説明

多数個取り配線基板および配線基板

【課題】個片分割時に露出するめっき用引き出し線からの水分の浸透が抑制された多数個取り配線基板、および個片の配線基板を提供する。
【解決手段】複数の絶縁層1aが積層されてなり、配線基板領域2が縦横の並びに配列された母基板1と、絶縁層1aの層間から配線基板領域2の表面にかけて形成された配線導体3と、絶縁層1aの層間に形成された、配線基板領域2の境界2aを越えて配線導体3同士を接続するめっき用接続導体4とを備え、配線導体3がモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方と銅とからなり、めっき用接続導体4が配線基板領域2の境界2aおよび境界2aに隣接する部分においてモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなる多数個取り配線基板9である。めっき用接続導体4のうち個片に分割したときに露出する部分が比較的緻密なモリブデン,タングステンからなるため、その露出部分からの水分の浸透を抑制できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、酸化アルミニウム質焼結体からなる複数の絶縁層が積層されてなる母基板に縦横の並びに配線基板領域が配列されているとともに、配線基板領域に形成されたモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方と銅とからなる配線導体同士が、絶縁層の層間に形成されためっき用接続導体を介して接続された多数個取り配線基板および個片の配線基板に関するものである。
【背景技術】
【0002】
半導体素子や弾性表面波素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板として、酸化アルミニウム質焼結体からなる複数の絶縁層が積層されてなる絶縁基板と、絶縁層の層間から絶縁基板の表面にかけて形成された、タングステンやモリブデンのメタライズ層からなる配線導体とを備え、配線導体の露出表面がニッケルや金等のめっき層で被覆されたものが多用されている。このような配線基板は、一般に、配線基板となる領域が母基板に縦横に配列されてなる多数個取り配線基板の形態で製作されている。
【0003】
また、一般に、配線導体の露出表面に対するめっき層の被着も、生産性やコスト等を考慮して多数個取り配線基板の状態で行なわれる。すなわち、複数の配線基板領域の配線導体同士を接続するめっき用接続導体を絶縁層の層間に、配線基板領域の境界を越えて形成し、このめっき用接続導体を介して各配線基板領域の配線導体同士を電気的に接続させておく。そして、ニッケル等の電解めっき液中で、めっき用接続導体の一部にめっき用治具等を介してめっき用の電流を供給すれば、めっき用接続導体を介して各配線基板領域の配線導体に順次その電流が供給され、配線導体の露出表面にめっき層を被着させることができる。
【0004】
多数個取り配線基板の製作は、酸化アルミニウム粉末およびガラス粉末に有機溶剤およびバインダを添加してシート状に成形したセラミックグリーンシートにタングステン等の金属ペーストを配線導体やめっき用接続導体のパターンに印刷して焼成することによって行なわれる。この焼成時に、セラミックグリーンシートのガラス質が金属ペーストの金属の粒子間に入り込んで焼結する。
【0005】
そして、配線導体の露出表面にめっき層を被着させた多数個取り配線基板を、例えばダイシング加工や、あらかじめ母基板の表面に配線基板領域の境界に沿って形成しておいた分割溝に沿って破断させる加工を施せば、多数個取り配線基板が個片の配線基板に分割される。
【0006】
近年、配線導体の電気抵抗を低く抑えるために、配線導体を、銅(マトリクス)の中にタングステンおよびモリブデンの少なくとも一方の粒子を分散させた導体材料で形成することが提案され、実用化されている。この場合、酸化アルミニウム質焼結体を酸化マンガン等を含むものとして焼成温度を約1300℃程度に低くして、銅を含む配線導体を母基板と同時焼成によって形成することを可能としている。また、めっき用接続導体も、配線導体と同様に銅の中にタングステンおよびモリブデンの少なくとも一方の粒子を分散させた導体材料によって形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2009−4515号公報
【特許文献2】特開2009−4516号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上記従来技術の多数個取り配線基板および配線基板においては、次のような問題点があった。
【0009】
すなわち、多数個取り配線基板を配線基板領域の境界において分割した際に、個片の配線基板の側面に切断されためっき用接続導体の端部分が露出する。また、このめっき用接続導体は、銅の中にタングステンおよびモリブデンの少なくとも一方の粒子を分散させた導体材料からなり、焼成時にガラス質の拡散が始まる前に融点が低い銅の粒子同士が結合するためセラミックグリーンシートのガラス質が入りにくいことから、内部に空隙が生じやすく、いわゆるポーラスな状態になりやすい。そのため、多数個取り配線基板を個片に分割したときに、個片の配線基板の側面に露出するめっき用接続導体の端部分から絶縁層の層間に外気の水分が浸透しやすい。そして、この浸透した水分に起因して、絶縁層の層間において配線導体やめっき用接続導体に腐食やマイグレーション等の不具合を生じるという問題点があった。
【0010】
特に、近年、配線基板の小型化等に応じて母基板における配線導体とめっき用引き出し線との間の距離が近くなり、わずかな水分の浸透でも上記のような問題点が発生する可能性が高くなっている。
