JP4549156B2 - 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が搭載される配線基板領域を、広面積のセラミック母基板の主面の中央部に縦横に多数個配列して成る多数個取り配線基板に関するものである。

従来、例えば半導体素子や弾性表面波素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックス材料から成る四角平板状の絶縁基体の上面に電子部品を搭載するための電子部品搭載部を有し、この電子部品搭載部またはその周辺から絶縁基体の下面にかけてタングステン等の金属材料から成る複数の配線導体が配設された構造を有している。

そして、絶縁基体の電子部品搭載部に電子部品を搭載固定するとともに電子部品の電極をボンディングワイヤや半田等の電気的接続手段を介して配線導体に電気的に接続し、必要に応じて電子部品を樹脂や蓋体で気密封止することによって製品としての電子装置となる。

この電子装置において、配線導体の一部を下面の外周部に露出させておき、この露出した部分を外部の電気回路に接続（外部接続）することにより、電子部品が配線導体を介して外部の電気回路と電気的に接続される。

ところで、このような配線基板は、近時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おり、製品の取り扱いを簡便にして配線基板および電子装置の製作を効率よく行なうために、１枚の母基板を分割して多数個の配線基板を同時に得る“多数個取り”の手法が用いられている。

このような“多数個取り”に用いられる多数個取り配線基板は、一般に、平板状のセラミック母基板の主面の中央部に配線基板となる配線基板領域が縦横に複数配列形成し、外周部に前記配線基板領域を取り囲むようにしてダミー領域を配した構造を有している。なお、ダミー領域は、多数個取り配線基板の取り扱いを簡便にすべく設けられているものである。

このような多数個取り配線基板は、いわゆるセラミックグリーンシート積層法によって製作される。具体的には、まず、酸化アルミニウム等の原料粉末を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形成し、次に、このセラミックグリーンシートにタングステン等の金属ペーストを所定の配線導体等のパターンに印刷塗布し、次に、これらのセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成し、焼成することにより製作される。

製作された多数個取り配線基板は、配線基板領域同士の境界、および配線基板領域とダミー領域との境界に沿ってダイヤモンド砥粒を埋め込んだ円盤状の砥石（ダイシングブレード）を移動させて切断する切断方法（ダイシング）により個片に切断され、各個片が、半導体素子や弾性表面波素子等の電子部品が搭載される配線基板となる。

このとき、各境界に対するダイシングブレードの位置合わせは、あらかじめダミー領域の各境界の延長線上に、位置合わせ用のダミーパターンを設けておくことにより行なわれる。つまり、ダイシングブレードとダミーパターンとの位置合わせにより、ダイシングが行なわれる。

なお、位置合わせ用のダミーパターンは、例えば、配線導体と同様の材料（タングステン等）、形成手段（金属ペーストの印刷等）により形成される。
特開２００４−２９６２１号公報

しかしながら、上述した従来の多数個取り配線基板においては、ダイシングに際して位置合わせ用のマークが、金属ペーストの印刷により形成されるようになっているため、印刷用製版の位置ずれやセラミックグリーンシートのたわみ等の変形に起因する印刷時の位置ずれにより、実際の配線基板領域間の境界と位置合わせ用のマークとの間に位置ずれが発生することがある。実際の境界とマークとの間で位置ずれが発生すると、切断後の個々の配線基板において、配線基板の外辺から配線導体までの距離がばらつき、外部接続がうまくいかないという不具合を生じる。これは、配線基板の配線導体を外部電気回路に電気的に接続するときの位置合わせが、配線基板の外辺を基準にして行われるためである。

特に、近年の配線基板の小型化の要求により、わずかな位置ずれでも影響が大きくなってきているため、ずれの発生を抑える必要がある。配線基板の外辺部に設けられた溝から各配線基板領域の配線導体の外辺までの距離のばらつきは、例えば±５０μｍ程度と非常に厳しくなってきている。

