JP5410724B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、セラミックからなり、複数の配線基板を縦横に隣接して併有する多数個取り基板を、所定の位置で正確且つ迅速に複数の配線基板に分割できる配線基板の製造方法に関する。

セラミックからなる多数個取り基板を複数の配線基板に分割する際に、従来では、回転方向および回転速度が異なる一対のロール間に浅溝を有する多数個取り基板を通過させ、該多数個取り基板に異なる回転力を与えることで、複数の配線基板に個片化する方法が用いられていた。
上記方法以外に、超音波を集合体基板に加えることで、上記浅溝に沿ってクラックを生じせしめ、集合体基板全体を一度に各単位電子素子に分割する単位電子素子の分割方法があった（例えば、特許文献１参照）
特開昭６３−１５６７００号公報（第１〜３頁、第３図）

前記特許文献１における単位電子素子の分割方法では、超音波ウェルダーの固定板上にクッションを介して表面に分割予定の浅溝が形成された電子素子集合基板を載せた後、かかる集合基板の表面に超音波ホーンの平坦な先端面を当てて超音波振動させると、上記浅溝に沿って生じたクラックによって、各単位電子素子片に容易に分割される。

しかし、前記特許文献１における単位電子素子の分割方法のように、多数個取り基板の表面に超音波ホーンの平坦な先端面を当てて超音波振動させた場合、上記多数個取り基板の表面および裏面から対称に進入する一対の分割溝が形成されていても、これらの分割溝から外れた位置にクラックが生じることがある。あるいは、隣接して分割された配線基板同士が接触ないし衝突して、各素子の側面に欠け（チッピングとも言う）を生じるおそれもあった。
以上のような分割溝を外れた前記クラックや欠けが生じると、個片化された配線基板が所定の形状および寸法を満たしていなかったり、あるいは、表面に実装すべき電子部品のスペースが確保できなくなったり、更には、裏面に必要なサイズの端子電極が形成できなくなるおそれがあった。

本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、セラミックからなり、複数の配線基板を縦横に隣接して併有する多数個取り基板を、所定の位置で正確且つ迅速に複数の配線基板に分割することができる配線基板の製造方法を提供する、ことを課題とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明は、前記課題を解決するため、超音波を付加すべきホーンの先端面を非平坦面として、分割すべき多数個取り基板に対し、予め一定方向に沿った負荷を加えた状態で超音波を付加する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明による配線基板の製造方法（請求項１）は、セラミックからなり且つ表面および裏面を有すると共に、複数の配線基板を縦横に隣接して配列しており、該複数の配線基板の間を上記表面および裏面に厚み方向に沿ってほぼ対称に形成した一対の分割溝によって区画した多数個取り基板を、弾性材を介してベース上に載置し、かかる多数個取り基板の表面に対し、ホーンの先端面を接触させた状態で超音波を付加することにより、上記一対の分割溝に沿って複数の配線基板に分割する工程を含む配線基板の製造方法であって、上記ホーンの先端面は、球面あるいは曲面である、ことを特徴とする。

これによれば、前記ホーンにおける球面あるいは曲面の先端面が、弾性材を介してベース上に載置された多数個取り基板の表面に予め接触し且つ加圧されるので、かかる多数個取り基板には、中心部を拘束し且つ周辺部をホーンの基部側に反らせる方向の負荷、あるいは、逆に周辺部を拘束し且つ中心部をホーンの基部側に反らせる方向の負荷が加えられる。そのため、かかる状態で前記ホーンから超音波が多数個取り基板に付加されると、該多数個取り基板の表・裏面にほぼ対称に形成された一対の分割溝に沿ってクラックが発生し、更にこれらのクラックが連続して繋がる。しかも、ホーンの球面あるいは曲面である先端面に倣って、分割され且つ隣接する配線基板同士が接触しにくくなる。従って、多数個取り基板を、分割溝に沿って欠けがない複数の配線基板に正確且つ迅速にできると共に、形状および寸法精度に優れた複数の配線基板を同時に提供することができる。