【0011】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、酸化アルミニウム質焼結体からなる複数の絶縁層が積層されてなる母基板に、タングステンおよびモリブデンの少なくとも一方と銅とからなる配線導体が形成され、隣り合う配線基板領域の配線導体同士がめっき用接続導体を介して接続された多数個取り配線基板において、個片に分割したときに露出するめっき用引き出し線から絶縁層の層間への水分の浸透を効果的に抑制することが可能で、配線導体の腐食やマイグレーション等が効果的に抑制された信頼性の高い配線基板を製作することが容易な多数個取り配線基板、および信頼性の高い配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の多数個取り配線基板は、酸化アルミニウム質焼結体からなる複数の絶縁層が積層されてなり、複数の配線基板領域が縦横の並びに配列されている母基板と、前記絶縁層の層間から前記配線基板領域の表面にかけて形成された配線導体と、前記絶縁層の層間に形成された、前記配線基板領域の境界を越えて前記配線導体同士を接続するめっき用接続導体とを備える多数個取り配線基板であって、前記配線導体がモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方と銅とからなり、前記めっき用接続導体が、前記配線基板領域の境界および該境界に隣接する部分においてモリブデンまたはタングステンからなることを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明の多数個取り配線基板は、上記構成において、前記めっき用接続導体のうち前記モリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなる部分に、ニッケル,コバルトおよび鉄の少なくとも1種が添加されていることを特徴とするものである。
【0014】
本発明の配線基板は、酸化アルミニウム質焼結体からなる複数の絶縁層が積層されてなる絶縁基板と、前記絶縁層の層間から前記絶縁基板の表面にかけて形成された配線導体と、前記絶縁層の層間に前記配線導体と接続して形成され、一端が前記絶縁基板の側面に露出しためっき用接続導体とを備える配線基板であって、前記配線導体がモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方と銅とからなり、前記めっき用接続導体が、前記一端および該一端に隣接する部分においてモリブデンまたはタングステンからなることを特徴とす
るものである。
【0015】
また、本発明の配線基板は、上記構成において、前記めっき用接続導体のうち前記モリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなる部分に、ニッケル,コバルトおよび鉄の少なくとも1種が添加されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0016】
本発明の多数個取り配線基板によれば、めっき用接続導体が、配線基板領域の境界および境界に隣接する部分においてモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなることから、個片の配線基板に分割された際に、その配線基板の側面に露出するめっき用接続導体の端面およびこれに隣接する部分がモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなるものとなる。モリブデンまたはタングステンからなるめっき用接続導体のうちモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなる部分は、タングステンおよびモリブデンの融点が焼成温度に比べて高く、溶融しにくいため、焼成時にタングステンやモリブデンの粒子間の空隙に十分な量のガラス質が入り込んで緻密な組織になり、また母基板に対するアンカー効果が高くなる。すなわち、めっき用接続導体のうち個片に分割されたときに露出する端部分が緻密で水分が浸透しにくいものとなる。そのため、外気等の水分が、めっき用接続導体の端部分から絶縁層の層間に浸透することは効果的に抑制される。したがって、配線導体の腐食やマイグレーション等が効果的に抑制された信頼性の高い配線基板を製作することが容易な多数個取り配線基板を提供することができる。
【0017】
また、本発明の多数個取り配線基板によれば、配線導体が電気抵抗の低いモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方と銅とからなり、電気抵抗の低い銅を主成分の1つとして含んでいることから、配線導体の電気抵抗を低く抑える上で有効である。
【0018】
また、本発明の多数個取り配線基板によれば、母基板を形成する絶縁層が機械的強度の高い酸化アルミニウム質焼結体からなるため、母基板の機械的な強度を確保する上で有効であり、例えば母基板の薄型化を図るような場合に有利である。
【0019】
また、本発明の多数個取り配線基板において、めっき用接続導体のうちモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなる部分に、ニッケル,コバルトおよび鉄の少なくとも1種が添加されている場合には、この部分における焼結性が向上して、めっき用接続導体の電気抵抗(導通抵抗)をより低く抑えることができる。
【0020】
本発明の配線基板によれば、めっき用接続導体の一端が絶縁基板の側面に露出しているため、このような配線基板を多数個取り配線基板の形態で製作する際に、めっき用接続導体の露出した一端同士が互いに電気的に接続されたものとすることができる。そのため、めっき用接続導体を介して配線導体に供給されためっき用電流によって、配線導体にめっき層が容易に被着されたものとすることができる。
【0021】
