JP5818654B2 - 多数個取り配線基板、配線基板および電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、母基板に複数の配線基板領域が設けられた多数個取り配線基板、多数個取り配線基板を分割して得られる配線基板および配線基板用いた電子装置に関するものである。

近年、電子装置の小型化の要求に伴って配線基板は小型化されている。このような小型の配線基板を効率よく製作するために、多数個取り配線基板が用いられている。多数個取り配線基板は、例えば複数の配線基板領域と複数の配線基板領域の境界に設けられた分割溝とを含む母基板を有している。多数個取り配線基板は、母基板を撓ませることによって、分割溝に沿って配線基板に分割される（例えば、特許文献１を参照。）。

また、配線基板は、外部の電気回路基板に電気的に接続するためのリードピンが主面に設けられたＰＧＡ（Pin Grid Array）型のものが知られている。ＰＧＡ型の配線基板もまた、多数個取り配線基板を分割することによって製作されている。

特開2009−010103号公報

しかしながら、ＰＧＡ型の配線基板は、多数個取り配線基板を撓ませて分割する際に、多数個取り配線基板をリードピンが設けられた主面が凹形状となるように撓ませると、隣り合っている配線基板領域に設けられたリードピン同士が接触してリードピンが曲がってしまう可能性があった。

本発明の一つの態様による多数個取り配線基板は、複数の配線基板領域を含んでおり、前記複数の配線基板領域の境界に設けられた分割溝を含む主面有している母基板と、前記複数の配線基板領域のそれぞれにおいて前記母基板の前記主面に設けられた導体層と、前記導体層に接合されたリードピンとを有しており、前記分割溝の縦断面はくさび形状であり、前記分割溝の内面の延長線と前記リードピンとが交わらないことを特徴とするものである。

本発明の他の態様による配線基板は、傾斜面および破断面を含む側面を有している絶縁基体と、前記絶縁基体の前記傾斜面に接する主面に設けられた導体層と、前記導体層に接合されたリードピンとを有しており、前記傾斜面は前記主面に向かって傾斜しており、前記傾斜面の延長線と前記リードピンとが交わらないことを特徴とするものである。

本発明の他の態様による電子装置は、上記構成の配線基板と、前記配線基板に実装されており、前記導体層に電気的に接続された電子部品とを有していることを特徴とするものである。

本発明の一つの態様による多数個取り配線基板は、複数の配線基板領域を含んでおり、複数の配線基板領域の境界に設けられた分割溝を含む主面を有している母基板と、複数の配線基板領域のそれぞれにおいて母基板の主面に設けられた導体層と、導体層に接合されたリードピンとを備えており、分割溝の縦断面はくさび形状であり、分割溝の内面の延長線とリードピンとが交わらないことから、多数個取り配線基板をリードピンが設けられた主面が凹形状となるように撓ませて分割溝に沿って分割するときに、隣接する配線基板領域に設けられたリードピン同士が接触する前に、分割溝の内面の対向する部分同士が接するので、隣接する配線基板領域に設けられたリードピン同士が接触することが低減され、配線基板のリードピンが変形することを低減できる。

本発明の他の態様による配線基板によれば、傾斜面および破断面を含む側面を有している絶縁基体と、絶縁基体の傾斜面に接する主面に設けられた導体層と、導体層に接合されたリードピンとを有しており、傾斜面は主面に向かって傾斜しており、傾斜面の延長線とリードピンとが交わらないことから、傾斜面と平行な面を有する治具に配線基板を配置して、配線基板に電子部品を搭載する場合に、治具とリードピンとが接することを抑制できる。

本発明の他の態様による電子装置によれば、上記構成の配線基板に実装されており、導体層に電気的に接続された電子部品とを有しているから、リードピンの変形が低減されたものとできる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態における多数個取り配線基板の上面図であり、（ｂ）は本発明の第１の実施形態における多数個取り配線基板の下面図である。 （ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ部における拡大断面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態の他の例における多数個取り配線基板の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ部における拡大断面図である。 本発明の第１の実施形態における電子装置の断面図である。 本発明の第２の実施の形態における多数個取り配線基板の拡大断面図である。

