JP4562473B2 - 電子部品収納用パッケージの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の配線基板領域が縦横に形成され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収納するための電子部品収納用パッケージは、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、表面にタングステン等の金属材料から成る配線導体が形成された四角平板状の複数のセラミック絶縁層が積層された構造である。この電子部品収納用パッケージに電子部品が搭載され、電子部品の電極が配線導体に半田やボンディングワイヤ等を介して電気的に接続されることにより電子装置が形成される。

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って、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、また電子部品収納用パッケージおよび電子装置の製造効率を向上させるために、１枚の母基板から多数個の配線基板を集約的に得ることができるいわゆる多数個取り配線基板の形態で製作されている。

このような多数個取り配線基板は、主面の中央部に複数の配線基板領域が縦横に形成されているとともに外周部に捨て代領域が形成された母基板と、各配線基板領域の電子部品搭載部に形成された配線導体とを備えている。そして、配線基板領域の電子部品搭載部の周囲には、例えば鉄−ニッケル−コバルト合金からなる金属枠体が、銀−銅ろう材により接合されている。また、このような多数個取り配線基板には、各配線基板領域への分割を容易なものとするために、配線基板領域同士の境界および配線基板領域と捨て代領域との境界に分割溝が形成されている。

このような多数個取り配線基板は、移送用ローラーおよび押圧用ローラーに上下方向から挟まれ、移送用ローラーを支点、押圧用ローラーを作用点として、分割溝に沿って各配線基板領域に分割される。
特開２００１−３５２００３号公報

しかしながら、このような従来の多数個取り配線基板においては、金属枠体が取着された配線基板領域の厚さと捨て代領域の厚さとに差が生じ、配線基板領域と捨て代領域との境界を分割する際に、配線基板領域にクラック、欠け若しくは割れ残りが発生する可能性があった。すなわち、従来の多数個取り配線基板においては、配線基板領域と捨て代領域とでは厚さに差があるため、配線基板領域同士の境界を分割する際に印加される押圧力と、配線基板領域と捨て代領域との境界を分割する際に印加される押圧力とに差が生じ、クラック、欠け若しくは割れ残りが発生する可能性があった。移送用ローラーと押圧用ローラーとの間隔は、金属枠体が取着された配線基板領域の厚みに応じて設定されるため、配線基板領域と捨て代領域との境界を分割する際には、配線基板領域同士の境界を分割する際に印加される押圧力より小さい力しか加えられずこのような問題が発生する可能性があった。

特に、近年の電子装置の多様化に伴って、金属枠体の厚みが母基板の厚みに比べて相対的に厚く設計された多数個取り配線基板もあり、このような多数個取り配線基板においては問題が顕著となってきた。

本発明の電子部品収納用パッケージの製造方法の一態様は、主面の中央部に複数の配線基板領域が形成されているとともに外周部に捨て代領域が形成された母基板と、前記各配線基板領域の前記主面の外周部に取着された金属枠体と、前記母基板の前記主面の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捨て代領域との境界に形成された分割溝と、前記捨て代領域に取着された、樹脂からなり前記金属枠体と同等の厚みであるダミー部材とを備えた多数個取り配線基板を準備する工程と、前記多数個取り配線基板を無端上ベルトと無端下ベルトとで挟む工程と、前記無端上ベルトの上側から前記ダミー部材を押圧するとともに、前記無端下ベルトの下側から前記母基板を押圧することにより、前記分割溝に沿って前記配線基板領域および前記捨て代領域を破断する工程と、前記無端上ベルトの上側から金属枠体を押圧するとともに、前記無端下ベルトの下側から前記母基板を押圧することにより、前記分割溝を挟んで隣り合う前記配線基板領域を破断する工程とを備えていることを特徴とするものである。

本発明の電子部品収納用パッケージの製造方法の一態様は、各配線基板領域の主面の外周部に取着された金属枠体と、捨て代領域に取着された、樹脂からなり金属枠体と同等の厚みであるダミー部材とを備えていることにより、金属枠体を含む配線基板領域の厚みと捨て代領域の厚みとの差を低減させることができ、配線基板領域同士の境界に沿って分割する際に母基板に印加される押圧力と配線基板領域と捨て代領域との境界に沿って母基板を分割する際に母基板に印加される押圧力との差を低減させることができ、配線基板領域にクラック、バリもしくは割れ残りが生じる可能性を低減させることが可能となる。

さらに、本発明の多数個取り配線基板の一態様は、ダミー部材が樹脂からなることにより、無端上ベルトおよび無端下ベルトにより多数個取り配線基板を挟んで搬送する際に、ダミー部材および母基板に加わる衝撃を吸収することができ、多数個取り配線基板の搬送過程において母基板に割れが生じる可能性を低減させることが可能となる。