尚、前記セラミックの多数個取り基板は、前記複数の配線基板が配列された製品領域の少なくとも一辺に沿って、同じセラミックからなる耳部を有している。
また、多数個取り基板を形成する前記セラミックには、例えば、アルミナや窒化アルミニウムなどの高温焼成セラミックのほか、ガラス−セラミックなどの低温焼成セラミックも含まれる。
更に、前記多数個取り基板の表・裏面にほぼ対称に形成した一対の分割溝は、断面ほぼＶ字形で、且つ表・裏面間で開口幅や深さに差があるか、あるいは、表・裏面に同じサイズのものが形成される。
また、前記弾性材は、ゴムまたは弾性を有する合成樹脂からなる。
加えて、前記多数個取り基板の表面とホーンとの間には、樹脂フィルムまたは紙からなる緩衝用シートを挟むことが望ましい。かかる緩衝用シートは、多数個取り基板の裏面と前記弾性材との間にも挟むことが望ましい。

また、本発明には、前記ホーンの先端面は、前記多数個取り基板の表面に向かって、中心部が突出した球面または凹んだ球面、あるいは、対向する一対の辺に沿ってこれら２つの辺間の中央部が突出した曲面または凹んだ曲面である、配線基板の製造方法（請求項２）も含まれる。
上記ホーンの先端面が上記球面である形態によれば、多数個取り基板には、中心部を拘束し且つ周辺部をホーンの基部側に反らせる方向の負荷、あるいは、逆に周辺部を拘束し且つ中心部をホーンの基部側に反らせる方向の負荷が加えられる。一方、前記ホーンの先端面が前記曲面である形態によれば、多数個取り基板には、対向する一対の辺間の中心部を拘束し且つ一対の辺側をホーンの基部側に反らせる方向の負荷、あるいは、逆に対向する一対の辺側を拘束し且つ一対の辺間の中心部をホーンの基部側に反らせる方向の負荷が加えられる。その結果、上記各状態で前記ホーンから超音波が多数個取り基板に付加されると、該多数個取り基板の表・裏面にほぼ対称に形成された一対の分割溝に沿ってクラックが発生し、更にこれらのクラックが連続して繋がると共に、ホーンの球面あるいは曲面である先端面に沿って、分割されて隣接する配線基板同士の接触を抑制できる。

尚、前記ホーンの先端面の球面または曲面の半径は、約１ｍ〜約３０ｍである。例えば、先端面が底面視で６０×９０ｍｍの長方形の場合、中央(中心)部と周辺との間における高さの差は、約０．１ｍｍである。
また、前記ホーンの先端面から多数個取り基板に付加される超音波は、周波数が１６ｋＨｚ以上、例えば、６０ｋＨｚで且つ振幅が１〜１００μｍ（例えば、４０μｍ）である。
更に、超音波の加振時間は、約０．００１〜約１秒の範囲である。

以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明における多数個取り基板Ｋを複数の配線基板ｓに分割する工程を示す概略図、図２は、図１中の一部拡大図である。
図１に示すように、本発明により分割される多数個取り基板Ｋは、鋼製などの硬いベースＢの平坦な表面の上に、ゴムまたは樹脂からなる弾性材ｅを介して載置される。多数個取り基板Ｋの表面１上には、振動子Ｖと、その下側に連なり且つ先細形状のホーン本体ｈおよび先端面が多数個取り基板Ｋの表面１に向かって中心部が突出した球面ｈ１であるホーンＨとが昇降可能に配設されている。

多数個取り基板Ｋは、例えば、アルミナを主成分とする高温焼成セラミックからなり、図２に示すように、表面１および裏面２を有し、平面視で複数の配線基板ｓを縦横に隣接して配列している。かかる複数の配線基板ｓ，ｓ間を表面１および裏面２に厚み方向に沿ってほぼ対称に形成した一対の分割溝ｃ１，ｃ２によって区画されていると共、これらの四辺を囲む外側に平面視が四角枠形状の耳部ｍを一体に有している。上記表面１と裏面２とは、相対的な呼称であり、本発明において、何れも広義には表面である。
因みに、多数個取り基板Ｋのサイズは、約５０×５０ｍｍで且つ厚みが０．２〜１．０ｍｍであり、分割溝ｃ１，ｃ２の深さは、前記厚みの１０〜９０％の範囲で適宜選択される。尚、個々の配線基板ｓ内や隣接する配線基板ｓ，ｓ間には、予め、Ｗなどからなる内部配線や接続配線（何れも図示せず）が形成されている。

