JP4550525B2

JP4550525B2 - 多数個取り配線基板

Info

Publication number: JP4550525B2
Application number: JP2004247520A
Authority: JP
Inventors: 俊介千阪
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2024-08-26
Also published as: JP2006066652A

Description

本発明は、母基板の中央部に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となる多数の配線基板領域を縦横に配列形成して成る多数個取り配線基板に関する。

従来、例えば半導体素子や水晶振動子等の電子部品を収納するための電子部品収納用パッケージ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材料から成り、上面等の主面に電子部品が搭載される絶縁基体と、絶縁基体に形成された配線導体とを具備した構造である。この絶縁基体の主面に電子部品を搭載し、配線導体の露出部分に電子部品の電極を電気的に接続することにより電子装置が形成される。

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、多数個の配線基板の取り扱いを容易とするために、また配線基板および電子装置の製作を効率よくするために、１枚の母基板に配線基板となる配線基板領域を多数個配列形成した、いわゆる多数個取り配線基板の形態で製作されている。

多数個取り配線基板は、セラミックスから成る母基板の一方主面の中央部に複数の配線基板領域を縦横に配列形成するとともに外周部にダミー領域を形成した構成である。ダミー領域は多数個取り配線基板の取り扱いを容易とすること等のために設けられている。

母基板を、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分割することにより、電子部品収納用パッケージ等に用いられる個々の配線基板が得られる。

多数個取り配線基板は、酸化アルミニウムや酸化ケイ素等の原料粉末を有機溶剤，樹脂バインダー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作製し、セラミックグリーンシートに必要に応じて配線導体となる金属ペーストの印刷や切断、打抜き加工等の加工を施した後、積層し、焼成することにより製造される。
特開２００４−９５７５３号公報特開２００４−５５７２８号公報

しかしながら、上記従来の多数個取り配線基板においては、配線基板の高機能化、薄型化等の要求に対応するため、積層するセラミックグリーンシートの数が多くなるとともに各層の厚さが薄くなってきている。そのため、焼成時のセラミックグリーンシートの収縮に伴う応力が大きくなるとともにバラつきも大きくなり、その応力による各層のセラミックグリーンシートの変形や、それにともなう母基板の反り等の変形が生じやすいという問題があった。

また、配線導体となる金属ペーストも高密度で印刷、形成されるため、金属ペーストとセラミックグリーンシートとの間の焼成時の収縮率の差に起因して生じる応力も大きくなってきている。そのため、上記のような母基板の反り等の変形がさらに顕著なものとなっている。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、多層化、薄型化、高機能化されたとしても、母基板の反り等の変形が効果的に防止された多数個取り配線基板を提供することである。

本発明の多数個取り配線基板は、一方主面の中央部に複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外周部にダミー領域が形成されたセラミックスから成る母基板と、前記ダミー領域を被覆する絶縁層とを具備しており、該絶縁層は、前記母基板を成すセラミックスと同じセラミックスを主成分とし金属酸化物を添加して成るセラミックスから成り、前記金属酸化物は、Ｆｅの酸化物，Ｍｎの酸化物，Ｍｏの酸化物，Ｃｏの酸化物およびＣｒの酸化物のうちの少なくとも１種から成ることを特徴とする。

本発明の多数個取り配線基板は好ましくは、前記絶縁層は、前記ダミー領域および前記母基板の他方主面の前記ダミー領域に対向する領域に形成されていることを特徴とする。

本発明の多数個取り配線基板によれば、一方主面の中央部に複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外周部にダミー領域が形成されたセラミックスから成る母基板と、ダミー領域を被覆する絶縁層とを具備しており、絶縁層は、母基板を成すセラミックスと同じセラミックスを主成分とし金属酸化物を添加して成るセラミックスから成ることから、金属酸化物が、絶縁層を形成するセラミックスの焼結を遅くする作用を有するため、母基板の焼結時に焼結が遅い絶縁層の作用により、母基板のダミー領域（外周部分）の焼結および収縮が中央部よりも遅くなる。その結果、収縮が遅延したダミー領域により母基板の反り等を抑える拘束の効果を得ることができ、母基板に反り等の変形が生じることを効果的に防止することができる。