また、めっき用接続導体が、絶縁基板の側面に露出する一端およびこの一端に隣接する部分においてモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなることから、上記多数個取り配線基板の場合と同様に、外気等の水分がめっき用接続導体の露出した一端から絶縁層の層間に浸透することは効果的に抑制される。したがって、配線導体の腐食やマイグレーション等が効果的に抑制された信頼性の高い配線基板を提供することができる。
【0022】
また、本発明の配線基板によれば、配線導体がモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方と銅とからなり、電気抵抗の低い銅を主成分の1つとして含んでいることから、配線導体の電気抵抗を低く抑える上で有効である。
【0023】
また、本発明の配線基板によれば、絶縁基板を形成する絶縁層が機械的強度の高い酸化アルミニウム質焼結体からなるため、絶縁基板の機械的な強度を確保する上で有効であり、例えば絶縁基板の薄型化を図るような場合に有利である。
【0024】
また、本発明の配線基板において、めっき用接続導体のうちモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなる部分に、ニッケル,コバルトおよび鉄の少なくとも1種が添加されている場合には、この部分における焼結性が向上して、めっき用接続導体の導通抵抗をより低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【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平面図であり、(b)は(a)のA−A線における断面図である。
【図2】図1に示す多数個取り配線基板の要部を拡大して示す要部拡大平面図(透視図)である。
【図3】(a)は図1に示す多数個取り配線基板が個片に分割されてなる配線基板を示す斜視図であり、(b)は(a)に示す配線基板の分解斜視図である。
【図4】(a)は本発明の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B−B線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
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。
【0027】
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平面図であり、図1(b)は図1(a)のA−A線における断面図である。また、図2は、図1に示す多数個取り配線基板の要部を拡大して示す平面図(透視図)である。
【0028】
図1および図2において、1は複数の絶縁層1aが積層されてなる母基板,2は配線基板領域,3は配線導体,4はめっき用接続導体である。母基板1に複数の配線基板領域2が縦横の並びに配列され、隣り合う配線基板領域2の配線導体3同士がめっき用接続導体4を介して電気的に接続されて多数個取り配線基板9が基本的に構成されている。なお、配線導体3は、図を見やすくするために、詳しいパターンを省略して示している。
【0029】
母基板1は、例えば平板状であり、酸化アルミニウム質焼結体からなる四角平板状の複数の絶縁層1aが積層されて形成されている。図1に示す例では絶縁層1aが4層積層されて母基板1が形成されているが、これ以外の積層数(2層以上)でも構わない。
【0030】
配線基板領域2は、半導体素子や弾性表面波素子等の電子部品(図示せず)を搭載するための電子部品搭載用等の配線基板となる領域であり、例えば、それぞれの上面の中央部に電子部品が搭載される。
【0031】
配線基板領域2(個片の配線基板)に搭載される電子部品としては、ICやLSI等の半導体集積回路素子、およびLED(発光ダイオード)やPD(フォトダイオード),CCD(電荷結合素子)等の光半導体素子を含む半導体素子、弾性表面波素子や水晶振動子等の圧電素子、容量素子、抵抗器、半導体基板の表面に微小な電子機械機構が形成されてなるマイクロマシン(いわゆるMEMS素子)等の種々の電子部品が挙げられる。
【0032】
配線基板領域2には、絶縁層1aの層間から上面や下面等の表面にかけて配線導体3が形成されている。この配線導体3のうち、配線基板領域2の上面等に形成された部分に電子部品の電極がはんだやボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。そして、例えば個片の配線基板に分割した後に、配線基板領域2の下面に形成された配線導体3を外
部電気回路(図示せず)にはんだ等を介して電気的に接続すれば、電子部品と外部電気回路とが配線導体3を介して電気的に接続される。なお、配線導体3の一部は、絶縁層1aを厚み方向に貫通する貫通孔(符号なし)の内部に充填された貫通導体(符号なし)となっている。この貫通導体を介して、配線導体3のうち絶縁層1aの層間や配線基板領域2の表面に形成された部分同士が上下に電気的に接続される。
【0033】
配線導体3は、モリブデンおよびタングステンの少なくとも一方と銅とからなっている。銅は、配線導体3における主導体として機能する部分であり、この銅のマトリクス中にモリブデンやタングステンの粒子が分散して配線導体3が形成されている。モリブデンおよびタングステンは、酸化アルミニウム質焼結体からなる絶縁層1aとの同時焼成を可能とするために、銅に添加されている。
【0034】
これらの配線導体3を有する母基板1は、例えば配線導体3がモリブデンおよび銅からなる場合であれば、以下のようにして製作される。
【0035】
まず、酸化アルミニウムや酸化ケイ素,酸化カルシウム,酸化マンガン等の原料粉末を、有機溶剤,バインダと混練するとともに、ドクターブレード法やリップコータ法等の成形方法でシート状に成形して複数のセラミックグリーンシートを作製する。次に、銅粉末とモリブデン粉末とを有機溶剤,バインダと混練して金属ペーストを作製し、この金属ペーストを、所定の配線導体3のパターンでセラミックグリーンシーンシートの表面およびあらかじめ形成しておいた貫通孔(符号なし)内に塗布または充填する。そして、これらのセラミックグリーンシートを積層した後に約1300℃で焼成すれば、絶縁層1aが積層されてなり、絶縁層1aの層間から表面にかけて配線導体3が形成された母基板1を製作することができる。
