(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック材料から成る平板状の母基板に縦横に配列された多数個の略四角形状の配線基板領域を形成して成り、隣接する前記配線基板領域間に、配線導体層および前記母基板の表面と前記配線導体層の外周部とを連続的に被覆する絶縁コート層が形成されるとともに、前記配線導体層および前記絶縁コート層を切断して前記配線基板領域を区画する分割溝が形成された多数個取り配線基板であって、前記配線導体層および前記絶縁コート層は、前記分割溝で切断された部位において、配線導体層の厚みをＴｍ（ｍｍ）、絶縁コート層の厚みをＴｃ（ｍｍ）、絶縁コート層による配線導体層の外周部の被覆幅をＬｏ（ｍｍ）としたとき、以下の関係を満足するものであることを特徴とする多数個取り配線基板。
0.4≦Ｔｃ／Ｔｍ≦2.0
かつ
0.1≦Ｌｏ≦−0.4375×（Ｔｃ／Ｔｍ）＋1.275
【請求項２】
前記配線導体層の厚みＴｍ、前記絶縁コート層の厚みＴｃ、前記絶縁コート層による前記配線導体層の被覆幅Ｌｏ（ｍｍ）が、以下の関係を満足することを特徴とする請求項１記載の多数個取り配線基板。
Ｌｏ≦−0.4375×（Ｔｃ／Ｔｍ）＋0.975
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子や容量素子・抵抗素子等の電子部品が搭載される配線基板となる領域を多数個配列するとともに各配線基板領域を分割線で区画してなる多数個取り配線基板に関するものであり、詳細には、セラミック材料から成る母基板に縦横に配列された多数個の略四角形状の配線基板領域間に形成された配線導体層および絶縁コート層を切断して分割溝が形成され、切断部分における配線導体層の母基板への機械的接合強度が良好で信頼性に優れた多数個取り配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多数個取り配線基板は、酸化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体・窒化珪素質焼結体・ガラスセラミックス焼結体等の絶縁材料から成る母基板に、多数個の略四角形状の配線基板領域を縦横に配列し、各配線基板領域の表面および内部に銅・銀・パラジウム・タングステン・モリブデン・マンガン等の金属材料から成る配線導体層を形成し、隣接する配線基板領域間には分割溝を形成するとともに、必要に応じて隣接する前記配線基板領域間にも配線導体層を設けることにより構成されている。この多数個取り配線基板を分割溝に沿って分割することにより、配線導体層を有する配線基板が得られ、配線基板上に半導体素子や容量素子・抵抗素子等の電子部品を搭載するとともに各電子部品の電極を配線導体層に電気的に接続することにより電子装置となる。
【０００３】
このような多数個取り配線基板は、一般にセラミック材料の粉末を有機溶媒・バインダとともにシート状に成形してなる広面積のグリーンシートを準備するとともに、各配線基板となる領域および各領域間に、銅・銀・パラジウム・タングステン・モリブデン・マンガン等の金属材料の粉末に溶剤・バインダ等を添加して得た金属ペーストを印刷し、その後、各配線基板領域間に金型等により溝加工を施して分割溝を形成し、高温で焼成することにより製作される。
【０００４】
併せて、配線導体層の母基板に対する機械的接合強度を高めるため、母基板表面と配線導体層の外周部とを絶縁コート層で連続的に被覆することが多用されるようになっている。これは、母基板表面と配線導体層の外周部とを絶縁コート層で覆うことにより、配線導体層の母基板に対する機械的接合強度を向上させ、配線導体層の微細化が可能となるとともに、絶縁コート層の形状を工夫することによりその開口部を利用して部品実装用の電極等を容易に形成することも可能となることによる。このような絶縁コート層は、グリーンシートに金属ペーストを印刷した後、例えば酸化アルミニウムなどのセラミック材料の粉末に有機溶剤等を添加してなるセラミックペーストを印刷することにより形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして、絶縁コート層により配線導体層の母基板への機械的接合の強度向上が図られている。
【０００６】
