(57)【要約】【課題】  複数個取り配線基板の分割溝を形成する際に、分割溝の内面が粗くなってめっき広がりが発生したり、分割溝の先端部にクラックが発生したりしていた。【解決手段】  四角形状をなす配線基板領域４がマトリクス状に配列されているセラミック母基板１の主面に、配線基板領域４の境界に沿って形成された分割溝２の内面の表面粗さを算術平均粗さＲａで５μｍ以下とした。分割溝２はセラミックグリーンシートの主面に、周波数２０〜６０ｋＨｚで縦振動する切断刃を押圧、侵入させるとともに、該切断刃を５０〜２００ｍｍ／分の速度で移動させて形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
四角形状をなす配線基板領域がマトリクス状に配列されているセラミック母基板の主面に、前記配線基板領域の境界に沿って、内面の表面粗さが算術平均粗さＲａで５μｍ以下の分割溝を設けてなる複数個取り配線基板。
【請求項２】
セラミックグリーンシートの主面に、周波数２０〜６０ｋＨｚで縦振動する切断刃を押圧、侵入させるとともに、該切断刃を５０〜２００ｍｍ／分の速度で移動させて分割溝を形成することにより前記主面をマトリクス状に配列された複数個の配線基板領域に区画する工程と、
前記セラミックグリーンシートを焼成することにより前記分割溝の内面の表面粗さを算術平均粗さＲａで５μｍ以下となす工程と、を含む複数個取り配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子や弾性表面波素子や固体撮像素子等の電子部品が塔載されるセラミック基板を広面積の母基板中に縦横に複数個配列して成る複数個取り配線基板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、半導体素子や弾性表面波素子や固体撮像素子等の電子部品を塔載するため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ス材料から成る四角平板状の絶縁基体の上面に電子部品を塔載するための電子部品塔載部を有し、この電子部品塔載部またはその周辺から絶縁基体の下面にかけて複数の配線導体が配設されて成る。そして、絶縁基体の電子部品搭載部に電子部品を搭載固定するとともに、電子部品の電極をボンディングワイヤや半田等の電気的接続手段を介して配線導体に接続し、必要に応じて電子部品を樹脂や蓋体で気密封止することによって製品としての電子装置となる。
【０００３】
一方、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、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枚の広面積の母基板中から複数個の配線基板をマトリクス状に配列し同時集約的に得るようにした、いわゆる複数個取り配線基板の形態で製作されている。
【０００４】
このような複数個取り配線基板は、略平板状の母基板の上下少なくとも一主面に分割溝を縦横に形成し、分割溝によって母基板を複数個の配線基板に区画しておき、分割溝に沿って母基板を撓折することによって個々の配線基板を得ることができる。
【０００５】
なお、この複数個取り配線基板は、セラミックグリーンシート積層法によって製作され、具体的には、まず、母基板用のセラミックグリーンシートを準備するとともに、このセラミックグリーンシート上に金属ペーストを印刷塗布して配線用導体を所定パターンに塗布し、このセラミックグリーンシートの複数枚を積層することによってセラミックグリーンシート積層体を形成し、次にこのセラミックグリーンシート積層体の一主面に分割溝を縦横に形成した後に焼成し複数個取り配線基板を得て、最後にこの複数個取り配線基板の配線用導体にめっきを施すことによって作製する。
【０００６】
セラミックグリーンシート積層体の一主面に分割溝を縦横に形成する手法としては、回転刃を用いて撓折に必要な深さまで溝を形成する方法があるが、この方法によれば、回転刃を長時間使用することによって回転刃にセラミックグリーンシートの切断屑が付着するとともに、回転刃自体が損傷してその表面が粗くなるため、これに伴って切断面が粗れてしまうという問題がある。このように切断面が粗れていると、めっき工程において切断面にめっき広がりが発生しやすくなり、外観を損ねたり、配線用導体間が短絡（ショート）したりするという不具合や、分割溝内にめっき液が残留してシミ等の外観不良が発生する等の不具合がある。
【０００７】
この問題を改善するために、分割溝を形成せずに、焼成後の複数個取り配線基板をダイシングによって直接分割してしまう方法がある。しかしながら、このダイシングの場合には、回転刃が複数個取り配線基板を切断することによって微小な切断屑が多量発生してしまう。この切断屑は、半導体素子や弾性表面波素子や固体撮像素子等の電子部品を配線基板へ搭載する際の歩留まりを極端に低下させる要因となり、特に固体撮像素子においてはその有効画素領域にダストが付着すると画像特性に悪影響を及ぼすという重大な問題があった。