本発明の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ついて、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平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した多数個取り配線基板のＸ−Ｘ’線における断面図である。なお、図１（ｂ）は、多数個取り配線基板を各配線基板領域（金属枠体が接合された各配線基板領域）に分割する構造を概略的に示している。

本発明の多数個取り配線基板は、複数の配線基板領域１０２および捨て代領域１０３が形成された母基板１０１と、母基板１０１に形成された分割溝１０４と、配線基板領域１０２に取着された金属枠体１０５と、捨て代領域１０３に取着されたダミー部材１０６とを備えている。

母基板１０１は、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等のセラミック材料から成る。母基板１０１の主面の中央部には、複数の配線基板領域１０２が縦横に形成されている。各配線基板領域１０２は、例えば、一辺の長さが２〜２０ｍｍ程度で厚みが０．５〜３ｍｍ程度の四角形状である。そして、各配線基板領域１０２の主面（上面）の中央部に電子部品（図示せず）が搭載される搭載部１０７が設けられている。搭載部１０７に搭載される電子部品は、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。搭載部１０７には、電子部品の電極が電気的に接続される配線導体１０８が形成されている。

また、母基板１０１の外周部には、捨て代領域１０３が形成されている。捨て代領域１０３は、多数個取り配線基板の取り扱いを容易とし、また、後述するように、配線基板領域１０２の配線導体１０８の露出した表面にめっき層を被着させる際に、配線導体１０８にめっき用電流を供給するための配線の引き回しを容易とするために設けられている。

また、母基板１０１の配線基板領域１０２同士の境界および配線基板領域１０２と捨て代領域１０３との境界に、分割溝１０４が形成されている。多数個取り配線基板は、この分割溝１０４に沿って分割されることにより各配線基板領域１０２に個片化される。なお、母基板１０１の分割は、分割溝１０４を挟んで母基板１０１に撓ませるように応力を加え、分割溝１０４の底部から対向する母基板１０１の表面にかけて母基板１０１を破断させることにより行われる。

このような母基板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、酸化アルミニウム等の原料粉末をシート状に成形したセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートという）を複数枚準備するとともに、グリーンシートの中央部を縦横に区画して配線基板領域１０２を形成し、一部のグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施した後これらを積層するとともに、この積層体の上側および下側主面の少なくとも一方に、配線基板領域１０２同士の境界および配線基板領域１０２と捨て代領域１０３との境界に分割溝１０４を形成し、焼成することによって作製される。分割溝１０４は、グリーンシートの主面に、カッター刃を押圧して所定の深さまで溝状に切り込ませること等により形成される。

ここで、多数個取り配線基板の分割について図１（ｂ）を用いて詳細に説明する。多数個取り配線基板の分割装置は、例えば、図１（ｂ）に示すように、支持板１１５と、無端下ベルト１１７と、無端上ベルト１１８と、移送用ローラー１１９と、押圧用ローラー１２０とを備えている。支持板１１５は、上面が平坦な構造となっている。無端下ベルト１１７は、支持板１１５の上面を水平に移動する硬質ゴム製のベルトである。無端上ベルト１１８は、無端下ベルト１１７の上方に、無端下ベルト１１７と所定の間隔をおいて無端下ベルト１１７と平行に配置されている。この無端上ベルト１１８は、無端下ベルト１１７と同じ方向に同じ速度で移動する硬質ゴム製のベルトである。移送用ローラー１１９は、無端下ベルト１１７の下面に接しており、無端下ベルト１１７を一定の速度で移送する。押圧用ローラー１２０は、無端上ベルト１１８の上面側に配置されており、無端上ベルト１１８を上側から押圧するものである。

無端下ベルト１１７と無端上ベルト１１８との間の間隔は、金属枠体１０５を含む多数個取り配線基板の厚みよりも若干狭くなるように設定されている。また、移送用ローラー１１９の中心から押圧ローラー１２０の中心までの距離は、各配線基板領域１０２の外辺の長さに合うように設定されている。つまり、無端下ベルト１１７と無端上ベルト１１８との間に母基板１０１を挟んで移送させることにより、移送用ローラー１１９が支点、押圧ローラー１２０が作用点となり、移送用ローラー１１９の上方で母基板１０１が分割溝１０４に沿って順次破断され分割されていく。

金属枠体１０５は、各配線基板領域１０２の主面の外周部に取着されている。金属枠体１０５は、搭載部１０７を取り囲むように取着されている。金属枠体１０５の上面に蓋体（図示せず）が取着されることにより、搭載部１０７に搭載される電子部品が気密封止される。なお、金属枠体１０５は、例えば、搭載部１０７を取り囲むようにしてメタライズ層１０９を形成しておき、このメタライズ層１０９に鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料からなる金属枠体１０５を銀−銅ろう等のろう材を介してろう付けすることにより配線基板領域１０２に取着される。金属枠体１０５は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金の金属板に打抜き加工やエッチング加工等の加工を施すことにより形成される。金属枠体１０５の表面にニッケルや金等のめっきを被着させておくとよい。金属枠体１０５にめっきを被着させておくことにより、酸化腐食を抑制することができ、また、蓋体の接合をより容易かつ強固なものとすることができる。