本発明のいくつかの例示的な実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における多数個取り配線基板10は、図１および図２に示す例のように、分割溝２を有している母基板１と母基板１の主面に設けられた導体層３と導体層３に接合されたリードピン４とを有している。リードピン４は、図２に示す例のように、分割溝２が設けられた母基板１の下方の第１主面に、分割溝２の内面２ａの延長線２ｂと交わらないように設けられている。なお、図１〜図３において上方向は仮想のＺ軸の正方向のことをいう。

母基板１は、例えば単数または複数の絶縁層で構成されており、複数の配線基板領域１ａとダミー領域１ｂとを含んでいる。配線基板領域１ａは分割されて配線基板11となる領域である。複数の配線基板領域１aは、例えば縦方向または横方向に配列されており、図
１に示す例では、母基板１は縦方向および横方向にそれぞれ３個ずつの合計９個の配線基板領域１ａが設けられている。ダミー領域１ｂは、例えば各配線基板領域１ａに設けられた導体層３およびリードピン４と電気的に接続される電解めっき用の共通導体を設けたり、母基板１を加工または搬送する際に位置決めおよび固定を行なうための切り欠き部を設けたりするための領域である。

母基板１の配線基板領域１ａ同士の境界および配線基板領域１ａとダミー領域１ｂとの境界には分割溝２が設けられている。分割溝２は、例えば図１および図２に示す例のように、母基板１のリードピン４が接合された第１主面（下面）および第１主面と対向する第２主面（上面）に設けられている。分割溝２は、母基板１を撓ませて配線基板領域１ａ毎に分割するためのものである。

分割溝２の縦断面は、分割溝２の開口に向かって徐々に広がるようなくさび形状である。分割溝２の縦断面が、図２に示す例のようにくさび形状であると、母基板１を撓ませて分割溝２に沿って分割する際に、分割溝２の底部に力を集中させやすいので、分割溝２の底部を基点として精度良く分割できる。

分割溝２の深さは、例えば、母基板１の厚みの50％〜70％の範囲である。分割溝２の深さが母基板１の厚みの50％より小さい場合にはバリが生じやすいので分割が困難であり、分割溝２の深さが70％より大きい場合には運搬時の衝撃等によって分割溝２が割れることがある。分割溝２の深さを上記範囲とすることで、精度よく分割できるとともに不用意に割れることを抑制できる。

母基板１の分割溝２の開口幅は、例えば、0.01〜1.0ｍｍの範囲である。分割溝２の開
口幅が0.01ｍｍより小さい場合には、母基板１を作製する際の母基板１の収縮によって分割溝２の開口が閉じる可能性がある。また、分割溝２の開口幅が1.0ｍｍよりも大きい場
合には分割溝２の幅に応じて、配線基板領域１ａの使用領域が小さくなる。分割溝２の開口幅を上記範囲とすることで、配線基板領域１ａの使用領域を小さくすることなく分割しやすい母基板１が得られる。

分割溝２が、例えば図１および図２に示す例のように、母基板１の両主面に設けられている場合には、両主面に設けられた分割溝２の深さの合計が上記した母基板１の厚みの50％〜70％の範囲内であり、第１主面の分割溝２の深さは母基板１の厚みの30％以上である。また、分割溝２は、図２に示す例のように、第１主面に設けられた分割溝２の深さが、第２主面に設けられた分割溝２の深さよりも大きい。

分割溝２は、図１に示す例において、平面視における端部が、複数の配線基板領域１ａと母基板１の縁との間のダミー領域１ｂに位置している。このような構成とすることによって、母基板１の搬送時等に外部から加わる力によって母基板１が割れてしまうことを低減できる。

母基板１の材料は、セラミックスまたは樹脂等の絶縁体である。母基板１の材料がセラミックスである場合は、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を用いることができる。また、母基板１の材料が樹脂である場合は、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を用いることができる。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を用いてもよい。