本発明は上記問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、個々の配線基板領域の外辺に対して配線導体が所定の距離・位置となるように分割することが可能な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、主面の中央部に四角形状の配線基板領域が縦横に配列形成され、外周部にダミー領域が形成された、複数の絶縁層が積層されてなる母基板と、該母基板の主面に前記配線基板領域同士の境界および前記配線基板領域と前記ダミー領域との境界に沿って形成された、ダイシング加工によりダイシングされる溝と、前記ダミー領域に前記溝の延長線上に位置するように形成された孔とを具備しており、前記溝および前記孔は、一部の前記絶縁層にセラミックグリーンシートへの同じ金型を用いた同時の打抜き加工によって形成され、前記溝は、前記母基板の主面の縦方向および横方向のいずれか一方向のみに延びるように形成されていることを特徴とする。

また、本発明の多数個取り配線基板は、前記母基板は、前記孔を位置合わせの基準にしたダイシング加工により個々の配線基板に切断され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、前記溝は、それに沿って隣接した前記配線基板領域の並びの全長よりも長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、配線基板領域同士の境界および配線基板領域とダミー領域との境界に沿って形成された溝と、ダミー領域に溝の延長線上に位置するように形成された孔とを具備していることから、例えば、溝と孔とを同じ金型を用いて同時に打抜き形成することにより両者を常に所定の位置関係として形成することができ、配線基板領域同士の境界および配線基板領域とダミー領域との境界に対して孔を位置ずれなく形成することができる。

また、孔を基準に分割できることから、位置合わせ用のマークと実際の境界との間でずれが発生するのを防止することができ、各境界に沿って位置精度良く母基板を切断することができる。そのため、切断して得られた個々の配線基板において、配線導体から外辺までの距離を所望する寸法で形成することができる。また、配線基板の外部電気回路に対する位置決め接続を、容易に、かつ精度良く行なうことができる。

また、配線基板領域同士の境界および配線基板領域とダミー領域との境界に沿って溝を形成するようにしたことから、母基板はダイシングされる部分で薄くなる。これにより、ダイシング時の負荷を小さくすることができるため、ダイシングの効率を良好となすことが可能となる。

また、本発明の多数個取り配線基板によれば、母基板を、孔を位置合わせの基準にしたダイシング加工により個々の配線基板に切断することにより、孔の中心を、位置合わせの基準にしたダイシング加工により個々の配線基板に切断しても、溝から外辺までの寸法精度をより高いものになすことができる。

たとえば、前記溝が偏心（境界に対して平行な横ずれ）していても、孔の中心を位置合わせの基準とするため、ダイシングされる位置と、配線基板領域４の境界とのずれを孔にて確認し、位置を補正することができるため、ダイシング時の位置精度をさらに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、前記溝の長さを、それに沿って隣接した配線基板領域の並びの全長よりも長く形成しておくことにより、ダイシングで切断される範囲が配線基板の配列の長さよりも大きめにずれた場合でも、溝を隣接した配線基板領域の並びの全長よりも長く形成したことで、配線基板領域の並びの最外周のものについても全長にわたって容易に切断することができるようになり、切断された個々の配線基板の側面部に、ばり等の不具合が発生するのを有効に防止することができる。

また、本発明の多数個取り配線基板は、前記溝を母基板の主面の縦方向および横方向のいずれか一方向のみに延びるように形成することにより、各セラミックグリーンシートが溝により分断されることがないので、容易に積層して製造することができる。

以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。図１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、１は母基板、２は溝、３は配線導体、４は配線基板領域である。複数の配線基板領域４をセラミック母基板１の主面の中央部に縦横に配列させることにより多数個取り配線基板が形成される。

母基板１は、平板状のガラスセラミックス焼結体，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，炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成る。

母基板１は、例えば、ガラスセラミックス焼結体から成る場合には、ホウ珪酸系ガラス等のガラスや酸化アルミニウム，酸化珪素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すとともに、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セラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得て、しかる後、このセラミック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必要に応じてこれを複数枚積層し、最後にこのセラミックグリーンシートを還元雰囲気中にて約１０００℃の温度で焼成することによって製作される。