ダミー部材１０６は、母基板１０１の捨て代領域１０３に取着されている。このダミー部材１０６は、配線基板領域１０２に取着されている金属枠体１０５に対応するものである。本発明の多数個取り配線基板は、このような構成により、金属枠体１０５を含む配線基板領域１０２の厚みと捨て代領域１０３の厚みとの差を減少させることができる。すなわち、ダミー部材１０６は、配線基板領域１０２に金属枠体１０５が取着されていることに対応して捨て代領域１０３に取着されているものであり、金属枠体１０５を含む配線基板領域１０２の総厚みと捨て代領域１０３の総厚みとの差を減少させるものである。

本発明の多数個取り配線基板は、金属枠体１０５を含む配線基板領域１０２の厚みと捨て代領域１０３の厚みとの差が減少されていることにより、多数個取り配線基板を分割する際に、捨て代領域１０３においても押圧ローラー１２０による押圧力を効果的に加えることができ、配線基板領域１０２にクラック、バリ若しくは割れ残りが発生する可能性を低減させることが可能となる。

配線導体１０８は、配線基板領域１０２の搭載部１０７に形成されている。この配線導体１０８は、搭載部１０７に搭載される電子部品の電極にボンディングワイヤや半田等を介して電気的に接続される。配線導体１０８は、電子部品の電極と配線基板領域１０２の下面や側面に形成された外部接続端子との間の導電路として機能する。配線導体１０８は、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属材料から成る。例えば、タングステンから成る場合であれば、タングステンの金属ペーストを母基板１０１となるグリーンシートに所定のパターンで印刷しておくことにより形成される。配線導体１０８の表面には、酸化腐食を防止するとともに、半田やボンディングワイヤを接続する際の半田の濡れ性、ボンディングワイヤのボンディング性等の特性を向上させるために、ニッケルや金等のめっきが被着されている。

また、本発明の多数個取り配線基板において、ダミー部材１０６は、金属枠体１０５と同じ厚みであることが好ましい。本発明の多数個取り配線基板は、このような構成により、金属枠体１０５を含む配線基板領域１０２の厚みと捨て代領域１０３の厚みとを揃えることができ、配線基板領域１０２同士の境界に沿って分割する際に母基板１０１に印加される押圧力と配線基板領域１０２と捨て代領域１０３との境界に沿って母基板１０１を分割する際に母基板１０１に印加される押圧力とを揃えることができ、配線基板領域１０２にクラック、バリ若しくは割れ残りが生じる可能性をさらに低減させることが可能となる。

ここで、分割装置は、過剰な押圧による母基板１０１のクラックや欠けの発生を防止しつつ母基板１０１に所定の押圧を行えるように、押圧ローラー１２０の端部に油圧シリンダー，エアーシリンダー，電磁ソレノイド若しくはスプリング等が設けられている。そのため、ある程度の段差はこの構造により緩和されることになる。従って、金属枠体１０５の厚みとダミー部材１０６の厚みとの差が１ｍｍ以下であれば、母基板１０１にクラックや欠けが発生する可能性を低減させることは可能である。

また、本発明の多数個取り配線基板において、ダミー部材１０６は、金属枠体１０５と同じ形状および同じ寸法であることが好ましい。本発明の多数個取り配線基板は、このような構成により、配線基板領域１０２同士の境界を分割する際に無端上ベルト１１８が接触する面積（金属枠体１０５の上面の面積）と、捨て代領域１０３と配線基板領域１０２との境界を分割する際に無端上ベルト１１８が接触する面積（ダミー部材１０６の上面の面積）とを近似させることができる。そして、接触面積を近似させることにより、配線基板領域１０２同士の境界を分割する際に母基板１０１に印加される押圧力と、捨て代領域１０３と配線基板領域１０２との境界を分割する際に母基板１０１に印加される押圧力との差を減少させることができ、配線基板領域１０２にクラック、バリ若しくは割れ残りが発生する可能性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おいて、ダミー部材１０６は、配線基板領域１０２と捨て代領域１０３との境界を基準に、隣り合う金属枠体１０５と線対称に配置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、ダミー部材１０６の配線基板領域１０２側の端部から配線基板領域１０２と捨て代領域１０３との境界までの距離と、金属枠体１０５の捨て代領域１０３側の端部から配線基板領域１０２と捨て代領域１０３との境界までの距離とを等しくすることができ、配線基板領域１０２同士の境界を分割する際に母基板１０１に印加される押圧力と、捨て代領域１０３と配線基板領域１０２との境界を分割する際に母基板１０１に印加される押圧力との差を減少させることが可能となる。その結果、配線基板領域１０２にクラック、バリ若しくは割れ残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において、ダミー部材１０６は、母基板１０１の全周にわたって配置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の方向（縦方向または横方向）にかかわらず、配線基板領域１０２同士の境界を分割する際に母基板１０１に印加される押圧力と、配線基板領域１０２と捨て代領域１０３との境界を分割する際に母基板１０１に印加される押圧力との差を減少させることができ、配線基板領域１０２にクラック、バリ若しくは割れ残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の一態様は、ダミー部材１０６が、導電性の材料からなり、母基板１０１の捨て代領域１０３に形成されためっき用端子１１０に電気的に接続されていることが好ましい。ダミー部材１０６を補助電極として機能させて、母基板１０１の外周部に集中して被着される傾向にあるめっき液中の金属成分をこのダミー部材１０６により効果的に吸収させることができる。よって、母基板１０１の外周部でめっきが厚くなることを効果的に抑制して、めっき厚のばらつきを抑制することが可能となる。