母基板１は、第１主面の配線基板領域１ａに導体層３が設けられており、配線基板領域１ａの内部には配線導体６が設けられている。

導体層３は、例えば図１および図２に示す例のように、母基板１の第１主面に設けられて、リードピン４と接合される端子電極として用いられる。また、母基板１の第２主面に設けられて、電子部品と接合される表面電極として用いられる。

配線導体６は、母基板１の絶縁層間に設けられる配線導体と、絶縁層を貫通して上下に位置する配線導体６同士を電気的に接続する貫通導体として用いられる。

導体層３および配線導体６の材料は、例えばタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）等の金属である。

導体層３に接合されたリードピン４は、母基板１の第１主面に、分割溝２の内面２ａの延長線２ｂと交わらないように設けられている。リードピン４は、例えば端部が導体層３に接合材５によって接合されて固定されている。

リードピン４は、例えば母基板１を分割して得られる配線基板11と外部の電気回路基板とを電気的に接続するための端子である。例えば、リードピン４を外部の電気回路基板に接合するか、リードピン４を外部の電気回路基板に設けられたソケットに挿入して、配線基板11と外部の電気回路基板とを電気的に接続する。

リードピン４の形状は、例えば図２に示す例のように、円柱状または角柱状であり、導体層３と接合される端部にフランジ状に形成されたネイルヘッド部を有している。

図３に示す例のように、母基板１の両主面にリードピン４が設けられているときには、多数個取り配線基板10を分割する際に、例えば母基板１の第１主面が凹となるように撓ませる場合であれば、少なくとも第１主面に設けられたリードピン４が、分割溝２の内面２ａの延長線２ｂと交わらないように配置されていればよい。また、第１主面の分割溝２の深さは母基板１の厚みの30％以上であることが好ましい。さらに、図３に示す例のように、第２主面にも分割溝２が設けられている場合には、第２主面に設けられたリードピン４が分割溝２の内面２ａの延長線２ｂと交わらないように配置されていることが好ましい。

リードピン４の材料は、例えば、鉄（Ｆｅ）−29質量％ニッケル（Ｎｉ）−17質量％コバルト（Ｃｏ）合金，Ｆｅ−42質量％Ｎｉ合金，Ｃｕ−2.35質量％Ｆｅ−0.12質量％亜鉛（Ｚｎ）−0.03質量％Ｐ合金，Ｃｕ等の金属である。

導体とリードピン４とを接合する接合材５は、例えば、スズ（Ｓｎ）−５質量％アンチモン（Ｓｂ）、Ｓｎ−３質量％Ａｇ−0.5質量％Ｃｕ、鉛（Ｐｂ）−63質量％Ｓｎ等の、
融点が180℃〜260℃程度の合金が用いられる。

導体層３、配線導体６、リードピン４の露出する表面には、ニッケル，金等の耐蝕性に優れる金属めっきが被着され、接続電極または外部端子電極となる。これによって、導体層３、配線導体６、リードピン４が腐食することを効果的に抑制できる。また、配線導体６と電子部品との接合、配線導体６とボンディングワイヤとの接合、導体層３とリードピン４との接合を強固にできる。また、例えば導体層３、配線導体６、リードピン４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。

以下、多数個取り配線基板10の製造方法について説明する。多数個取り配線基板10の製造方法は、例えば母基板１がセラミックスからなる場合には、セラミックグリーンシートを得る工程と、セラミックグリーンシートに、導体パターンを形成する工程と、導体パターンを含む積層体を得る工程と、積層体を焼成して母基板１を得る工程と、母基板１にリードピン４を接合する工程とを含んでいる。

セラミックグリーンシートは、母基板１が、例えば酸化アルミニウム質焼結体である場合には、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またはカレンダーロール法等を採用してシート状に成形して、適当な打ち抜き加工を施すことによって形成される。

導体層３および配線導体６となる導体パターンは、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導体ペーストを印刷塗布することによって形成する。導体ペーストは、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して作製する。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、ガラスまたはセラミックスの粉末を添加してもよい。

なお、貫通導体となる導体パターンは、導体ペーストの印刷前にセラミックグリーンシートに金型または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孔を形成し、この貫通孔に貫通導体用の導体ペーストを充填して形成すればよい。貫通導体用の導体ペーストは、有機バインダーまたは有機溶剤の種類または添加量によって、充填に適した粘度に調整されている。