【0036】
上記の母基板1の製作においては、母基板1を形成する原料粉末に酸化マンガンを添加することによって約1300℃程度の比較的低い温度での焼成が可能となっている。また、前述したように配線導体3が銅に加えてモリブデンを含むことによって、銅の融点を越える上記焼成温度での配線導体3の母基板1との同時焼成を可能としている。
【0037】
この場合、酸化マンガンの含有量は約2.0〜8.0質量%程度に設定すればよい。また、配線導体3におけるモリブデンおよびタングステンの含有量は、約40〜60体積%に設定すればよい。
【0038】
また、配線導体3となる金属ペーストを作製する際に、例えば、銅の粉末は粒径4.5〜6.0μmのものを用い、モリブデンやタングステンの粉末は粒径2.0〜2.7μmのものを用いるようにすればよい。
【0039】
隣り合う配線基板領域2の配線導体3は、絶縁層1aの層間において配線基板領域2の境界2aを越えて形成されためっき用接続導体4を介して互いに電気的に接続されている。このように、複数の配線基板領域2の配線導体3同士を互いに電気的に接続しておくことによって、これらの配線導体3に同時に電解めっき法でめっき層(図示せず)を被着させることができる。
【0040】
めっき用接続導体4は、配線基板領域2の境界2aおよびその境界2aに隣接する部分においてモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなる。この、配線基板領域2の境界2aおよびその境界2aに隣接する部分は、多数個取り配線基板9を例えば図3に示すように個片の配線基板10に分割したときに、それぞれの配線基板10の側面に露出する端面およびその露出する端面に隣接した部分となる。なお、図3(a)は図1に示す多数個取り配線基板9を配線基板領域2の境界2aにおいて分割して作製した個片の配線基
板10を示す斜視図であり、図3(b)は図3(a)に示す配線基板10をめっき用接続導体4が形成されている層間において分解して示す分解斜視図である。図3において図1と同様の部位には同様の符号を付している。
【0041】
めっき用接続導体4のうちモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなる部分は、タングステンおよびモリブデンの融点が焼成温度に比べて高く、溶融しにくいため、焼成時にタングステンやモリブデンの粒子間の空隙に十分な量のガラス質が入り込んで緻密な組織になり、また母基板1に対するアンカー効果が高くなる。すなわち、めっき用接続導体4のうち個片に分割されたときに露出する端面およびその露出する端面に隣接した部分が緻密で水分が浸透しにくいものとなる。そのため、個片に分割されたときに、外気等の水分が、めっき用接続導体4の露出部分から絶縁層1aの層間に浸透することは効果的に抑制される。したがって、配線導体3の腐食やマイグレーション等が効果的に抑制された信頼性の高い配線基板10を製作することが容易な多数個取り配線基板9を提供することができる。
【0042】
なお、めっき用接続導体4のうちモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなる部分は、タングステンのみからなるもの、モリブデンのみからなるもの、またはタングステンとモリブデンとからなるものである。めっき用接続導体4のうちモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなる部分は、モリブデンのみ、またはタングステンのみからなるものとした場合には、生産性やコスト等の点で有利である。
【0043】
また、このような多数個取り配線基板9によれば、配線導体3がモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方と銅とからなり、電気抵抗の低い銅を主成分の1つとして含んでいることから、配線導体3の電気抵抗を低く抑える上で有効である。
【0044】
例えば、電子部品搭載用の配線基板10において多用されている、厚みが約20μm程度で線幅が約100〜250μm程度の配線導体3の場合であれば、上記のモリブデンおよびタングステンの含有量が約40〜60体積%のときには、電気抵抗がシート抵抗で約0.002〜0.003Ω/□程度に抑えられる。これに対して、従来技術によるモリブデンやタングステンのみで配線導体(図示せず)を形成した多数個取り配線基板(図示せず)の場合であれば、電気抵抗がシート抵抗で約0.008mΩ/□程度と比較的高くなる。
【0045】
また、このような多数個取り配線基板9によれば、母基板1を形成する絶縁層1aが機械的強度の高い酸化アルミニウム質焼結体からなるため、母基板1の機械的な強度を確保する上で有効であり、例えば母基板1の薄型化を図るような場合にも有利である。
【0046】
例えば、前述した構成の酸化アルミニウム質焼結体からなる4層の絶縁層1aが積層されてなる母基板1(厚みが約1mm程度)の場合であれば機械的な強度は、曲げ強度が約400MPa程度で、ヤング率が約260GPa程度である。これに対して、例えば酸化アルミニウムとホウケイ酸系ガラスとを主成分とするガラスセラミック焼結体を用いて上記の母基板1と同様の寸法で比較用の母基板(図示せず)を作製した場合には、その比較用の母基板の機械的な強度は、曲げ強度が約150〜170MPaで、ヤング率が約75〜85GPa程度である。
【0047】