図２に示すように、ホーンＨにおける球面ｈ１の先端面は、例えば、底面視で９０×６０ｍｍの長方形を呈し且つ中心部が多数個取り基板Ｋの表面１側に向かって僅かに突出するように、約１０ｍ〜約１５ｍの半径Ｒが付されている。そのため、中心部と周辺との間には、高さで約０．１ｍｍの差がある。
尚、多数個取り基板Ｋの裏面２側を保護するため、弾性材ｅと多数個取り基板Ｋとの間には、樹脂フィルムまたは紙からなる緩衝用シートｐ２が挟持される。同じく、多数個取り基板Ｋの表面１側を硬質のホーンＨから保護するため、多数個取り基板ＫとホーンＨとの間にも、上記同様の緩衝用シートｐ１が挟持される。

先ず、図３に示すように、前記条件で振動方向がホーン本体ｈの軸方向に沿った超音波ｖが付加されるホーンＨの先端面（ｈ１）を、緩衝用シートｐ１を介して、多数個取り基板Ｋの表面１に接触させた。
その結果、球面ｈ１の突出した中央部が多数個取り基板Ｋの中央部を押圧するため、図４に示すように、多数個取り基板Ｋの中央部は、緩衝用シートｐ１，ｐ２および弾性材ｅを介して、ホーンＨとベースＢとの間で拘束された。同時に、多数個取り基板Ｋの周辺部には、ホーンＨの上方（基部）側に反らせる一定方向の負荷が加えられた。この際、緩衝用シートｐ１，ｐ２も多数個取り基板Ｋと同様に弾性変形すると共に、弾性材ｅは、中央部が凹むように弾性変形した。

かかる状態で、ホーンＨに対し、約０．０１６〜約１秒の間、超音波ｖを付加した。その結果、図５に示すように、多数個取り基板Ｋにおいて、表面１の分割溝ｃ１と裏面２の分割溝ｃ２との間を通じる分離溝ｃが、中心部付近から周辺部側にわたって順次形成され、複数の配線基板ｓと周辺の耳部ｍとに分割された。
即ち、図６の左側に示す分割溝ｃ１，ｃ２付近に、前記ホーンＨによる圧力が加えられると、図６の中央に示すように、表面１側の分割溝ｃ１が狭くなり、且つ裏面２側の分割溝ｃ２が広くなるように、多数個取り基板Ｋが撓んだ。この際、分割溝ｃ１の表面１側において、隣接する配線基板ｓ，ｓのエッジが互いに接触しないように、ホーン本体ｈの前記半径Ｒが大きく設定されている。
尚、半径Ｒが小さくなると、球面ｈ１の突出した中央部のみが多数個取り基板Ｋの中央部を押圧し、周辺部は前記同様に反りつつも球面ｈ１から僅かに離れるが、次述する超音波ｖを付加し、中央付近に位置する配線基板ｓから順次個片化する課程で、周辺部に位置する配線基板ｓにも球面ｈ１が接触してゆくもの、と推定される。

前記の状態で、ホーンＨからの超音波ｖが付加されると、分割溝ｃ１，ｃ２の最奥部付近から厚み方向に沿って、上下一対のクラックｋが発生した後、図６の右側に示すように、該一対のクラックｋが連通して、分割溝ｃ１，ｃ２間に分離溝ｃが形成された、ものと推定される。
更に、多数個取り基板Ｋにおける中心部付近から周辺部側に向かって順次分割された個々の配線基板ｓは、緩衝シートｐ１，ｐ２を介して、ホーンＨの本体ｈと弾性材ｅとに挟まれているので、隣接する配線基板ｓあるいは周辺の耳部ｍの破断面に接触しにくくなる。その結果、個々の配線基板ｓは、隣接する配線基板ｓや耳部ｍの破断面に接触ないし当接せず、欠けを生じなかった、ものと推定される。

以上のような配線基板ｓの製造方法によれば、前記ホーンＨにおける球面ｈ１の先端面が、弾性材ｅを介してベースＢ上に載置された多数個取り基板Ｋの表面１に接触し且つ加圧されるので、該多数個取り基板Ｋには、中心部を拘束し且つ周辺部をホーンＨの基部側に反らせる一定方向の負荷が加えられた。そのため、かかる状態で前記ホーンＨから超音波ｖが多数個取り基板Ｋに付加されると、該多数個取り基板Ｋの表・裏面１，２に対称に形成された一対の分割溝ｃ１，ｃ２間に沿って一対のクラックｋが発生し、該クラックｋが連続して繋がった。しかも、ホーンＨの球面ｈ１である先端面に倣って、分割され且つ隣接する配線基板ｓ，ｓが離れるため、互いに接触しにくくなったもの、と推定される。
従って、多数個取り基板Ｋを、分割溝ｃ１，ｃ２に沿って欠けがない複数の配線基板ｓに正確且つ迅速に分割でき、形状および寸法精度に優れた複数の配線基板ｓを同時に提供することができた。