しかしながら、このような絶縁コート層を有する多数個取り配線基板を製作する場合、隣接する配線基板領域間では、焼成前の分割溝形成過程において配線基板領域を区画する分割溝が形成される際に、配線基板領域間に形成された絶縁コート層および配線導体層が金型の押し込み時に切断されるとともに、金型の引き上げ時に絶縁コート層と金型との接触抵抗が大きいため、金型の引き上げとともに持ち上がることとなる。その際、絶縁コート層と配線導体層との接合強度は配線導体層と母基板との接合強度に比べて高く、加えて配線導体となる金属ペーストは金属粉末を多量に含むため脆いことから、配線導体層と母基板間で剥離が生じたり、配線導体層の変形に伴い内部に空隙が発生し、電気抵抗の上昇や断線等が発生し、電気的接続信頼性が低下するという問題点があった。
【０００７】
この場合、単に金型と絶縁コート層との接触面積を減らす、あるいは単に絶縁コート層による配線導体層の被覆面積を減らすだけでは、分割溝の形成による配線導体層の母基板からの剥離や配線導体層内部の空隙の発生を抑制することは可能であるが、配線導体層に被覆される絶縁コート層の厚みが低下し、配線導体層と母基板の機械的接合強度の低下が生じるという問題点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題について種々検討した結果、分割溝で切断された部位における配線導体層の厚みをＴｍ（ｍｍ）、絶縁コート層の厚みをＴｃ（ｍｍ）、絶縁コート層による配線導体層の外周部の被覆幅をＬｏ（ｍｍ）としたとき、ＬｏとＴｃ／Ｔｍの範囲と分割溝の形成による配線導体層の母基板からの剥離や配線導体層内部の空隙の発生との間に相互作用的な関係があることを見出し、ＬｏとＴｃ／Ｔｍの範囲を定めることによって配線導体層の剥離の発生を抑えることが可能であることを見出したことから、本発明を考案するに至ったものである。
【０００９】
即ち、本発明の多数個取り配線基板は、セラミック材料から成る平板状の母基板に縦横に配列された多数個の略四角形状の配線基板領域を形成して成り、隣接する前記配線基板領域間に、配線導体層および前記母基板の表面と前記配線導体層の外周部とを連続的に被覆する絶縁コート層が形成されるとともに、前記配線導体層および前記絶縁コート層を切断して前記配線基板領域を区画する分割溝が形成された多数個取り配線基板であって、前記配線導体層および前記絶縁コート層は、前記分割溝で切断された部位において、配線導体層の厚みをＴｍ（ｍｍ）、絶縁コート層の厚みをＴｃ（ｍｍ）、絶縁コート層による配線導体層の外周部の被覆幅をＬｏ（ｍｍ）としたとき、以下の関係
0.4≦Ｔｃ／Ｔｍ≦2.0
かつ
0.1≦Ｌｏ≦−0.4375×（Ｔｃ／Ｔｍ）＋1.275
を満足するものであることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の多数個取り配線基板は、上記構成において、さらに下記の関係
Ｌｏ≦−0.4375×（Ｔｃ／Ｔｍ）＋0.975
を満足することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の多数個取り配線基板によれば、隣接する配線基板領域間に、配線導体層および母基板の表面と配線導体層の外周部とを連続的に被覆する絶縁コート層が形成されるとともに、配線導体層および前記絶縁コート層を切断して前記配線基板領域を区画する分割溝が形成された多数個取り配線基板の、分割溝で切断された部位において、配線導体層の厚みＴｍと、絶縁コート層の厚みＴｃと、絶縁コート層による配線導体層の外周部の被覆幅Ｌｏとの関係を上記のように定めたことにより、配線導体層の母基板への機械的接合強度の低下を発生させない範囲で絶縁コート層と金型との接触抵抗を前述の問題点を発生させない程度にまで低下させることができるので、配線導体層の母基板への機械的接合強度が良好で、かつ、金型加工において分割溝形成後の引き上げ時における配線導体層内の剥離の発生が抑制され、高い電気的接続信頼性を得ることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づき説明する。
【００１３】
図１（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斜視図であり、１は母基板、２は配線導体層、３は絶縁コート層を示す。各配線導体層２および絶縁コート層３は、母基板１の表面で、配線基板領域４および領域４間に形成される。領域４間には母基板１を個々の配線基板領域４に区画するため分割溝１ａが形成されており、配線基板領域４間に配線導体層２および絶縁コート層３が形成されている部位においては配線導体層２および絶縁コート層３を切断して分割溝１ａが形成される。この分割溝１ａに沿って母基板１を分割することで図１（ｂ）に斜視図で示す配線基板５を得る。
【００１４】