めっき用接続導体4のうちモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなる部分は、モリブデンまたはタングステンの粉末、またはモリブデンの粉末とタングステンの粉末とを混合したものに有機溶剤,バインダを添加し混練して作製した金属ペーストを母基板1となるセラミックグリーンシートの表面に、この表面に印刷した上記配線導体3となる金属ペーストに接するようなパターンで印刷し、その後、このセラミックグリーンシートと同時焼成する方法で形成することができる。このめっき用接続導体4の場合にも、
用いるモリブデンやタングステンの粉末の粒径は、例えば2.0〜2.7μm程度とすればよい。
【0048】
また、めっき用接続導体4は、配線基板領域2の境界2aおよび境界2aに隣接する部分においてはモリブデンまたはタングステンからなるものとする必要があるが、他の部分については、配線導体3と同様にモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方と銅とからなるものとしてもよい。この場合には、めっき用接続導体4の抵抗を低く抑えて配線導体3に対するめっき用の電流の供給の効率を高くする上で有利である。また、めっき用接続導体4は、その全長にわたってモリブデンまたはタングステンからなるものとしても構わない。この場合には、めっき用接続導体4の全部を同じ金属ペーストの印刷によって形成することができる。
【0049】
このめっき用接続導体4のうちモリブデンまたはタングステンからなるものとすることが必要な部分は、前述したように配線基板領域2の境界2aおよび境界2aに隣接する部分である。境界2aに隣接する部分は、例えばめっき用接続導体4の縦断面が上記のような寸法の場合であれば、配線基板領域2の境界2aから約0.2mm程度の範囲である。
【0050】
なお、めっき用接続導体4は、例えば厚みが約0.01〜0.025mm程度で線幅が約0.1〜0.2mm程度であり、この縦断面に相当する面積(約0.001〜0.005mm程度)で、母基板
1の分割に伴って生じた端面が個片の配線基板10の側面に露出することになる。
【0051】
めっき用接続導体4は、配線基板領域2の境界2aを越えて配線導体3同士を電気的に接続して、多数個取り配線基板9における配線導体3の露出表面に対する電解めっき法によるめっき層の被着を容易とするためのものである。そのため、図2に示す例においては、電気抵抗を低く抑えるとともに、個片の配線基板10内に残る不要なめっき用接続導体4を極力短くするために、隣り合う配線基板領域2同士の間に直線状のパターンで形成されている。なお、めっき用接続導体4は、配線導体3のパターンや配線基板領域2の形状および寸法等の都合に応じて、折れ線状や曲線状のパターンで形成するようにしても構わない。
【0052】
そして、めっき用接続導体4を介して互いに電気的に接続された各配線基板領域2の配線導体3は、電解めっき液中で、めっき用接続導体4の一部にめっき用の電流を供給することによって、その露出表面にめっき層(図示せず)を被着させることができる。めっき用接続導体4に対するめっき用の電流の供給は、例えば母基板1(ダミー領域5)の外周部に接続用の端子(図示せず)を設けるとともに、めっき用接続導体4の一部をこの端子まで延長させて電気的に接続させておき、端子にめっき用治具(図示せず)を介して整流器等の電源(図示せず)から上記電流を供給させるようにすればよい。
【0053】
上記めっき層としては、例えば、ニッケルやコバルト,金,パラジウム,銅,錫等の金属材料またはこれらの金属材料の合金等を挙げることができる。例えば、個片の配線基板10が電子部品搭載用基板として使用され、配線導体3の露出表面にはんだやボンディングワイヤ等が接続される場合であれば、配線導体3の露出表面から順に、厚みが約1〜15μm程度のニッケルめっき層と、厚みが約0.5〜2μm程度の金めっき層を被着させるよう
にすればよい。
【0054】
めっき層を配線導体3の露出表面に被着させた後、母基板1を配線基板領域2の境界2aに沿って分割すれば、電子部品搭載用等の多数の個片の配線基板10が作製される。なお、母基板1の分割は、配線基板領域2の上面等に電子部品を搭載した後に行なうようにしてもよい。
【0055】
この場合、母基板1の分割は、例えば図1に示すように母基板1の上下面に、配線基板領域2の境界2aに沿って分割溝(符号なし)を形成しておいて、この分割溝部分で母基板1に応力を加えて破断させる方法や、ダイシング加工等の切断加工等の方法によって行なうことができる。このような分割溝は、母基板1となるセラミックグリーンシートの積層体の上面や下面に、配線基板領域2の境界2aに沿ってカッター刃等で所定の深さで切り込みを入れることによって形成することができる。この分割によって、絶縁層1aの層間、つまり母基板1の内部において配線基板領域2の配線導体3を互いに電気的に接続していためっき用接続導体4が上記境界2a部分で切断または破断されて、この切断または破断された端部分が個片の配線基板10の側面に露出する。
【0056】
ここで、配線基板領域2の境界2aから約0.1mm程度の範囲においてめっき用接続導
体4をモリブデンまたはタングステンからなるものとした多数個取り配線基板9における水分の浸透を抑制する効果を具体的に説明する。この具体例において、母基板1は厚みが約0.2mmの絶縁層1aを4層積層して形成した、平面視における1辺の長さが約100mmの正方形状のものとした。また、配線基板領域2は1辺の長さが約7.5mmの正方形状の
ものを上記母基板1に12×12個の並びで縦横に配列した。この配線基板領域2の内部(絶縁層1aの層間)および表面に、線幅が約0.1mmの複数の配線導体3を、互いの隣接間
隔を約0.1mmに設定して形成した。めっき用接続導体4は、厚みが約0.02mm,線幅が
