域１０２に沿って良好に分割することが分かった。

本発明の多数個取り配線基板の参考例を示す平面図である。 （ａ）は、図１における多数個取り配線基板のＸ−Ｘ’線における断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した多数個取り配線基板の要部拡大図である。 （ａ）は、本発明の多数個取り配線基板の参考例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した多数個取り配線基板の要部拡大図である。 （ａ）は、本発明の多数個取り配線基板の参考例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した多数個取り配線基板の要部拡大図である。 （ａ）は、本発明の多数個取り配線基板の実施の形態の第１の例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した多数個取り配線基板の要部拡大図である。

符号の説明

１０１・・・母基板
１０２・・・配線基板領域
１０３・・・凹部
１０３ａ・・・壁
１０４・・・分割溝
１０５・・・配線導体
１０６・・・捨て代領域

Claims (2)

1. 複数の配線基板領域が縦横に形成された母基板と、前記配線基板領域の両面に形成された凹部と、前記各配線基板領域の外縁に形成された分割溝とを備え、前記母基板は、前記凹部の深さが深い側の面の前記分割溝が前記凹部の深さよりも深く、前記凹部の深さが浅い側の面の前記分割溝が前記凹部の深さよりも浅く、両面の前記分割溝の底部と両面の前記凹部との間の厚みがそれぞれ両面の前記分割溝間の前記母基板の残余部分の厚みよりも厚いことを特徴とする多数個取り配線基板。
2. 請求項１記載の多数個取り配線基板が前記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電子部品収納用パッケージと、該電子部品収納用パッケージの前記凹部に搭載された電子部品とを備えていることを特徴とする電子装置。

Images