母基板１は、分割後の配線基板５において半導体素子や容量素子・抵抗素子等の電子部品を搭載するための絶縁基体となるものであり、ガラスセラミックス焼結体・酸化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料から成る平板状の基板である。ガラスセラミックス焼結体から成る場合であれば、硼珪酸ガラス・酸化アルミニウム等の粉末に、有機溶剤・バインダ・可塑剤等を添加してスラリーとなし、これをドクターブレード法等でシート状に成形して得たグリーンシートを必要に応じて複数枚積層するとともに約1000℃で焼成することにより製作される。
【００１５】
配線導体層２は、配線基板５に搭載される電子部品（図手せず）の電極を半田またはボンディングワイヤ等の導電性接続材を介して配線基板５に電気的接続を行なうものである。ガラスセラミックス焼結体等の1000℃前後で焼成可能なセラミック材料を母基板１とする場合は、銅・銀・パラジウム等の金属材料により形成し、また、酸化アルミニウム質焼結体等の1500℃以上で焼成するセラミック材料を母基板１とする場合は、タングステン・モリブデン等の高融点金属材料により形成される。配線導体層２は、例えばガラスセラミックス焼結体を母基板１として用いる際には、銅・銀・パラジウム等の金属粉末に有機溶剤・バインダ等を添加して金属ペーストを作製し、この金属ペーストを母基板１となるグリーンシートにスクリーン印刷法等で所定パターンに印刷塗布しておくことにより形成される。
【００１６】
なお、配線導体層２は、金属ペーストを塗布する際に、周辺部が中央部よりも薄くなる横断面形状とすることが好ましい。こうすることで、配線導体層２の周辺部と母基板１の段差を少なくすることができ、後述する絶縁コート層３を形成するセラミックペーストやガラスペーストの塗布において、塗布ムラおよび空隙の発生を抑制することができる。
【００１７】
配線導体層２は、一般に、回路設計等の設計上の都合、あるいはその表面にめっき層を被着させる際の導通を容易とする等の理由から、配線基板５となる各配線基板領域４間で導通するようにして形成する必要があり、そのために各配線基板領域４間にも形成される。
【００１８】
絶縁コート層３は、配線導体層２の周辺部と母基板１とを共に被覆することで、配線導体層２の母基板１への機械的接合強度を向上させるものである。このような絶縁コート層３を形成する材料は、母基板１を形成するセラミック材料の焼成条件に合わせて適当なものを選択して用いる。例えば、1000℃前後で焼成可能なガラスセラミックス焼結体であれば硼珪酸ガラス等のガラス粉末を主成分として用い、1500℃以上で焼成を行なう酸化アルミニウム質焼結体であれば酸化アルミニウム等のセラミック粉末を主成分として用いる。これらの粉末に有機溶剤・バインダ等を添加して得たガラスペーストやセラミックペーストを、母基板１となるグリーンシートの表面から母基板１に印刷塗布された配線導体層２となる金属ペーストの表面の外周部にかけて連続的に被覆するようにして印刷塗布することにより形成される。
【００１９】
なお、絶縁コート層３は、母基板１と接する外縁部の母基板1に対する接触角度を60度以下としておくと、電子部品実装後の配線基板５を使用する際の温度変化による、配線基板５と電子部品との熱膨張係数の差により生じる熱応力の応力集中を緩和でき、絶縁コート層３が母基板１より剥離することを効果的に防止することができる。
【００２０】
分割溝１ａは、母基板１の各配線基板領域４を個々の配線基板５に分割するためのものであり、例えば、形成しようとする分割溝１ａに対応して切り込み用の刃を配置した金型を、母基板１となるグリーンシートに押圧することにより形成される。
【００２１】
本発明においては、図２（ａ）に図１のＡ部詳細図で、また図２（ｂ）に（ａ）のＢ−Ｂ’断面における要部断面図で示すように、分割溝１ａ形成時に切断された部位における配線導体層２の厚みをＴｍ（ｍｍ）、絶縁コート層３の厚みをＴｃ（ｍｍ）、絶縁コート層３による配線導体層２の外周部被覆幅をＬｏ（ｍｍ）としたとき、以下の関係
0.4≦Ｔｃ／Ｔｍ≦2.0
かつ
0.1≦Ｌｏ≦−0.4375×（Ｔｃ／Ｔｍ）＋1.275
を満足することが重要である。
【００２２】
すなわち、横軸にＴｃ／Ｔｍ、縦軸にＬｏ（単位：ｍｍ）を示した図３に示す線図において、領域１と領域２とを包括する範囲を満足することが重要である。
【００２３】
ここで、Ｔｃ／Ｔｍ＞2.0もしくはＬｏ＞−0.4375×（Ｔｃ／Ｔｍ）＋1.275の場合は、分割溝１ａ形成時に、配線導体層２の厚みおよび幅に対して、絶縁コート層３が金型と接する断面積が大きくなることで、絶縁コート層３と金型の接触抵抗が大きくなり、金型引き上げとともに絶縁コート層が上方に持ち上がり、配線導体層２の母基板１からの剥離や配線導体層２内の空洞が生じることで、配線導体層２の電気抵抗が上昇し電気的特性不良となる傾向がある。また、Ｌｏ＜0.1もしくはＴｃ／Ｔｍ＜0.4の場合は、配線導体層２の周辺部を被覆するには十分な絶縁コート層３の被覆幅もしくは厚みに満たないため、配線導体層２と母基板１の機械的接合強度の低下が発生する傾向がある。