約0.1mmで長さが約0.2mmであり、その全長にわたってモリブデンで形成した。この具体例の多数個取り配線基板9について、配線導体3の露出表面にニッケルめっき層および金めっき層を順次電解めっき法によって被着させた後に複数の個片の配線基板10に分割し、これらの個片の配線基板10を高温高湿放置(85℃、85%)で1000時間放置して、配線導体3の腐食およびマイグレーションの有無を10倍の顕微鏡によって確認した。その結果、上記具体例の多数個取り配線基板9を用いて作製した配線基板10においては、腐食およびマイグレーションのいずれも確認されなかった。これに対し、従来の技術、つまりめっき用接続導体(図示せず)をモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方と銅とで形成する技術によって作製していた多数個取り配線基板(図示せず)の場合には、上記と同様の試験において約0.5%の発生率で腐食またはマイグレーションが発生していた。
【0057】
なお、めっき用接続導体4は、配線導体3にめっき用の電流を送る際の抵抗を抑えるためには縦断面責を一定の値以上に確保しておくことが好ましいが、水分の浸透を抑制する上では、厚みを厚くするよりも幅を広くするようにした方がよい。これは、めっき用接続導体4の厚みが厚くなり過ぎると、上下の絶縁層1aの間の密着性がめっき用接続導体4に妨げられて低くなりやすい傾向があり、この層間においてめっき用接続導体4と絶縁層1aとの間から水分が浸透しやすくなる可能性があるためである。
【0058】
また、めっき用接続導体4について、一部(配線基板領域2の境界2a等)をモリブデンまたはタングステンからなるものとし、他の部分をモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方と銅とからなるものとする場合には、例えば前述しためっき用接続導体4となる金属ペーストの印刷の際に、両方の金属ペーストの端部分同士が互いに上下に重なるようにして印刷を行なうようにすればよい。
【0059】
また、上記多数個取り配線基板9において、めっき用接続導体4のうちモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなる部分に、ニッケル,コバルトおよび鉄の少なくとも1種が添加されている場合には、この部分における焼結性が向上して、めっき用接続導体4の導通抵抗をより低く抑えることができる。
【0060】
そのため、めっき時の電流の損失を抑制され、生産性やコストの点で有利である。また、各配線基板領域2に供給される電流のばらつきをより低く抑えて、めっき層の厚みのばらつきをより低く抑えることができる。
【0061】
ニッケル,コバルトおよび鉄(少なくとも1種)は、これらの金属材料の粉末を、前述しためっき用接続導体4となる金属ペーストに添加し、セラミックグリーンシート等と1300℃程度で同時焼成すれば、めっき用接続導体4に含有させることができる。
【0062】
この場合、ニッケル,コバルトおよび鉄は、モリブデンおよびタングステンに比べて融点が1450〜1540℃程度と上記焼成温度(1300℃程度)に近く、焼成時の焼結性がモリブデンおよびタングステンよりも高い。そのため、めっき用接続導体4の電気抵抗を低く抑えることができる。また、上記融点が上記焼成温度よりも高いため、焼成時に溶融しにくいため、ガラス質による緻密化や母基板1に対するアンカー効果といった効果を十分に得ることができる。
【0063】
ニッケル,コバルトおよび鉄(以下、ニッケル等という)の粉末の粒径は、例えばモリブデンおよびタングステンの粒径と同じ、または若干小さい程度に設定すればよい。この程度の粒径としておけば、モリブデンおよびタングステン(粉末)とニッケル等(粉末)との焼結性を高くして、めっき用接続導体4となる金属ペーストの焼結性をより高くする上で有利である。
【0064】
また、上記の効果を有効に得るためには、めっき用接続導体4におけるニッケル等の添加量は、0.1〜5体積%程度とすればよい。
【0065】
なお、ニッケル等は、これらの酸化物の粉末として金属ペーストに添加するようにしてもよい。このような酸化物の粉末として添加した場合には、酸化アルミニウムや酸化ケイ素等の酸化物を含むセラミックグリーンシートとの結合をより強くすることができる。
【0066】
また、ニッケル等を上記のようにめっき用接続導体4に含ませる場合には、耐食性や金属ペーストを作製する際の取り扱いやすさ(作業性)、タングステンおよびモリブデンとの焼結性等を考慮すれば、ニッケルを選択することが好ましい。
【0067】
1つの配線基板領域2に複数のめっき用接続導体4が形成されている場合には、それらの全部について、配線基板領域2の境界2aおよび境界2aに隣接する部分(モリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなる部分)がニッケル等が添加されたもの、または添加されていないものに統一されている必要はない。
【0068】
例えば、図2に示した例のように、面積が比較的大きい配線導体3と比較的小さい配線導体3とが1つの配線基板領域2に形成されているときに、面積が比較的大きい配線導体3と接続されためっき用接続導体4のみについて、上記のようにニッケル等が添加されたものとしてもよい。この場合には、面積が比較的大きく、めっき用の電流を多く必要とする配線導体3に対するめっき用の電流の供給を容易としながら、ニッケル等の添加の手間およびコストを抑制することができる。
【0069】
次に、本発明の配線基板について説明する。なお、本発明の配線基板は、例えば上記本発明の多数個取り配線基板9が配線基板領域2の境界2aに沿って分割して製作されたものである。以下の説明において、多数個取り配線基板9と同様の事項については説明を省略する。
【0070】
図4(a)は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す平面図であり、図4(b)は図4(a)のB−B線における断面図である。この実施形態の例の配線基板10は、図1に示す多数個取り配線基板9が、配線基板領域2の境界2aに形成された分割溝に沿って破断(分割)されて製作されたものである。図4に示す配線基板を斜視したときの図が、図
3に相当する。
【0071】
