JP5574901B2

JP5574901B2 - 多数個取り配線基板

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Publication number: JP5574901B2
Application number: JP2010219071A
Authority: JP
Inventors: 執蔵中島; 博記立和名; 年英辻田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-09-29
Also published as: JP2012074592A

Description

本発明は、母基板の中央部に、各々が電子部品を搭載するための配線基板となる複数の配線基板領域が縦横に配列形成され、配線基板領域の境界に分割溝が形成された多数個取り配線基板に関するものである。

従来、撮像素子等の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。

このような配線基板は、複数の配線基板を効率良く製作するために、多数個取り配線基板を分割することにより製作するということが行なわれている。多数個取り配線基板は、広面積の母基板に配線基板となる複数の配線基板領域が縦横に配列形成され、各配線基板領域を区分する分割溝が縦横に形成されたものである。そして、母基板を撓ませ、分割溝に沿って分割することにより、複数の配線基板が得られる。

また、このような多数個取り配線基板においては、配線基板領域の間に、配線基板領域と大きさの異なるダミー領域を設けることがある（例えば特許文献１を参照）。このようなダミー領域は、例えば、配線基板領域の外周部に、左右または上下の端部で非対称な切り欠き（例えばキャスタレーション等）が形成される場合等に設けられる。

特開2002−324973号公報

しかしながら、このような配線基板領域と大きさの異なるダミー領域とを有する多数個取り配線基板において、配線基板領域を挟んで配置された分割溝同士の間隔よりもダミー領域を挟んで配置された分割溝同士の間隔が小さい場合には、多数個取り配線基板を撓ませて分割溝に沿った分割をしようとすると、意図した分割溝が割れずに、配線基板領域とダミー領域とが繋がったままになってしまうことがあるという問題があった。

このような問題は、低コスト化のためにダミー領域の大きさを小さくした場合に生じやすいものであり、近年の加工精度の向上によってダミー領域の大きさを非常に小さくすることが可能となったために発生しやすくなったものである。すなわち、従来の多数個取り配線基板では、ダミー領域を挟んで隣り合う分割溝は、多数個取り配線基板の同じ主面に形成されているので、これらの分割溝で分割するために多数個取り配線基板を撓ませる方向、加える応力の向きは同じ向きである。そして、ダミー領域を挟んで隣り合う分割溝間の距離が小さいと、一方の分割溝にだけ高精度に応力を加えることが困難なので、一方の分割溝に分割するための応力を加えても他方の分割溝にその応力が加わってしまう場合があるからである。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、配線基板領域と大きさの異なるダミー領域を有していても、分割溝に沿って良好に分割することのできる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、第１の基板領域と第１の基板領域よりも幅の小さい第２の基板領域とが、縦および横の少なくとも一方の方向に交互に並んで配置された母基板の主面に、第１の基板領域と第２の基板領域との境界に沿って分割溝が形成された多数個取り配線基板において、第２の基板領域を挟んで隣り合う分割溝は、それぞれ母基板の互いに異なる主面に配置されており、第１の基板領域を挟んで隣り合う分割溝は、同じ主面に配置され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は、上記構成において、第２の基板領域を挟んで隣り合う分割溝は、一方主面に形成された第１の分割溝の底部と他方主面との間の距離および他方主面に形成された第２の分割溝の底部と一方主面との間の距離が、第１の分割溝の底部と第２の分割溝の底部との間の距離よりも小さ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、第１の基板領域よりも幅の小さい第２の基板領域を挟んで隣り合う分割溝は、それぞれ母基板の互いに異なる主面に配置されており、第
１の基板領域を挟んで隣り合う分割溝は、同じ主面に配置されていることから、多数個取り配線基板を撓ませて第２の基板領域を挟んで隣り合う分割溝で分割しようとする場合には、多数個取り配線基板を一方主面側に凸になるように撓ませると一方主面側の分割溝から分割され、他方主面側に凸になるように撓ませると他方主面側の分割溝から分割されるものとなる。すなわち、第２の基板領域を挟んで隣り合う分割溝で分割する際に、２つの分割溝をそれぞれ分割するために加える応力の向きは互いに異なるので、一方の分割溝で分割するために加える応力では他方の分割溝で分割される可能性を低減することができる。