【０００８】
そこで、以上のような問題を回避するために、焼成前にグリーンシート積層体の一主面に、Ｖ字状の断面を有するブレード（刃）を押圧することにより分割溝を形成する方法が一般的に行われている。
【特許文献１】特開２００４−２００６２７号公報
【特許文献２】特開平４−３３７２１４号公報
【特許文献３】特開２０００−１７６９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このブレード（刃）を押圧することにより分割溝を形成した従来の複数個取り配線基板によれば、セラミックグリーンシートに形成される分割溝がブレード（刃）と同じＶ字状の断面形状を有し、上部ではその幅が広くなることから、セラミックグリーンシートにブレードを押圧、侵入させ開裂した際のセラミックグリーンシートの変形量が大きくなり、この変形により発生する応力によって分割溝の先端部に微小なクラックが発生し、この状態で焼成を行なった場合、この分割溝の先端部の微小なクラックが起点となって母基板にさらに大きなクラックや割れ等の不具合を誘発させてしまうという問題点があった。
【００１０】
特に、小型化等のために、個々の配線基板のキャビティーが深く壁幅が狭いような複数個取り配線基板の形状おいて、これに応じて分割溝の深さを深く形成するような場合には、ブレードの侵入に伴うセラミックグリーンシートの変形量も非常に大きくなり、クラック等の発生が顕著なものとなるという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は、分割溝の先端部にクラックが発生することがなく、母基板の機械的強度や信頼性に優れ、めっきよって外観や電気的な不良が生じることのない複数個取り配線基板およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の複数個取り配線基板は、四角形状をなす配線基板領域がマトリクス状に配列されているセラミック母基板の主面に、前記配線基板領域の境界に沿って、内面の表面粗さが算術平均粗さＲａで５μｍ以下の分割溝であることを特徴とするものある。
【００１３】
また、本発明の複数個取り配線基板の製造方法は、セラミックグリーンシートの主面に、周波数２０〜６０ｋＨｚで縦振動する切断刃を押圧、侵入させるとともに、該切断刃を５０〜２００ｍｍ／分の速度で移動させて分割溝を形成することにより前記主面をマトリクス状に配列された複数個の配線基板領域に区画する工程と、
前記セラミックグリーンシートを焼成することにより前記分割溝の内面の表面粗さを算術平均粗さＲａで５μｍ以下となすことにより形成されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の複数個取り配線基板によれば、分割溝の内面の算術平均粗さＲａを５μｍ以下としたことから、切断面が十分に平滑であり、複数個取り配線基板をめっき液に浸漬しても切断面にめっき広がりは発生しないので、外観を損ねたり、配線用導体間が短絡（ショート）したりすることを防止することができ、さらに、分割溝内にめっき液が残留してシミ等の外観不良が発生すること等を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明の複数個取り配線基板の製造方法によれば、分割溝は、周波数が２０〜６０ｋＨｚで縦振動する切断刃をグリーンシートに押圧、侵入させるとともに５０〜２００ｍｍ／分の速度で移動することにより形成したことから、分割溝形成時の切断刃の接触抵抗を大幅に低下させることができ、切断刃の侵入に伴うセラミックグリーンシートの変形量を小さくすることができる。
【００１６】
この結果、所望の一定深さの分割溝を形成することができ、各配線基板領域を分割溝に沿って撓折することを容易、確実にすることができるとともに、分割溝の先端部にクラックが発生することを防止することができ、焼成後に、母基板にクラックや割れ等の不具合が発生することを効果的に防ぐことができる。したがって、小型化等のために、個々の配線基板のキャビティーが深く壁幅が狭いような複数個取り配線基板の形状においても、不具合を生じることなく分割溝の深さを深く形成することができる。
【００１７】
さらに、分割溝形成時に切断刃の接触部分に摩擦熱が発生することにより、セラミックグリーンシート内の熱可塑性樹脂の移動が大きくなり、切断面がこの熱可塑性樹脂で覆われるため切断面のセラミック粒子の脱粒が抑えられるため、算術平均粗さＲａが５μｍ以下と平滑な切断面を容易に得ることができ、めっき工程における切断面のめっき広がりに起因する外観や電気的な不良が発生することを一層効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の複数個取り配線基板およびその製造方法について、添付図面に基づき説明する。図１は本発明の複数個取り配線基板の実施の形態の一例を示す斜視図であり、１はセラミック母基板、２は分割溝、３は配線導体である。このセラミック母基板１を分割溝２で縦横に区画し、複数の配線基板領域４をセラミック母基板１中に縦横にマトリクス状に配列させることにより複数個取り配線基板が形成される。