図4において、11は複数の絶縁層1aが積層されてなる絶縁基板,3は配線導体,4はめっき用接続導体である。絶縁基板1に配線導体3が形成され、配線導体3と接続されためっき用接続導体4が絶縁層1aの層間に形成されて配線基板10が基本的に構成されている。図4おいて配線導体3は、詳しいパターンを省略して示している。
【0072】
絶縁基板1は、例えば四角平板状等の平板状であり、酸化アルミニウム質焼結体からなる四角平板状の複数の絶縁層1aが積層されて形成されている。図4に示す例では絶縁層1aが4層積層されて絶縁基板10が形成されているが、これ以外の積層数(2層以上)でも構わない。
【0073】
絶縁基板11は、上記半導体素子や圧電素子等の種々の電子部品(図示せず)を搭載するためのものであり、上面の中央部等の露出表面に電子部品が搭載される。
【0074】
絶縁基板11には、多数個取り配線基板9の配線基板領域2と同様に、絶縁層1aの層間から上面や下面等の表面にかけて配線導体3が形成されている。この配線導体3のうち、絶縁基板10の上面等に形成された部分に電子部品の電極が電気的に接続される。また、絶縁基板11の下面に形成された配線導体3を外部電気回路(図示せず)に電気的に接続すれば、電子部品と外部電気回路とが配線導体3を介して電気的に接続される。この例においても、配線導体3の一部が貫通導体(符号なし)となっている。
【0075】
絶縁基板11は、上記多数個取り配線基板9の母基板1を配線基板領域2の境界2aに沿って分割することによって作製される。つまり、上記と同様に酸化アルミニウム等の原料粉末を用い、同様の方法で作製した複数のセラミックグリーンシートを積層した後に焼成して母基板1を作製し、その後、あらかじめセラミックグリーンシートの積層体の上下面に形成したおいた分割溝に沿って母基板1を分割すれば、配線基板10の絶縁基板11を作製することができる。なお、この配線基板10の絶縁基板11においても、原料粉末に酸化マンガンを添加することによって約1300℃程度の比較的低い温度での焼成が可能となる。酸化マンガンの含有量は約2.0〜8.0質量%程度に設定すればよい。
【0076】
配線導体3は、上記多数個取り配線基板9の場合と同様の材料、つまりモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方(粒子)と銅(主導体)とからなり、銅のマトリクス中にモリブデンやタングステンの粒子が分散している。配線導体3が銅に加えてモリブデンを含むことによって、銅の融点を越える焼成温度での母基板1との同時焼成が可能となっている。
【0077】
配線導体3の露出する表面には、ニッケルや金等のめっき層(図示せず)が被着されている。めっき用接続導体4は、配線基板10を図1に示すような多数個取り配線基板9の形態で製作する際に、隣り合う配線基板領域2の配線導体3同士を互いに電気的に接続しておくためのものである。めっき用接続導体4によって複数の配線基板領域2の配線導体3が互いに電気的に接続されて、電解めっき法でめっき層が被着されている。
【0078】
このめっき用接続導体4は、多数個取り配線基板9において配線導体3にめっき用の電流を供給するためのものであるが、個片の配線基板10においても絶縁層1aの層間に残留している。
【0079】
めっき用接続導体4は、上記の機能のため、配線導体3と直接に接続している必要があり、また、一端が絶縁基板11の側面に露出している必要がある。絶縁基板11の側面に露出しているめっき用接続導体4の一端は、多数個取り配線基板9において配線基板領域2の
境界2aに位置していた部位に相当する。
【0080】
めっき用接続導体4のうち絶縁基板11の側面に露出している一端およびこの一端に隣接する部分は、モリブデンまたはタングステンからなる。この部分は、上記多数個取り配線基板9におけるめっき用接続導体4の場合と同様に、組織が緻密であり、また絶縁基板11対するアンカー効果が高い。すなわち、めっき用接続導体4のうち絶縁基板11の側面に露出する一端およびこの一端に隣接した部分が緻密で水分が浸透しにくいものとなっている。そのため、外気等の水分が、めっき用接続導体4の露出した一端から絶縁層1aの層間に浸透することは効果的に抑制される。したがって、配線導体3の腐食やマイグレーション等が効果的に抑制された信頼性の高い配線基板10を提供することができる。
【0081】
また、このような配線基板10によれば、配線導体3がモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方と銅とからなり、電気抵抗の低い銅を主成分と1つとして含んでいることから、配線導体3の電気抵抗を低く(例えばシート抵抗で約0.002〜0.003Ω/□程度に)抑える上で有効である。
【0082】
また、このような配線基板10によれば、絶縁基板11を形成する絶縁層1aが機械的強度の高い酸化アルミニウム質焼結体からなるため、絶縁基板11の機械的な強度を確保する上で有効であり、例えば絶縁基板11の薄型化を図るような場合にも有利である。絶縁基板11の機械的強度は、例えば厚みが約1mm程度の場合であれば、曲げ強度が約400MPa程
度で、ヤング率が約260GPa程度である。
【0083】
めっき用接続導体4のうちモリブデンまたタングステンからなる部分は、モリブデンまたはタングステンの粉末に有機溶剤,バインダを添加し混練して作製した金属ペーストを絶縁基板11を作製するための母基板1となるセラミックグリーンシートに配線導体3となる金属ペーストに接するようなパターンで印刷し、その後、このセラミックグリーンシートと同時焼成する方法で形成することができる。
【0084】
配線基板10においても、めっき用接続導体4は、絶縁基板1の側面に露出する一端およびこれに隣接する部分においてはモリブデンまたはタングステンからなるものである必要があるが、他の部分については、配線導体3と同様にモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方と銅とからなるものとして抵抗を低く抑えるようにしてもよい。