以下において、本発明の具体的な実施例を、比較例と併せて説明する。
予め、アルミナを主成分とする複数のグリーンシートを作成し、各グリーンシートにおいて配線基板ｓとなる領域にＷ粉末を含む導電性ペーストを充填ないし印刷して未焼成のビア導体および配線層を形成し、該複数のグリーンシートを積層・圧着して、複数個のグリーンシート積層体を得た。該複数のグリーンシート積層体における複数の配線基板ｓ同士間およびこれらと周辺の耳部との間に、厚み方向に沿ってカッタを挿入し、平面視で格子形状の分割溝ｃ１，ｃ２を表・裏面１，２に形成した後、所定の温度帯で焼成した。その結果、縦横が５０×５０ｍｍ、厚みが０．６ｍｍ、表・裏面１，２の分割溝ｃ１，ｃ２の深さがそれぞれ０．１５ｍｍであり、同数の配線基板ｓを縦横に隣接して併有し、これらの周辺を囲む耳部ｍを有する多数個取り基板Ｋを２００個製造した。

前記ベースＢ上に同じ素材および寸法の合成樹脂の弾性材を介して、多数個取り基板Ｋを載置し、先端面の球面ｈ１の半径Ｒが１５ｍであるホーンＨの該球面ｈ１を多数個取り基板Ｋの表面１に接触・押圧し、周波数６０ｋＨｚの超音波ｖを０．０４秒間付加して、複数の配線基板ｓと耳部ｍとに分割した。かかる分割工程を実施例である１００個の多数個取り基板Ｋに対して行った。
一方、残りの多数個取り基板Ｋを、前記同様にベースＢ上に弾性材ｅを介して載置し、先端面が平坦なホーンＨの該平坦面を多数個取り基板Ｋの表面１に接触・押圧し、前記同じ条件で超音波ｖを付加して、複数の配線基板ｓと耳部ｍとに分割した。かかる分割工程を比較例である残り１００個の多数個取り基板Ｋに対して行った。

実施例および比較例における１００個ずつの多数個取り基板Ｋからそれぞれ分割された複数の配線基板ｓの各側面を、光学顕微鏡（倍率：１００倍）で個別に観察し、１箇所でも欠け（チッピング）を有していた配線基板ｓが１個でも見つかった多数個取り基板Ｋの数をカウントした。
その結果、実施例の１００個の多数個取り基板Ｋからそれぞれ分割された複数の配線基板ｓの各側面には、欠けが発見されなかった。一方、比較例の１００個の多数個取り基板Ｋからそれぞれ分割された複数の配線基板ｓの各側面には、欠けが見つかった。該欠けを生じたのは、８個（８％）の多数個取り基板Ｋであった。

上記結果は、実施例の多数個取り基板Ｋでは、前記ホーンＨにおける球面ｈ１の先端面が、各多数個取り基板Ｋの表面１に接触・加圧され、中心部が拘束され且つ周辺部がホーンＨの基部側に反らせる一定方向の負荷が加えられた状態で、前記超音波ｖが加えられたため、表・裏面１，２の分割溝ｃ１，ｃ２に沿ってクラックｋが形成された結果、ほぼ垂直な分離溝ｃになった、ものと推定される。更に、分割されて隣接する配線基板ｓ，ｓが互いに接触・当接せず、且つ若干離れた位置を保っていた、ものと推定される。
一方、比較例の多数個取り基板Ｋでは、前記ホーンＨの平坦な先端面が表面１全体に接触・加圧された状態で、前記超音波ｖが加えられたため、各多数個取り基板Ｋの表・裏面１，２における任意の位置の分割溝ｃ１，ｃ２に沿ってクラックｋを生じたほか、分割溝ｃ１，ｃ２から外れた位置でもクラックｋが発生したり、更に、分割されて隣接する配線基板ｓ，ｓが、互いの側面で接触・衝突したことによって、側面の欠けが生じた、ものと推定される。
以上のような実施例の製造方法によって、本発明の優位性が容易に理解された。