本発明の多数個取り配線基板は好ましくは、絶縁層は、ダミー領域および母基板の他方主面のダミー領域に対向する領域に形成されていることから、母基板の外周部の両主面側で収縮を遅くするとともに、その両主面の間で収縮の量や開始時期を揃えることができ、より一層確実に母基板の反り等の変形の発生を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、金属酸化物は、Ｆｅの酸化物，Ｍｎの酸化物，Ｍｏの酸化物，Ｃｏの酸化物およびＣｒの酸化物のうちの少なくとも１種から成ることから、これらの金属酸化物は、酸化アルミニウムや酸化ケイ素を主成分とするセラミックスに対して焼結を遅らせる作用が特に大きなものであるため、確実かつ効果的にその焼成時の絶縁層の収縮を遅延させることができる。その結果、母基板に対する拘束の作用を大きくして、確実に母基板の反り等の変形の発生を防止することができる。

本発明の多数個取り配線基板を添付の図面を基に以下に説明する。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る。図１において、１は母基板、２は配線基板領域、３はダミー領域、４は絶縁層である。これらの母基板１、配線基板領域２、ダミー領域３および絶縁層４によって、本発明の多数個取り配線基板９が主に構成されている。

母基板１は、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）や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等のセラミックスから成る。母基板１の形状は、複数の配線基板領域２を一方主面の中央部に配列形成するのに適した形状であり、図１の例では、四角形状の配線基板領域２に合わせて四角板状に形成されている。

母基板１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる場合、酸化アルミニウム，酸化ケイ素等の原料粉末を、樹脂バインダー、溶剤とともにシート状に成形してセラミックグリーンシートを作製し、必要に応じて複数を積層した後、約１３００〜１６００℃程度の温度で焼成することにより形成される。

配線基板領域２は、それぞれが例えば一方の主面（上面）の中央部に電子部品が搭載される配線基板となる。

搭載される電子部品（図示せず）は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ，ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子，水晶振動子等の振動子、その他の種々の電子部品である。

各配線基板領域２には、表面や内部に配線導体５が形成されている。各配線基板領域２に搭載される電子部品の電極が、配線導体５の露出部分にボンディングワイヤや半田等の導電性接続材（図示せず）を介して電気的に接続される。配線導体５は、タングステンやモリブデン，マンガン，銅，銀，パラジウム，金等の金属材料から成る。配線導体５は、例えば、タングステンから成る場合、タングステンの粉末を有機溶剤，樹脂バインダーとともに混練して作製した金属ペーストを、母基板１となるセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法等の手段で所定パターンに印刷塗布することにより形成される。

配線導体５は、露出表面にニッケル，金等のめっき層が、電解めっき法や無電解めっき法等の手段で被着されていることが好ましい。これにより、配線導体５の露出部分の酸化腐食を有効に防止することができるとともに、導電性接続材の接続をより容易かつ強固なものとすることができる。

また、母基板１の一方主面の外周部には、配線基板領域２全体の外側にダミー領域３が形成されている。ダミー領域３は、多数個取り配線基板９の取り扱いを容易とすることや、配線導体５の露出表面に電解めっき法でめっき層を被着させるときに、めっき用導通線の引き回しを容易とすること等のために形成されている。

この母基板１について、配線基板領域２ごとに分割することにより、主面に電子部品の搭載部を有する個々の配線基板が形成されることになる。母基板１の分割は、あらかじめ配線基板領域２同士の間および配線基板領域２とダミー領域３との間に分割溝（図示せず）を形成しておき、分割溝に沿って母基板を破断させること等により行なわれる。分割溝は、母基板１となるセラミックグリーンシートの一方主面および一方主面に対向する他方主面の少なくとも一方に、カッター刃を用いて所定の深さで切り込みを形成すること等により形成される。

本発明の多数個取り配線基板９において、ダミー領域３は、母基板１を成すセラミックスと同じセラミックスを主成分とし金属酸化物を添加して成るセラミックスから成る絶縁層４で被覆されている。この構成により、金属酸化物が、絶縁層４を形成するセラミックスの焼結を遅くする作用を有することから、母基板１の焼成時に焼結が遅い絶縁層４の作用により、母基板１のダミー領域３（外周部分）の焼結、収縮が中央部よりも遅くなり、収縮が遅延したダミー領域３により母基板１の反り等を抑える拘束の効果を得ることができ、母基板１に反り等の変形が生じることを効果的に防止することができる。

この場合、絶縁層４は、母基板１の外周部の全周にわたって同じように収縮を抑制する効果を得るために、ダミー領域３の全周を覆うことが好ましい。ただし、絶縁層４の外縁部が剥がれるのを防止するために、絶縁層４は、外縁部に向かうに伴って厚さが漸次薄くなるようにしたり、ダミー領域３の外縁部に沿って帯状に非形成領域を設けたりしてもよい。