【0085】
めっき用接続導体4のうちモリブデンまたはタングステンからなるものとすることが必要な部分は、前述したように絶縁基板1の側面に露出する一端およびこの一端に隣接する部分である。一端に隣接する部分は、多数個取り配線基板9における配線基板領域2の境界2aからの長さに相当し、例えば約0.2mm程度である。
【0086】
なお、めっき用接続導体4は、多数個取り配線基板9の場合と同様に、例えば厚みが約0.01〜0.025mm程度で線幅が約0.1〜0.2mm程度であり、この縦断面に相当する面積(
約0.001〜0.005mm程度)で、一端が絶縁基板11の側面に露出している。
【0087】
配線導体3に被着されるめっき層は、上記と同様にニッケルやコバルト,金,パラジウム,銅,錫等の金属材料またはこれらの金属材料の合金等が挙げられ、それぞれの厚みについても同様である。
【0088】
配線基板10において、めっき用接続導体4のうち絶縁基板1の側面に露出した一端、およびこの一端に隣接した部分をタングステンまたはモリブデンからなるものとしたときの具体的な例および効果は、上記多数個取り配線基板9における具体例と同様である。
【0089】
個片の配線基板10においても、めっき用接続導体4のうちモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなる部位に、ニッケル,コバルトおよび鉄の少なくとも1種が添加されている場合には、この部位における焼結性が向上して、めっき用接続導体4の導通抵抗をより低く抑えることができる。
【0090】
そのため、この配線基板10を多数個取り配線基板9の形態で製作するときに、めっき時の電流の損失が抑制され、生産性やコストの点で有利である。また、配線基板10となる配列された複数の配線基板領域2に供給される電流のばらつきをより低く抑えることができる。そのため、めっき層の厚みのばらつきがより小さい配線基板10を提供することができる。
【0091】
ニッケル,コバルトおよび鉄(ニッケル等)は、前述した多数個取り配線基板9の場合と同様に、これらの金属材料の粉末をめっき用接続導体4となる金属ペーストに添加し、焼成することによって、めっき用接続導体4に添加させることができる。そして、前述した多数個取り配線基板9の場合と同様に、融点が焼成温度に近いニッケル等の存在によって、めっき用接続導体4の焼結性を高くして電気抵抗を低く抑えることができる。また、ガラス質による緻密化や母基板1に対するアンカー効果といった効果を十分に得ることができる。
【0092】
この配線基板10においてめっき用接続導体4に添加されたニッケル等は、その粒径や含有量等について前述した多数個取り配線基板9の場合と同様である。また同様に、耐食性等を考慮すればニッケルを選択することが好ましい。
【符号の説明】
【0093】
1・・・母基板
1a・・絶縁層
2・・・配線基板領域
2a・・配線基板領域の境界
3・・・配線導体
4・・・めっき用接続導体
5・・・ダミー領域
9・・・多数個取り配線基板
10・・・配線基板
11・・・絶縁基板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸化アルミニウム質焼結体からなる複数の絶縁層が積層されてなり、複数の配線基板領域が縦横の並びに配列されている母基板と、前記絶縁層の層間から前記配線基板領域の表面にかけて形成された配線導体と、前記絶縁層の層間に形成された、前記配線基板領域の境界を越えて前記配線導体同士を接続するめっき用接続導体とを備える多数個取り配線基板であって、前記配線導体がモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方と銅とからなり、前記めっき用接続導体が、前記配線基板領域の境界および該境界に隣接する部分においてモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなることを特徴とする多数個取り配線基板。
【請求項2】
前記めっき用接続導体のうち前記モリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなる部分に、ニッケル,コバルトおよび鉄の少なくとも1種が添加されてい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。
【請求項3】
酸化アルミニウム質焼結体からなる複数の絶縁層が積層されてなる絶縁基板と、前記絶縁層の層間から前記絶縁基板の表面にかけて形成された配線導体と、前記絶縁層の層間に前記配線導体と接続して形成され、一端が前記絶縁基板の側面に露出しためっき用接続導体とを備える配線基板であって、前記配線導体がモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方と銅とからなり、前記めっき用接続導体が、前記一端および該一端に隣接する部分においてモリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなることを特徴とする配線基板。
【請求項4】
前記めっき用接続導体のうち前記モリブデンおよびタングステンの少なくとも一方からなる部分に、ニッケル,コバルトおよび鉄の少なくとも1種が添加されていることを特徴とする請求項3記載の配線基板。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate


【公開番号】特開2012−146941(P2012−146941A)
【公開日】平成24年8月2日(2012.8.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−94151(P2011−94151)
【出願日】平成23年4月20日(2011.4.20)
【出願人】(000006633)京セラ株式会社 (13,660)
【Fターム(参考)】