図７は、異なる形態の先端面である球面ｈ２を有するホーンＨの部分断面図である。かかる球面ｈ２は、前記多数個取り基板Ｋの表面１に対し、中心部が凹んだ形状である。該球面ｈ２を規定する半径Ｒも、前記と同様である。
上記球面ｈ２を有するホーンＨを前記同様に用いた場合、多数個取り基板Ｋには、その周辺部を拘束し且つ中心部をホーンＨの基部側に反らせる方向の負荷が加えられる。そのため、かかる状態でホーンＨから超音波ｖが多数個取り基板Ｋに付加されると、該多数個取り基板Ｋの表・裏面１，２にほぼ対称に形成された一対の分割溝ｃ１，ｃ２に沿ってクラックｋが発生し、更にこれらのクラックｋが連続して繋がる。しかも、ホーンＨの球面ｈ２である先端面に沿うように倣うため、分割され且つ隣接する配線基板ｓ，ｓ同士が接触しにくくなる。
尚、前記半径Ｒが小さくなると、球面ｈ２の突出した周辺部のみが多数個取り基板Ｋの周辺部を押圧し、中央部は前記同様に反りつつも球面ｈ２から僅かに離れるが、超音波ｖを付加され、周辺付近に位置する配線基板ｓから順次個片化する課程で、中央部付近に位置する配線基板ｓにも球面ｈ２が接触してゆくものと、推定される。

本発明は、以上において説明した実施の形態や実施例に限定されない。
例えば、図８の斜視図に示すように、全体がほぼ四角柱を呈するホーン本体ｈの先端面には、該先端面において対向する一対の辺に沿って該２つの辺の中央部付近が、多数個取り基板Ｋの表面１に向かって突出するほぼ蒲鉾形状の曲面ｈ３としても良い。かかる曲面ｈ３を有するホーンＨによっても、前記球面ｈ１と同様の作用が、中央部付近から対向する一対の辺に向かって順次成され得る。
また、図９の斜視図に示すように、前記同様のホーン本体ｈの先端面には、該先端面において対向する一対の辺に沿って該２つの辺の中央部付近が、多数個取り基板Ｋの表面１に対し、中心部が凹み且つ対向する一対の辺が突出するほぼ逆蒲鉾形状の曲面ｈ４としても良い。かかる曲面ｈ４を有するホーンＨによっても、前記球面ｈ２と同様の作用が、対向する一対の辺付近から中央部に向かって順次成され得る。
更に、多数個取り基板Ｋの前記裏面２に前記ホーンＨの先端面（ｈ１〜ｈ４）を接触させて、前記分割工程を行うようにしても良い。
加えて、ホーンＨの先端面は、前記球面ｈ１，ｈ２あるいは曲面ｈ３，ｈ４などを呈するものであれば、底面視で正方形や長方形の矩形に限らず、円形、楕円形、長円形、五角形以上の正多角形あるいは変形多角形を呈するものでも良い。

本発明による配線基板の製造方法における分割工程を示す概略図。 図１中の部分拡大図。 前記分割工程の一部を示す部分拡大図。 図３に続く分割工程を示す部分拡大図。 図４に続く分割工程を示す部分拡大図。 多数個取り基板の分割プロセスを模式的に示す概略図。 ホーンにおいて異なる形態の先端面を示す部分断面図。 ホーンにおいて更に異なる形態の先端面を示す斜視図。 ホーンにおいて別異な形態の先端面を示す斜視図。

符号の説明

１……………表面
２……………裏面（表面）
Ｋ……………多数個取り基板
ｓ……………配線基板
ｃ１，ｃ２…分割溝
Ｈ……………ホーン
ｈ１，ｈ２…球面（先端面）
ｈ３，ｈ４…曲面（先端面）
ｖ……………超音波
Ｂ……………ベース
ｅ……………弾性材

Claims (2)

1. セラミックからなり且つ表面および裏面を有すると共に、複数の配線基板を縦横に隣接して配列しており、該複数の配線基板の間を上記表面および裏面に厚み方向に沿ってほぼ対称に形成した一対の分割溝によって区画した多数個取り基板を、弾性材を介してベース上に載置し、かかる多数個取り基板の表面に対し、ホーンの先端面を接触させた状態で超音波を付加することにより、上記一対の分割溝に沿って複数の配線基板に分割する工程を含む配線基板の製造方法であって、
   上記ホーンの先端面は、球面あるいは曲面である、
   ことを特徴とする配線基板の製造方法。
2. 前記ホーンの先端面は、前記多数個取り基板の表面に向かって、中心部が突出した球面または凹んだ球面、あるいは、対向する一対の辺に沿ってこれら２つの辺間の中央部が突出した曲面または凹んだ曲面である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。

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