また、本発明の多数個取り配線基板によれば、上記構成において、第２の基板領域を挟んで隣り合う分割溝は、一方主面に形成された第１の分割溝の底部と他方主面との間の距離および他方主面に形成された第２の分割溝の底部と一方主面との間の距離が、第１の分割溝の底部と第２の分割溝の底部との間の距離よりも小さいことから、第１の分割溝の底部と第２の分割溝の底部との間に亀裂が入って分割されてしまうことを抑制できる。

（ａ）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、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図１（ｂ）のＡ部における要部拡大断面図である。（ａ）は本発明の多数個取り配線基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。（ａ）は本発明の多数個取り配線基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。

本発明の多数個取り配線基板について、添付の図面を参照しつつ説明する。図１〜図４において、１は母基板、１ａは第１の基板領域、１ｂは第２の基板領域、２（２ｘ，２ｙ）は分割溝、２ｘは第１の分割溝、２ｙは第２の分割溝、２ａは分割溝２の底部、３は配線導体、４は接続電極、５は外部端子電極、６は凹部である。

本発明の多数個取り配線基板によれば、第１の基板領域１ａと第１の基板領域１ａよりも幅の小さい第２の基板領域１ｂとが、縦および横の少なくとも一方の方向に交互に並んで配置された母基板１の主面に、第１の基板領域１ａと第２の基板領域１ｂとの境界に沿って分割溝２が形成された多数個取り配線基板において、第２の基板領域１ｂを挟んで隣り合う分割溝２は、それぞれ母基板１の互いに異なる主面に配置されていることから、多
数個取り配線基板を撓ませて第１の基板領域１ａと第２の基板領域１ｂとを分割しようとするときに、多数個取り配線基板を一方主面側に凸になるように撓ませると一方主面に形成された第１の分割溝２ｘから分割され、他方主面側に凸になるように撓ませると他方主面側に形成された第２の分割溝２ｙから分割されるので、第２の基板領域１ｂを挟んで隣り合う分割溝２で分割する際に、分割溝２が形成された主面側に凸になるように撓ませることで、意図した分割溝２から分割できる。このような多数個取り配線基板を用いることによって、第１の基板領域１ａと第２の基板領域１ｂが繋がったまま分割されることを低減できる。

また、本発明の多数個取り配線基板によれば、上記構成において、第２の基板領域１ｂを挟んで隣り合う分割溝２は、一方主面に形成された第１の分割溝２ｘの底部２ａと他方主面との間の距離および他方主面に形成された第２の分割溝２ｙの底部２ａと一方主面との間の距離が、第１の分割溝２ｘの底部２ａと第２の分割溝２ｙの底部２ａとの間の距離よりも小さいことから、第１の分割溝２ｘの底部２ａと第２の分割溝２ｙの底部２ａとの間に亀裂が入って分割されてしまうことを抑制できる。

ここで、図１〜図４に示す例の多数個取り配線基板においては、第１の基板領域１ａを配線基板領域とし、第２の基板領域１ｂをダミー領域としている。

なお、第１の基板領域１ａおよび第２の基板領域１ｂは縦および横の少なくとも一方の並びに複数配置されていればよく、図１〜図４に示す例では、第１の基板領域１ａを縦に５個および横に４個ずつ配置しており、横に並んだ第１の基板領域１ａの間に第２の基板領域１ｂが３個ずつ配置しているが、さらに多数個の並びに配置されたものであってもよい。例えば、第１の基板領域１ａを縦の並びに６個配置するとともに横の並びに９個配置して計54個の第１の基板領域１ａが配置されていてもよい。また、縦の並びに１個配置するとともに横の並びに４個配置して計４個の第１の基板領域１ａが配置された多数個取り配線基板や、縦の並びに３個配置するとともに横の並びに１個配置して計３個の第１の基板領域１ａが配置された多数個取り配線基板としてもよい。このような第１の基板領域１ａの配置は、母基板１や第１の基板領域１ａの大きさ、第１の基板領域１ａに搭載される電子部品や配線導体３の配置等に合わせて設定される。

母基板１は、セラミックスや樹脂等の絶縁体から成るものである。セラミックスから成る場合は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体およびガラスセラミックス質焼結体等が挙げられ、樹脂からなる場合は、例えば、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，アクリル樹脂，フェノール樹脂，ポリエステル樹脂、および四フッ化エチレン樹脂を始めとするフッ素系樹脂等が挙げられる。また、ガラスエポキシ樹脂のように、ガラス繊維から成る基材に樹脂を含浸させたものが挙げられる。