導体パターンを含む積層体は、導体パターンの印刷されたセラミックグリーンシートを必要に応じて複数枚積層することによって形成される。積層体に例えばカッター刃または金型を押し当てることによって分割溝２となる溝が形成される。

このようにして形成した積層体を高温（約1500〜1800℃）で焼成することによって母基板１が製作される。なお、分割溝２は焼成後の母基板１にレーザー加工またはダイシング加工を施して形成することもできる。

なお、母基板１の材料が樹脂である場合は、母基板１は所定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またはインジェクションモールド法等によって成形できる。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できる。

リードピン４は、以下のようにして母基板１の導体層３に接合される。まず、母基板１の導体層３上に、上記の接合材５を主成分とするペーストを印刷法等により塗布する。次に、接合材５を主成分とするペーストとネイルヘッド部とが接するようにリードピン４を導体層３上に配置する。その後、接合材５を主成分とするペーストを加熱して接合材５を溶融させた後に冷却して、リードピン４のネイルヘッド部と導体層３とが接合材５によって接合される。

また、複数の導体層３と複数のリードピン４とを同時に接合する場合は、導体層３に対応した孔を有する治具を準備して、治具の孔にリードピン４を挿入した後、接合材５を主成分とするペーストとネイルヘッド部とが接するようにリードピン４を配置することで、複数の導体層３と複数のリードピン４とを同時に接合できる。治具は、母基板１の熱膨張率と近い熱膨張率の材料を用いることが好ましい。また、リードピン４を導体層３上に配置する際、リードピン４のネイルヘッド部が設けられていない端部に荷重を加えると、リードピン４の高さを揃えることができる。

このようにして作製した多数個取り配線基板10を、リードピン４が設けられた面側に凹になるように撓ませて、分割することによって配線基板11を作製できる。本実施形態における配線基板11は、傾斜面12ｂおよび破断面12ｃを含む側面12ａを有している絶縁基体12と、絶縁基体12の表面に設けられた導体層３と、導体層３に接合されたリードピン４とを含んでおり、傾斜面12ｂの延長線12ｄとリードピン４とが交わらないように配置されている。

このような配線基板11に電子部品13を搭載することによって、電子装置を作製できる。本実施形態における電子装置は、配線基板11と、配線基板11に実装されており、導体層に電気的に接続された電子部品13とを有している。

電子部品13は、例えば半導体素子または圧電素子である。電子部品は、例えばフリップチップ実装またはワイヤボンディング実装によって、配線基板11と電気的に接続されている。

なお、本実施形態の電子装置は、多数個取り配線基板10に電子部品13を搭載した後、多数個取り配線基板10を分割して作製してもよい。

本実施形態の多数個取り配線基板は、複数の配線基板領域１ａを含んでおり、複数の配線基板領域１ａの境界に設けられた分割溝２を含む主面を有している母基板１と、複数の配線基板領域１ａのそれぞれにおいて母基板１の主面に設けられた導体層３と、導体層３に接合されたリードピン４とを有しており、分割溝２の内面２ａの延長線２ｂとリードピン４とが交わらない構成となっている。本実施形態の多数個取り配線基板は、このような構成を含んでいることによって、母基板１を第１主面が凹形状となるように撓ませて分割するときに、分割溝２の内面２ａの対向する部分同士が接して、多数個取り配線基板がさらに変形することが抑制されている。したがって、隣接する配線基板領域１ａに設けられたリードピン４同士が接触することが低減され、リードピン４が変形することを低減できる。

図２に示す例のように、第１主面の分割溝２の縦断面がくさび形状であると、母基板１を分割する際に、分割溝２の内面２ａの対向する部分同士が広い領域で接するので、母基板１の変形がより有効に抑制されるのでリードピン４同士が接触することを低減するのに有効である。