母基板１の主面の中央部には、四角形状の配線基板領域４が縦横に複数配列形成されている。

各配線基板領域４は、それぞれが個々の配線基板となる領域であり、その上面中央部に電子部品（図示せず）を搭載する搭載部を有している。

また、各配線基板領域４には、それぞれの搭載部の周辺から下面にかけて銅や銀・モリブデン・タングステン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、搭載部に搭載される電子部品の電極と接続し、これを個々の配線基板の下面等の外部に導出するためのものである。例えば、搭載部に半導体素子や弾性表面波素子等の電子部品を搭載するとともに、この電子部品の各電極を配線導体３のうち搭載部やその周辺に露出した部位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（図示せず）を介して電気的に接続させることにより、電子部品の各電極は配線導体３を介して配線基板領域４（実際には、分割後の個々の配線基板）の下面に導出される。この配線導体３の導出部分を外部の電気回路に接続することにより、電子部品の電極が外部電気回路と電気的に接続される。

配線導体３は、例えば銅から成る場合であれば、銅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、セラミック母基板１となるセラミックグリーンシートの表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、配線導体３の露出部分には、通常、ニッケル，銅，金等からなるめっき層が被着されており、配線導体３の酸化腐食を防止するとともに、配線導体３に対するボンディングワイヤのボンディング性や、半田バンプの濡れ性等をより良好なものとしている。

また、セラミック母基板１の外周部、即ち、セラミック母基板１のうち、複数の配線基板領域４が配列形成された領域の外側には、これらの配線基板領域４を取り囲むようにしてダミー領域５が形成されている。

ダミー領域５は、多数個取り配線基板の取扱いを容易なものとするためのものである。また、配線導体３の引き回し（めっき層を配線導体３に電解めっき法で被着させる際に必要なめっき用の電流を供給するための引き回し等）を容易とするためのものである。

このような多数個取り配線基板の各配線基板領域４には、各配線の搭載部に電子部品が搭載され、かかる電子部品の各電極を電気的接続手段を介して配線導体３に電気的に接続し、必要に応じて電子部品を蓋体や封止樹脂等で封止した後、多数個取り配線基板をダイシングによって個片に分割することにより、多数個の電子装置が同時に得られる。

そして、本発明の多数個取り配線基板においては、配線基板領域４同士の境界および配線基板領域４とダミー領域５との境界に沿って形成された溝２と、ダミー領域５に溝２の延長線上に位置するように形成された孔６を設けておくことが重要である。

このように、配線基板領域４同士の境界および配線基板領域４とダミー領域５との境界に沿って形成された溝２と、ダミー領域５に溝２の延長線上に位置するように形成された孔６を設けておくことにより、例えば、溝２と孔６とを同じ金型を用いて同時に打抜き形成することで両者を常に所定の位置関係とすることができ、配線基板領域４同士の境界および配線基板領域４とダミー領域５との境界に対して孔６を正確に形成することができる。

また、多数個取り配線基板は、上述の孔６を基準に分割することができるため、位置合わせ用のマークと実際の境界との間でずれが発生することは少なく、各境界に沿って精度良く母基板１を切断することができる。そのため、切断して得られた個々の配線基板において、配線導体３から外辺までの距離を所望する寸法で形成することができる。また、配線基板の外部電気回路に対する位置決め接続を、容易に、かつ精度良く行なうこともできる。

さらに、上述した多数個取り配線基板は、配線基板領域４同士の境界および配線基板領域４とダミー領域５との境界に沿って溝２を形成するようにしたものであり、これによって母基板１の厚みはダイシングされる部分で薄くなるので、ダイシング時の負荷は小さく、ダイシングの効率を良好となすことができる。

なお、孔６は、母基板１となるセラミックグリーンシートに金属ピンを用いた打ち抜き加工等の穴あけ加工を施し、セラミックグリーンシートを厚み方向に打ち抜くことにより形成される。また、孔６を打抜きによって形成する場合、打抜きピンを所定寸法に加工することは容易であることから、孔６の形状を円形状または円に近い楕円状の横断面になしておくことが好ましい。

また、上記種々の形態で孔６を形成する場合、孔６の位置は、母基板１の外辺から２５０μｍ以上離れた位置に配置させるのが好ましい。これは、孔６の位置が母基板１の外辺から２５０μｍ未満の位置であると、母基板１（ダミー領域５）の外側で機械的な強度が弱くなり、母基板１の外辺部分からクラック等の機械的な破壊が生じるおそれがあるからである。