【００１９】
セラミック母基板１は、平板状の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、窒化珪素質焼結体、炭化珪素質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バインダと溶剤を添加混合して泥漿状のセラミックスラリーとなすとともに、このセラミックスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形技術を採用しシート状となすことによってセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得て、しかる後、このセラミックグリーンシートを切断加工や打ち抜き加工により適当な形状とするとともに必要に応じてこれを複数枚積層し、最後にこのセラミックグリーンシートを還元雰囲気中にて約１６００℃の温度で焼成することによって製作される。
【００２０】
またセラミック母基板１は、その上下の少なくとも一方の主面に分割溝２が縦横に形成され、この分割溝２によって複数個の四角形状の配線基板領域４が区画され縦横にマトリクス状に配列されている。
【００２１】
分割溝２は、複数個取り配線基板のセラミック母基板１をこれに沿って撓折して個々の配線基板領域４をそれぞれの配線基板に分割する際に曲げ応力を集中させる機能を有し、セラミック母基板１となるセラミックグリーンシートの主面に所定の断面形を有する切断刃を所定深さに侵入させることによって形成される。
【００２２】
また各配線基板領域４は、その上面中央部に電子部品を塔載する搭載部を有し、この搭載部の周辺から下面にかけてタングステンやモリブデン、銅、銀等の金属材料から成る配線導体３を有している。
【００２３】
配線導体３は、例えばタングステンから成る場合であれば、タングステン粉末に適当な有機バインダと溶剤を添加混合して得た金属ペーストを、セラミック母基板１となるセラミックグリーンシートの上面に予めスクリーン印刷法等により所定パターンに印刷塗布しておくことによって形成される。
【００２４】
配線導体３の表面には、配線導体３に対するボンディングワイヤや半田等のボンディング性や濡れ性を良好とするために、セラミック母基板１を焼成した後に、電解めっき法や無電解めっき法によってめっきが施される。例えば、無電解めっき法によりニッケルおよび金を順次被着形成する場合には、まず、配線導体３の表面洗浄と表面の活性化のためにセラミック母基板１を脱脂、酸洗浄、パラジウム活性等の所定の前処理液に浸漬して前処理を施した後に、硫酸ニッケルなどのニッケル化合物とリン系還元剤、例えば、次亜リン酸ナトリウムなどから成る無電解ニッケルめっき液中に浸漬することにより所望の厚みのニッケルを被着形成する。次に、シアン化金カリウムなどの金化合物と錯化剤や還元剤などから成る無電解金めっき液中に浸漬することにより、ニッケル上に金を被着形成する。
【００２５】
各搭載部には半導体素子や弾性表面波素子や固体撮像素子等の電子部品（図示せず）が塔載されるとともに、配線導体３にはこの電子部品の各電極が、例えばボンディングワイヤや半田バンプ等の電気的接続手段を介して電気的に接続される。
【００２６】
そして、搭載部に電子部品を塔載するとともに、この電子部品の各電極を電気的接続手段を介して配線導体３に電気的に接続した後、各配線基板領域４の上面に図示しない蓋体を電子部品を覆うように固着することによって電子部品が気密に封止され、複数個の電子装置が縦横に配列形成されることとなり、分割溝２に沿ってセラミック母基板１を撓折することにより、各配線基板を用いた複数の電子装置が同時集約的に製造されるのである。なお、セラミック母基板１の外側には枠状の捨て代領域５が形成されており、複数個取り配線基板の取扱いを容易なものとしている。
【００２７】
またセラミック母基板１は、その上下の少なくとも一方の主面に分割溝２が縦横に形成され、この分割溝２によって複数個の四角形状の配線基板領域４が区画され縦横にマトリクス状に配列されている。
【００２８】
分割溝２は、複数個取り配線基板のセラミック母基板１をこれに沿って撓折して個々の配線基板領域４をそれぞれの配線基板に分割する際に曲げ応力を集中させる機能を有し、セラミック母基板１となるセラミックグリーンシートの主面に所定の断面形を有するブレード（金属製の刃）に超音波振動を加えた後押圧し、所定深さに侵入させることによって形成される。超音波振動は超音波発信器からホーンを通じで増幅されブレードに伝達し振動する。
【００２９】