また、図３に示す例のように、両主面にリードピン４が設けられている場合には、母基板１を分割する際の凹となる側の主面の分割溝２を他方主面の分割溝２よりも深くしておくことが好ましく、広面積にわたって分割溝２の内面であった領域同士を接することができ、分割後の配線基板の動きを制動しやすくなり、隣接する配線基板領域１ａに設けられたリードピン４同士が接触することが低減され、配線基板11のリードピン４が変形することを低減できる。

本実施形態における配線基板11は、図４に示す例のように、傾斜面12ｂおよび破断面12ｃを含む側面12ａを有している絶縁基体12と、絶縁基体12の傾斜面12ｂに接する主面に設けられた導体層３と、導体層３に接合されたリードピン４とを有しており、傾斜面12ｂの延長線12ｄとリードピン４とが交わらない構成となっている。このような構成を含んでいることによって、傾斜面12ｂに平行な面を有する治具に配線基板11を配置して、配線基板11に電子部品13を搭載する場合に、治具とリードピン４とが接することを抑制できる。したがって、リードピン４が変形することを低減できる。

本実施形態における電子装置は、図４に示す例のように配線基板11と、配線基板11に実装されており導体層３に電気的に接続された電子部品13とを有していることから、リードピン４の変形が低減されたものとできる。
（第２の実施形態）
図５を参照して、本発明の第２の実施形態における多数個取り配線基板10について説明する。本実施形態において、第１の実施形態における多数個取り配線基板10と異なる構成は、内面２ａの底部側の第１領域２ｃと、内面２ａの開口側の第２領域２ｄとを有しており、第１領域２ｃと母基板１の主面との間の第１角度θ_１が、第２領域２ｄと母基板１の
主面との間の第２角度θ_２よりも小さいことである。その他の構成は、第１の実施形態における多数個取り配線基板10と同様である。

本実施形態における多数個取り配線基板10は、分割溝２の内面２ａの底部側の第１領域２ｃと主面との間の第１角度が、分割溝２の内面２ａの開口側の第２領域２ｄと主面との間の第２角度よりも小さいことから、分割溝２の開口幅を小さくすることなく分割溝２を深く形成できる。

なお、第１領域２ｃを第２領域２ｄよりも広く形成しておくことによって、母基板１を第１主面側が凹となるように分割する際に、分割溝２の内面２ａの第１領域２ｃ同士の接する面積を大きくできるので、多数個取り配線基板が過度に撓むことを抑制できる。

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、多数個取り配線基板10は、配線基板領域１ａに貫通孔が設けられていてもよく、この貫通孔内に母基板１よりも熱伝導率の高い放熱体が設けられていてもよい。

１・・・・母基板
１ａ・・・配線基板領域
１ｂ・・・ダミー領域
２・・・・分割溝
２ａ・・・分割溝２の内面
２ｂ・・・延長線
３・・・・導体層
４・・・・リードピン
５・・・・接合材
６・・・・配線導体
７・・・・凹部
８・・・・貫通孔
９・・・・放熱体
10・・・・多数個取り配線基板
11・・・・配線基板
12・・・・絶縁基体
12ａ・・・側面
12ｂ・・・傾斜面
12ｃ・・・破断面
12ｄ・・・傾斜面の延長線
13・・・・電子部品

Claims (3)

1. 複数の配線基板領域を含んでおり、前記複数の配線基板領域の境界に設けられた分割溝を含む主面を有している母基板と、
   前記複数の配線基板領域のそれぞれにおいて前記母基板の前記主面に設けられた導体層と、
   該導体層に接合されたリードピンとを備えており、
   前記分割溝の縦断面はくさび形状であり、前記分割溝の内面の延長線と前記リードピンとが交わらないことを特徴とする多数個取り配線基板。
2. 傾斜面および破断面を含む側面を有している絶縁基体と、
   前記絶縁基体の前記傾斜面に接する主面に設けられた導体層と、
   該導体層に接合されたリードピンとを備えており、
   前記傾斜面は前記主面に向かって傾斜しており、前記傾斜面の延長線と前記リードピンとが交わらないことを特徴とする配線基板。
3. 請求項２に記載された配線基板と、
   前記配線基板に実装されており、前記導体層に電気的に接続された電子部品とを備えていることを特徴とする電子装置。

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