なお、ダミー部材１０６が導電性の材料からなる場合、ダミー部材１０６は、捨て代領域１０３に形成されており、めっき用端子１１０に電気的に接続されているメタライズ層１１１を介して母基板１０１に接合するとよい。

また、本発明の多数個取り配線基板の一態様において、ダミー部材１０６は、樹脂からなる。本発明の多数個取り配線基板は、このような構成により、無端上ベルト１１８および無端下ベルト１１７により多数個取り配線基板を搬送する際に、ダミー部材１０６および母基板１０１に加わる衝撃を吸収することができ、多数個取り配線基板の搬送過程において母基板１０１に割れが生じる可能性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の一態様において、分割溝１０４は、母基板１０
１の側面まで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を捨て代領域１０３の外縁まで容易に破断させることができ、多数個取り配線基板の分割性を向上させることが可能となる。

電子部品収納用パッケージは、図１に示した多数個取り配線基板を配線基板領域１０２ごとに分割することにより個片化されたものである。このような構成により、クラック、バリもしくは割れ残りが発生する可能性低減された電子部品収納用パッケージを実現することができる。

また、電子装置は、こ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収容された電子部品（図示せず）と、金属枠体１０５に接合された蓋体（図示せず）とを備えている。この構成により、クラックやバリ等の発生の可能性が低減された電子装置を実現することができる。

（ａ）は、本発明の電子部品収納用パッケージの製造方法の一形態における多数個取り配線基板の構造を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した多数個取り配線基板の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・・・・・捨て代領域
１０４・・・・・分割溝
１０５・・・・・金属枠体
１０６・・・・・ダミー部材
１０７・・・・・搭載部
１０８・・・・・配線導体
１０９・・・・・メタライズ層
１１０・・・・・めっき用端子
１１１・・・・・メタライズ層
１１７・・・・・無端下ベルト
１１８・・・・・無端上ベルト
１１９・・・・・移送用ローラー
１２０・・・・・押圧用ローラー

Claims (5)

1. 主面の中央部に複数の配線基板領域が形成されているとともに外周部に捨て代領域が形成された母基板と、前記各配線基板領域の前記主面の外周部に取着された金属枠体と、前記母基板の前記主面の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捨て代領域との境界に形成された分割溝と、前記捨て代領域に取着された、樹脂からなり前記金属枠体と同等の厚みであるダミー部材とを備えた多数個取り配線基板を準備する工程と、前記多数個取り配線基板を無端上ベルトおよび無端下ベルトで挟む工程と、
   前記無端上ベルトの上側から前記ダミー部材を押圧するとともに、前記無端下ベルトの下側から前記母基板を押圧することにより、前記分割溝に沿って前記配線基板領域および前記捨て代領域を破断する工程と、
   前記無端上ベルトの上側から金属枠体を押圧するとともに、前記無端下ベルトの下側から前記母基板を押圧することにより、前記分割溝を挟んで隣り合う前記配線基板領域を破断する工程とを備えた電子部品収納用パッケージの製造方法。
2. 前記ダミー部材を、前記金属枠体と同じ形状にすることを特徴とする請求項１記載の電子部品収納用パッケージの製造方法。
3. 前記ダミー部材を、前記配線基板領域と前記捨て代領域との境界を基準に、隣り合う前記金属枠体と線対称に配置することを特徴とする請求項２記載の電子部品収納用パッケージの製造方法。
4. 前記ダミー部材を、前記母基板の全周にわたって配置することを特徴とする請求項１記載の電子部品収納用パッケージの製造方法。
5. 前記分割溝を、前記母基板の側面まで形成することを特徴とする請求項１記載の電子部品収納用パッケージの製造方法。

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