本発明の複数個取り配線基板においては、分割溝２の内面の算術表面粗さＲａは５μｍ以下とすることが重要である。Ｒａが５μｍを上回ると、切断面が粗れたことによって、その後のめっき工程において、特に無電解のニッケルめっき工程においては、粗れた面に活性液中のパラジウム成分がトラップされ、その結果、ニッケルめっき液中でニッケルが還元、析出され、めっき広がりによるショートを起こしてしまう。よって分割溝２の内面の算術表面粗さＲａは５μｍ以下とする必要がある。
【００３０】
さらに、本発明の複数個取り配線基板の製造方法において、分割溝２は、周波数が２０〜６０ｋＨｚで縦振動する切断刃をグリーンシートに押圧、侵入させるとともに５０〜２００ｍｍ／分の速度で移動することにより形成することが重要である。切断刃に周波数を与え縦振動をさせることにより、切断時の接触抵抗を大幅に低下させることができる。
【００３１】
ここで、周波数が６０ｋＨｚを上回ると、振幅が小さく分割溝２の切断時の接触抵抗が大きくなり分割溝２付近の変形が大きいものとなってしまう。特に配線基板の壁幅が０．５ｍｍ以下においては、より顕著な変形が発生してしまう。また、周波数が２０ｋＨｚ未満であると振動周期が少なく、摩擦熱の発生が少なくなりセラミックグリーンシート中の熱可塑性樹脂の移動が少なくなり、その結果、切断面は粗いものとなってしまう。
【００３２】
なお、振動は縦振動にすることにより、分割溝２の深さ方向に容易に溝を形成することができ、ここで振動が横振動であれば、分割溝２の両端の変形が大きくなってしまう。また、切断刃は、耐摩耗性に優れ、かつ、超音波振動しやすいハイス鋼が望ましく、刃厚は切断時の接触抵抗が低くなるように０．５ｍｍ以下が望ましい。この場合、周波数が２０〜６０ｋＨｚの縦振動は、２〜６万回／秒の振動と３０〜８０μｍの振幅に相当する。
【００３３】
また、分割溝２の形成速度が５０ｍｍ／分よりも遅いと、分割溝２形成時に切断刃の接触部分に摩擦熱が発生することにより、セラミックグリーンシート内の熱可塑性樹脂が焼きついてしまい、その結果、分割溝２の切断面の変形が大きくなってしまう。一方、２００ｍｍ／分より早ければ、超音波エネルギーがうまくセラミックグリーンシートに伝わらず、その結果、分割溝２の切断面は粗いものとなってしまうことから、５０〜２００ｍｍ／分の速度で分割溝２を形成する必要がある。
【００３４】
なお、本発明は上述の実施の形態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、分割溝２はセラミック母基板１の上下両主面に形成しても下側の主面のみに形成してもよい。
【実施例】
【００３５】
次に本発明の実施例について説明する。
【００３６】
まず、セラミックグリーンシートを用意し、表１のように切断刃に与える周波数、切断刃の移動速度を変更し分割溝を形成した。その後還元雰囲気中にて約１６００℃の温度で焼成し、母基板にクラックや割れ等の不具合がないか観察し、表面粗さ計によって分割溝の内面の算術平均粗さＲａを測定した。その後ニッケルおよび金めっきを順次施し分割溝にめっき液の残留によるシミ等の外観不良がないか、双眼顕微鏡にて観察した。
【００３７】
なお、表１における「○」は、母基板のクラック、割れ及びめっき後のめっき液残留による分割溝のシミが見られず優れていたことを示す。「△」は、母基板のクラック、割れはないもののめっき後のめっき液残留による分割溝のシミが見られたものを示す。導体の形成に問題は無いものの、導体のニジミ、ショート及び欠けが見られたことを示す。
【表１】
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【００３８】
表１より、分割溝の内面の算術平均粗さＲａが５μｍを超えた場合、めっき後のめっき液残留による分割溝のシミが見られた。また、周波数が２０Ｈｚ未満また、切断刃の移動速度が５０ｍｍ／分未満になると分割溝の変形が大きく焼成後に、母基板にクラックや割れ等が見られた。さらに、周波数が６０Ｈｚを超えまた、切断刃の移動速度が２００ｍｍ／分を上回ると、分割溝の内面の算術平均粗さＲａが５μｍを超えてしまい、結果としてめっき後のめっき液残留による分割溝のシミが見られた。
【００３９】
これに対し、分割溝の内面の算術平均粗さＲａが５μｍ以下、周波数が２０〜６０Ｈｚまた、切断刃の移動速度が５０〜２００ｍｍ／分の場合には焼成後のクラック、割れ等もなくかつめっき後の外観も良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の複数個取り配線基板の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・・セラミック母基板
２・・・・分割溝
３・・・・配線導体
４・・・・配線基板領域
５・・・・捨て代領域
【図１】
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