【００２４】
特に、ガラスセラミックス焼結体を母基板１として用いる場合は、
0.4≦Ｔｃ／Ｔｍ≦2.0
かつ
0.1≦Ｌｏ≦−0.4375×（Ｔｃ／Ｔｍ）＋0.975
すなわち、図３において、領域２の範囲を満たすことが重要である。これは、焼結温度の制約から、硼珪酸ガラス等のガラス質を主成分とするセラミックペーストもしくはガラスペーストにより絶縁コート層３を形成するため、他の高温焼結材料に用いる絶縁コート層３の材質に比べ金型との接触抵抗が高いことによる。
【００２５】
また、配線導体層２の厚みＴｍは、電気抵抗特性の点から、0.015ｍｍ〜0.075ｍｍの範囲で形成することが好ましい。また、絶縁コート層３の厚みＴｃは、配線導体層２と母基板１の機械的接合強度の補強の点から、配線導体層２の厚みＴｍとの関係において、0.4≦Ｔｃ／Ｔｍを満たすことが重要である。
【００２６】
また、配線導体層２は、その露出する表面に、ニッケル・銅・金・パラジウム等の耐食性および半田濡れ性・ボンディングワイヤのボンディング性の良好な金属またはその合金から成るめっき層（図示せず）を、１μｍ〜20μｍ、例えば、ニッケルめっき層を0.5μｍ〜15μｍ、金めっき層を0.5μｍ〜５μｍの厚みで被着させておくことが好ましい。
【００２７】
絶縁コート層３は、一般に母基板１を構成するセラミック材料と同系色である場合が多く、ガラス粉末を主成分とする場合は無色で略透明であるが、絶縁コート層３が確実に形成されているか否かを、実体顕微鏡等を用いて確認するために、酸化クロム等の金属酸化物等の着色剤を３重量％〜７重量％の範囲で添加することにより、母基板１および配線導体層２との明確な色調の差により視認性を高めることも可能である。
【００２８】
また、絶縁コート層３を上面視したときに、各コーナーとなる部分に、曲率半径0.040ｍｍ〜0.120ｍｍの範囲で丸みをつけておくと、絶縁コート層３を母基板１に対してより一層確実、強固に被着させておくことができ、配線導体層２の母基板1に対する機械的接合強度をより一層向上させることができる。
【００２９】
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、図４に図２（ａ）と同様の詳細図で示すように、分割溝１ａにより区画される部分の配線導体層２内に、母基板１を貫通する貫通穴６もしくは途中までの非貫通穴（図示せず）が存在する場合でも適応することが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の多数個取り配線基板によれば、配線導体層および絶縁コート層の分割溝で切断される部位において、配線導体層の厚みと、絶縁コート層の厚みと、絶縁コート層による配線導体層の外周部の被覆幅の範囲とを定めることにより、分割溝形成時の配線導体層内部の剥離の発生を抑え、かつ配線導体層の母基板への機械的接合強度を確保することができ、これによって、高い電気的かつ機械的接合信頼性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（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斜視図であり、（ｂ）は母基板を分割して得られる配線基板の例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１（ａ）のＡ部詳細図、（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ’断面における要部断面図である。
【図３】本発明において、絶縁コート層の厚みＴｃおよび配線導体層の厚みＴｍの比と、絶縁コート層による配線導体層の外周部の被覆幅Ｌｏとが満足すべき領域を示す線図である。
【図４】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図２（ａ）と同様の詳細図である。
【符号の説明】
１…母基板
１ａ…分割溝
２…配線導体層
３…絶縁コート層
４…配線基板領域
５…配線基板
６…貫通穴
【図１】
0003740374.tif 000002
【図２】
0003740374.tif 000003
【図３】
0003740374.tif 000004
【図４】
0003740374.tif 000005