母基板１が、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる場合には、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３），シリカ（ＳｉＯ_２），カルシア（ＣａＯ）およびマグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤および溶媒を添加混合して泥漿状となすとともに、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を採用してシート状に成形することによってセラミックグリーンシートを得て、次に、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに必要に応じて複数枚積層し、高温（約1500〜1800℃）で焼成することによって製作される。

母基板１が、例えば、樹脂から成る場合は、所定の配線基板の形状に成形できるような金型を用いて、トランスファーモールド法やインジェクションモールド法等によって成形することができる。また、例えば、ガラスエポキシ樹脂のように、ガラス繊維から成る基
材に樹脂を含浸させたものであってもよく、この場合は、ガラス繊維から成る基材にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させ、このエポキシ樹脂前駆体を所定の温度で熱硬化させることによって形成することができる。

母基板１には第１の基板領域１ａと第２の基板領域１ｂとが設けられている。第１の基板領域１ａは、例えば電子部品６を搭載し接続電極４に電気的に接続した後、封止し外部回路基板に実装されるパッケージとして利用される領域である。第２の基板領域１ｂは、例えばダミー領域として処分される領域である。

分割溝２は、母基板１がセラミックスからなる場合には、母基板１となる生成形体にカッター刃や金型を押し当てることによって、あるいはレーザー加工を施すことによって形成することができる。分割溝２の縦断面形状は、Ｖ字状やＵ字状あるいは四角形状であってもよいが、Ｖ字状にすると、母基板１を撓ませて分割溝２に沿って破断する際に、分割溝２の底部２ａに応力の集中しやすい形状であるので、その破断が容易かつ正確となって好ましい。

分割溝２の深さは、絶縁基体の材料等により適宜設定され、母基板１の厚みの50〜70％程度に形成される。このようにすることで、母基板１が良好に分割されるとともに不用意に割れることのない多数個取り配線基板となる。

第１の分割溝２ｘおよび第２の分割溝２ｙの開口幅は、0.01〜1.0ｍｍ程度であると、
母基板１を良好に分割することができ、各配線基板領域１ａが分割溝２の占める面積の影響で小さくならず、分割溝２の形成時に第１の基板領域１ａや第２の基板領域１ｂが大きく変形することがないので好ましい。

また、図１〜図４に示す例のように、第１の基板領域１ａとダミー領域である第２の基板領域１ｂとが交互に並んで配置されている場合には、第２の基板領域１ｂの横方向の幅Ｗ２は、第１の基板領域１ａの横方向の幅Ｗ１の１／２以下であるとともに、１ｍｍ以上である。第２の基板領域１ｂの幅Ｗ２が１ｍｍ以下である場合には、第２の基板領域１ｂを挟んで形成された分割溝２同士が、母基板１の主面に入ったクラックによって繋がってしまい、第１の基板領域１ａの外周にバリを発生しやすくなる。また、母基板１がセラミックからなり、セラミックグリーンシートに複数の分割溝２を形成する場合には、先に形成された分割溝２が、後から形成された分割溝２を形成する際の圧力によって変形してしまう。例えば、電子部品として500万〜1000万画素程度のＣＭＯＳイメージセンサを搭載
するための配線基板を作製する場合には、配線基板領域となる第１の基板領域１ａは一辺の長さが10ｍｍ〜15ｍｍの略正方形状であり、第２の基板領域１ｂは長さ10ｍｍ〜15ｍｍ、幅３〜５ｍｍの略長方形状である。

また、図３に示す例のように、第１の基板領域１ａと第２の基板領域１ｂとが交互に配置された方向、すなわち図３の横方向に向かって第１の分割溝２ｘと第２の分割溝２ｙとが交互に配置されていることが好ましい。このように分割溝２が配置されていることによって、第１の基板領域１ａおよび第２の基板領域１ｂのそれぞれの平面視での大きさを均等にしやすいので、個々の配線基板に分割したときに、平面視での大きさのばらつきを抑制するのに有効である。

また、図４に示す例のように、母基板１の一方主面に凹部６が形成されている場合には、第１の分割溝２ｘの低部２ａは、凹部６の底面よりも深く形成されていることが好ましい。また、第２の分割溝２ｙの底部２ａは、凹部６の底面よりも上面側になるように形成されていることが好ましい。このような構成とすることによって、第１の分割溝２ｘの底部２ａまたは第２の分割溝２ｙの底部２ａと凹部６の底面の角部との間で分割されてしま
うことを抑制するのに有効である。