また、孔６の深さは、５０μｍ乃至２５０μｍに設定することが好ましい。これは、孔６の深さが５０μｍ未満の場合、それに対応する厚さ（５０μｍ未満）の、薄いセラミックグリーンシートを作製するのが難しく、多数個取り配線基板の生産性が低下する傾向があり、２５０μｍを超える場合、孔６を基点とするクラックが発生し易くなり、多数個取り配線基板としての信頼性が低下するおそれがあるからである。

また、孔６の大きさ（孔６が四角形状であれば辺の長さ、円形状であれば直径、楕円形状であれば長軸の長さ等）は、０．５ｍｍ乃至２ｍｍが好ましい。これは、孔６の大きさが０．５ｍｍ未満の場合、位置合わせの基準としての確認が難しく、２ｍｍを超える場合、孔６が形成されている部分で母基板１の強度が低下しやすいため、母基板１のクラックの発生原因となるおそれがあるからである。

なお、溝２は、上述のように金型を用いた打抜き加工により形成することができる。例えば、母基板１となるセラミックグリーンシートのうち表層側に位置するものに対して打抜き加工を施して、溝２となる細長い開口部を形成しておくことにより、形成することができる。

このような溝２は、例えば、細長い長方形状に形成される。この場合、溝２の内面に形成される各角部分を円弧状に成形するのが好ましく、これによりセラミックグリーンシート（母基板１）に角部分を起点とした亀裂が生じるのを有効に防止することができる。

また、溝２の縦断面形は、四角形状、円弧状、楕円弧状等であり、内側面の深さ方向の途中に段差を形成するように成形しても良い。

また、母基板１は、孔６を位置合わせの基準にしたダイシング加工により個々の配線基板に切断することが好ましい。この場合、たとえば、溝２が偏心（境界に対して平行な横ずれ）していても、孔６の中心を位置合わせの基準とするため、ダイシングされる位置と、配線基板領域４の境界とのずれを孔６にて確認し、位置を補正することができるので、ダイシング時の位置精度をさらに向上させることができる。

また、溝２は、それに沿って隣接した配線基板領域４の並びの全長よりも長いことが好ましい。この場合、ダイシングで切断される範囲が配線基板領域４の配列の長さ大きめにずれた場合でも、溝２が、隣接した配線基板領域４の並びの全長よりも長いくなるので、配線基板領域４の並びの最外周のものについても全長にわたって容易に切断することができ、切断された個々の配線基板の側面部にばり等の不具合が発生するのをより有効に抑制することができる。

また、溝２は、母基板１の主面の縦方向および横方向のいずれか一方向のみに延びるように形成されている。このことから、各セラミックグリーンシートが溝により分断されることはないので、容易に積層して製造することができる。そのため、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。

なお、本発明は上述の実施の形態の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る。例えば、配線導体３の露出表面をニッケル・銅・金等のめっき層で被覆するようにしてもよい。

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る。

符号の説明

１・・・・母基板
２・・・・溝
３・・・・配線導体
４・・・・配線基板領域
５・・・・ダミー領域
６・・・・孔

Claims (3)

1. 主面の中央部に四角形状の配線基板領域が縦横に配列形成され、外周部にダミー領域が形成された、複数の絶縁層が積層されてなる母基板と、該母基板の主面に前記配線基板領域同士の境界および前記配線基板領域と前記ダミー領域との境界に沿って形成された、ダイシング加工によりダイシングされる溝と、前記ダミー領域に前記溝の延長線上に位置するように形成された孔とを具備しており、前記溝および前記孔は、一部の前記絶縁層にセラミックグリーンシートへの同じ金型を用いた同時の打抜き加工によって形成され、前記溝は、前記母基板の主面の縦方向および横方向のいずれか一方向のみに延びるように形成されていることを特徴とする多数個取り配線基板。
2. 前記母基板は、前記孔を位置合わせの基準にしたダイシング加工により個々の配線基板に切断されることを特徴とする請求項１に記載の多数個取り配線基板。
3. 前記溝は、それに沿って隣接した前記配線基板領域の並びの全長よりも長いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多数個取り配線基板。

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