なお、母基板１を成すセラミックスと同じセラミックスを主成分とする絶縁層４は、母基板１を形成するのと同様の原料粉末に金属酸化物の粉末を添加し、有機溶剤，樹脂バインダーとともに混練してセラミックペーストを作製し、このセラミックペーストをダミー領域３に塗布すること等の手段により形成される。この場合、母基板１を主に成すセラミックス、例えば母基板１が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば酸化アルミニウムの含有量は、母基板１と絶縁層４との間で同程度としておく。

また、本発明の多数個取り配線基板９は、絶縁層４は、ダミー領域３および母基板１の他方主面のダミー領域３に対向する領域に形成されていることが好ましい。これにより、母基板１の外周部の両主面側で収縮を遅くするとともに、その両主面の間で収縮の量や開始時期を揃えることができ、より一層確実に反り等の変形の発生を防止することができる。

絶縁層４を、母基板１の他方主面のダミー領域３に対向する領域に形成するには、セラミックグリーンシートのうち他方主面のダミー領域３に対向する領域にも、上述のダミー領域３に塗布するのと同様のセラミックペーストを塗布すること等の方法を用いることができる。

またこの場合、母基板１の配線基板領域２が形成された側の一方主面のダミー領域３に形成された絶縁層４（絶縁層４ａとする）と、母基板１の他方主面のダミー領域３に対向する領域に形成された絶縁層４（絶縁層４ｂとする）とについて、母基板１の配線基板領域２が形成された側の一方主面が凹となるように反ることが多いため、この反りをより効果的に解消するためには、絶縁層４ａの厚みを絶縁層４ｂの厚みよりも厚くしたり、絶縁層４ａの幅を絶縁層４ｂの幅よりも大きくすることが好ましい。あるいは、上記反りをより効果的に解消するためには、絶縁層４ｂよりも絶縁層４ａの方が、母基板の焼成時に焼結が遅くなるようにすることが好ましい。

また、本発明の多数個取り配線基板９は、金属酸化物は、Ｆｅの酸化物，Ｍｎの酸化物，Ｍｏの酸化物，Ｃｏの酸化物およびＣｒの酸化物のうちの少なくとも１種から成る。

具体的には、Ｆｅの酸化物は酸化鉄（III：３価)のＦｅ_２Ｏ_３、Ｍｎの酸化物は酸化マンガン（IV）のＭｎＯ_２、Ｍｏの酸化物は酸化モリブデン（IV）のＭｏＯ_２、Ｃｏの酸化物は酸化コバルト（II）のＣｏＯ、Ｃｒの酸化物は酸化クロム（III）のＣｒ_２Ｏ_３、およびこれらの複合酸化物である。

これらの金属酸化物は、酸化アルミニウムや酸化ケイ素を主成分とするセラミックスに対して焼結を遅らせる作用が特に大きなものであることから、より確実かつ効果的にその焼成時の絶縁層４の収縮を遅延させることができ、母基板１に対する拘束の作用をより大きくしてより一層確実に反り等の変形の発生を防止することができる。

なお、上述の金属酸化物は、添加量を多くするほど絶縁層４のセラミックスの焼結を遅延させる作用が大きくなり、母基板１の反りを抑える効果が大きくなる。経済性や配線基板領域２の収縮を考慮すれば、絶縁層４における金属酸化物の含有量は０．１〜１０質量％であることが好ましい。

また、金属酸化物の添加量は、母基板１の厚さや積層するセラミックグリーンシートの層数、配線導体５の厚さ、面積、ダミー領域３の幅等に応じて適宜調節するようにしてもよい。例えば、母基板１が、各配線基板領域２で電子部品収納用パッケージを形成するのに適した構成、つまり酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素を主成分とする酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミックスから成り、セラミックグリーンシートの層数が３〜２０層程度、ダミー領域３の幅が５mm程度の場合、１〜７質量％であることが好ましい。

なお、本発明は以上の実施の形態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種々の変更を加えても何ら差し支えない。

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・・・配線基板領域
３・・・ダミー領域
４・・・絶縁層
５・・・配線導体
９・・・多数個取り配線基板

Claims

一方主面の中央部に複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外周部にダミー領域が形成されたセラミックスから成る母基板と、前記ダミー領域を被覆する絶縁層とを具備しており、該絶縁層は、前記母基板を成すセラミックスと同じセラミックスを主成分とし金属酸化物を添加して成るセラミックスから成り、前記金属酸化物は、Ｆｅの酸化物，Ｍｎの酸化物，Ｍｏの酸化物，Ｃｏの酸化物およびＣｒの酸化物のうちの少なくとも１種から成ることを特徴とする多数個取り配線基板。
前記絶縁層は、前記ダミー領域および前記母基板の他方主面の前記ダミー領域に対向する領域に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。