配線導体３，接続電極４および外部端子電極５は、絶縁基板１がセラミックスからなる場合は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）等の金属粉末メタライズから成り、母基板１用のセラミックグリーンシートに配線導体３，接続電極４または外部端子電極５用の導体ペーストをスクリーン印刷法等により所定形状に印刷して、母基板１用のセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって、母基板１の所定位置に形成される。

配線導体３には、母基板１の表面や絶縁層間に配置される配線導体と、絶縁層を貫通して上下に位置する配線導体３同士を電気的に接続する貫通導体とがある。母基板１がセラミックスからなる場合は、絶縁層間に配置される配線導体は、母基板１用のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法等の印刷手段によって配線導体３用のメタライズペーストを印刷塗布し、母基板１用の生成形体とともに焼成することによって形成される。また、貫通導体は、配線導体３を形成するためのメタライズペーストの印刷塗布に先立って母基板１用のセラミックグリーンシートに金型やパンチングによる打ち抜き加工またはレーザー加工等の加工方法によって貫通導体用の貫通孔を形成し、この貫通孔に貫通導体用のメタライズペーストをスクリーン印刷法等の印刷手段によって充填しておき、母基板１となる生成形体とともに焼成することによって形成する。メタライズペーストは、主成分の金属粉末に有機バインダーおよび有機溶剤、また必要に応じて分散剤等を加えてボールミル，三本ロールミルまたはプラネタリーミキサー等の混練手段によって混合および混練することで作製する。また、セラミックグリーンシートの焼結挙動に合わせたり、焼成後の母基板１との接合強度を高めたりするために、ガラスやセラミックスの粉末を添加してもよい。貫通導体用のメタライズペーストは、有機バインダーや有機溶剤の種類や添加量によって、充填に適した、一般的に配線導体３用のメタライズペーストよりも高い粘度に調整される。なお、メタライズペーストには母基板１との接合強度を高めるために、ガラスやセラミックスを含んでいても構わない。

なお、配線導体３の露出する表面には、必要に応じて、ニッケル，金等の耐蝕性に優れる金属が被着され、接続電極４または外部端子電極５となる。これにより、配線導体３が腐食することを効果的に抑制することができるとともに、配線導体３と電子部品との接合、配線導体３とボンディングワイヤとの接合、および配線導体３と外部電気回路基板の配線導体との接合を強固にすることができる。また、例えば、配線導体３の露出する表面には、厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と厚さ0.1〜３μｍ程度の金めっき層とが、
電解めっき法もしくは無電解めっき法により順次被着される。

また、母基板１が樹脂から成る場合には、配線導体３，接続電極４および外部端子電極５は、銅，金，アルミニウム，ニッケル，クロム，モリブデン，チタンおよびそれらの合金等の金属材料から成る。例えば、ガラスエポキシ樹脂から成る樹脂シート上に配線導体３の形状に加工した銅箔を転写し、銅箔が転写された樹脂シートを積層して接着剤で接着することによって形成する。また、配線導体３のうち、樹脂シートを厚み方向に貫通する貫通導体は、導体ペーストの印刷やめっき法によって樹脂シートに形成した貫通孔の内面に被着形成するか、貫通孔を充填して形成すればよい。また、金属箔や金属柱を樹脂成形によって一体化させたり、母基板１にスパッタリング法，蒸着法等，めっき法等を用いて被着させて形成される。

そして、接続電極４や外部接続電極５は、母基板１の一方主面および側面の少なくとも一方に配置されている。

以上のようにして作製された母基板１は、母基板１の適当な箇所に力を加えることで一
方主面側または他方主面側に凸になるように撓ませて、分割溝２で個々の配線基板に分割される。このような分割を行なう分割装置としては、搬送ベルト上に高さの異なるローラーを複数取り付けて、多数個取り配線基板を撓ませて分割する装置（例えば特開2009-034747号を参照）や、多数個取り配線基板を治具等で保持して、適当な機械部品で圧力を加
えて分割する装置が知られている。

このようにして、一方主面側に凸になるように撓ませるように力を加えた後、他方主面側に凸になるように撓ませるように力を加えると、第２の基板領域１ｂを挟んで隣り合う第１の分割溝２ｘと第２の分割溝２ｙとが、第１の基板領域１ａと第２の基板領域１ｂとが交互に並んでいる方向に向かって順番に分割できる。このように分割することによって、第１の基板領域１ａと第２の基板領域１ｂとが分割されずに残ってしまうことを抑制できる。

このようにして個々に分割された配線基板には、必要に応じて電子部品が搭載される。電子部品としては、例えばＩＣチップやＬＳＩチップ等の半導体素子，水晶振動子や圧電振動子等の圧電素子および各種センサ等である。

電子部品の搭載は、例えば、電子部品がフリップチップ型の半導体素子である場合には、はんだバンプや金バンプ、または導電性樹脂（異方性導電樹脂等）等の接合材を介して、半導体素子の電極と接続電極４とを電気的および機械的に接続することによって行なわれる。また、接合材により電子部品を電子部品搭載領域に接合した後に、電子部品と配線基板との間にアンダーフィルを注入してもよい。あるいは、例えば、電子部品がワイヤボンディング型の半導体素子である場合には、電子部品を接合材により電子部品搭載領域に固定した後、ボンディングワイヤを介して半導体素子の電極と接続電極４とを電気的に接続することにより行なわれる。また、例えば、電子部品が水晶振動子等の圧電素子である場合には、導電性樹脂等の接合材により圧電素子の固定と圧電素子の電極と配線導体３との電気的な接続を行なう。また、必要に応じて、電子部品の周囲に抵抗素子や容量素子等の第２の電子部品を搭載してもよい。

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、第２の基板領域１ｂをダミー領域として用いるのではなく、電子部品等を搭載する配線基板として用いても構わない。このような場合には、複数の異なる種類の配線基板を同時に１種類の母基板から得ることができるので、生産性が良い。

また、図１〜図４に示す例の多数個取り配線基板では、平面視で一方方向、すなわち図１〜図４の横方向に、第１の基板領域１ａと第２の基板領域１ｂとが交互に配置されているが、平面視で縦方向または、縦方向および横方向に、第１の基板領域１ａと第２の基板領域１ｂとが交互に配置されていてもよい。そのような場合には、例えば縦方向に入れられた分割溝２を用いて分割し、第１の基板領域１ａと第２の基板領域１ｂとが一方向に交互に配置された短冊状の母基板１を得た後、横方向に入れられた分割溝２を用いて分割することで、所望の配線基板を得ることができる。

また、図１〜図４に示す例の多数個取り配線基板では、配線基板となる第１の基板領域１ａが平面視で母基板１の中央部に配置され、母基板１の外周に沿ってダミー領域が形成されているが、このような母基板１の外周に沿ったダミー領域の幅を第１の基板領域１ａまたは第２の基板領域１ｂと同じ幅にしておくと、母基板１の外周に沿ったダミー領域を取り除く工程を設けることなく、第１の基板領域１ａと第２の基板領域１ｂとを分割する方法と同様の方法で分割できるので好ましい。また、このような母基板１の外周に沿ったダミー領域には電解めっきを行うためのめっき用端子等が設けられていても構わない。

１・・・・母基板
１ａ・・・第１の基板領域
１ｂ・・・第２の基板領域
２（２ｘ，２ｙ）・・・・分割溝
２ｘ・・・・第１の分割溝
２ｙ・・・・第２の分割溝
２ａ・・・分割溝２の底部
３・・・・配線導体
４・・・・接続電極
５・・・・外部端子電極
６・・・・凹部

Claims

第１の基板領域と該第１の基板領域よりも幅の小さい第２の基板領域とが、縦および横の少なくとも一方の方向に交互に並んで配置された母基板の主面に、前記第１の基板領域と前記第２の基板領域との境界に沿って分割溝が形成された多数個取り配線基板において、前記第２の基板領域を挟んで隣り合う分割溝は、それぞれ前記母基板の互いに異なる主面に配置されており、前記第１の基板領域を挟んで隣り合う前記分割溝は、同じ主面に配置されていることを特徴とする多数個取り配線基板。
前記第２の基板領域を挟んで隣り合う分割溝は、一方主面に形成された第１の分割溝の底部と他方主面との間の距離および他方主面に形成された第２の分割溝の底部と一方主面との間の距離が、前記第１の分割溝の底部と前記第２の分割溝の底部との間の距離よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の多数個取り配線基板。