JP2013207204A - 配線母基板 - Google Patents

Abstract

【課題】電極パターンおよびダミーパターンに被着されるめっき金属層の厚みの差を低減する配線母基板を提供する。
【解決手段】第１の実施形態における配線母基板は、配線基板領域11および配線基板領域11を囲む周囲領域12を有する母基板１と、母基板１の下面に設けられており、配線基板領域11に配置された電極パターン２と、母基板１の下面に設けられており、周囲領域11に配置されたダミーパターン３と、母基板１に設けられており、周囲領域１２に配置されており、第１の接続配線４によって電極パターン２に電気的に接続されているとともに第２の接続配線５によってダミーパターン３に電気的に接続されためっき用配線６とを備えており、第２の接続配線５が、第１の接続配線４と同様の電気抵抗値を有するように設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板領域と周囲領域とを含む母基板を有する配線母基板に関するものである。

多数個取り配線基板のような配線母基板は、配線基板領域および配線基板領域を囲む周囲領域を含む母基板を有している。配線基板領域には電極パターンが設けられており、周囲領域には母基板における収縮の差によって生じる変形を低減するためのダミーパターンが設けられている。（例えば、特許文献１を参照。）。このような電極パターンおよびダミーパターンは、めっき用配線に電気的に接続されており、母基板の表面に設けられた電極パターン層およびダミーパターン層の表面上に電解めっき法によってめっき層が被着されている。また、例えば配線母基板の上面を樹脂封止するために、電極パターンとダミーパターンとを下方向に向けて、配線母基板が基台上に配置された後、配線母基板の上面に樹脂封止のための金型を配置することがあった。

特開2002-033555号公報

しかしながら、電極パターン層上に設けられためっき層の厚みとダミーパターン層上に設けられためっき層の厚みとが異なることから、配線基板領域および周囲領域で配線母基板の厚みが異なることがあった。このような場合には、配線母基板の上面に樹脂封止のための金型を配置した際の圧力によって、配線基板領域と周囲領域との間の母基板が歪んで、電極パターンとダミーパターンとの間の母基板にクラックが生じる可能性があった。

例えばダミーパターン層に、電極パターン層よりも厚いめっき層が被着された場合には、配線母基板に金型を配置した際に、配線母基板の配線基板領域が下方向に撓むことによって、配線基板領域と周囲領域との境界にクラックが生じていた。

本発明の一つの態様による配線母基板は、配線基板領域および配線基板領域を囲む周囲領域を有する母基板と、配線基板領域に配置された電極パターンと、周囲領域に配置されたダミーパターンと、母基板に設けられており電極パターンおよびダミーパターンに電気的に接続されためっき用配線とを有している。電極パターンおよびダミーパターンは母基板の下面に設けられている。めっき用配線は、周囲領域に配置されており、第１の接続配線によって電極パターンに電気的に接続されているとともに第２の接続配線によってダミーパターンに電気的に接続されている。第２の接続配線が第１の接続配線と同様の電気抵抗値を有する。

本発明の一つの態様による配線母基板は、第１の接続配線と第２の接続配線とが同様の電気抵抗値を有することから、めっき用配線から電極パターンおよびダミーパターンそれぞれへの電流経路における電気抵抗値の差を低減できるので、電解めっき法によってめっき金属層を被着するときに、電極パターンおよびダミーパターンに被着されるめっき金属層の厚みの差を低減できる。電極パターンとダミーパターンとの高さの差を低減して、配
線母基板に生じるクラックを低減できる。

（ａ）は、本発明の第１の実施形態における配線母基板の一例を示す下面図であり、（ｂ）は（ａ）の内部を示す平面図である。 （ａ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 本発明の第２の実施形態における配線母基板の一例を示す下面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図３の内部を示す平面図の一例である。 （ａ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 （ａ）は、本発明の第２の実施形態における配線母基板の他の例を示す下面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図６の内部を示す平面図の一例である。 （ａ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、図６（ｃ）のＣ−Ｃ線における断面図である。

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配線母基板は、図１および図２に示された例のように、配線基板領域11および配線基板領域11を囲む周囲領域12を有する母基板１と、配線基板領域11に配置された複数の電極パターン２と、周囲領域12に配置されたダミーパターン３と、周囲領域12に配置されためっき用配線６とを有している。めっき用配線６と複数の電極パターン２のそれぞれは第１の接続配線４によって電気的に接続されており、めっき用配線６とダミーパターン３とは第２の接続配線５によって電気的に接続されている。

母基板１は平面視において縦横に配置された複数の配線基板領域11を有する。母基板１は複数の絶縁層が積層された構造を有している。周囲領域12は、複数の配線基板領域11の全体を囲んでいる。配線基板領域11は、例えば電子部品が搭載され封止されて、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。周囲領域12は、配線母基板の製造時または搬送時に用いる領域であり、この周囲領域12を用いて母基板１となる生成形体または配線母基板の加工時または搬送時の位置決め、固定等を行なうことができる。なお、複数の配線基板領域11は縦および横の少なくとも一方の並びに配置されていればよい。

母基板１の材料は、例えば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、材料として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、材料として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またはガラスエポキシ樹脂等を用いることができる。

母基板１の材料が酸化アルミニウム質焼結体である場合には、例えばアルミナ（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母基板１が製作される。

母基板１の材料が樹脂である場合は、例えば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またはインジェクションモールド法等によって母基板１が製作される。また、例えば、母基板１がガラスエポキシ樹脂である場合は、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母基板１が製作される。

複数の電極パターン２は、図１および図２に示された例のように、下面１ｂにおいて複数の配線基板領域11のそれぞれに設けられている。このような複数の電極パターン２は、配線母基板の配線基板領域11がパッケージとして利用される際に、接続電極または外部端子電極等となるものである。複数の電極パターン２は、母基板１に設けられた第１の接続配線４を介してめっき用配線６に電気的に接続されている。複数の電極パターン２は互いに並列接続されている。

ダミーパターン３は、母基板１の周囲領域12の下面１ｂにおいて、枠形状に設けられ
ている。このようなダミーパターン３は、例えば、複数の電極パターン２を下方向に向けて基台上に配置した後、配線母基板の上面に樹脂封止のための金型を配置する際に、母基板１の周囲領域12に印加される圧力を緩衝するためのものである。ダミーパターン３は母基板１に設けられた第２の接続配線５を介してめっき用配線６に電気的に接続されている。

めっき用配線６は、図１（ｂ）に示された例のように、周囲領域12において、母基板１の内部に設けられており、枠形状を有している。このようなめっき用配線６は母基板１の上面１ａまたは内部に設けられている。めっき用配線６が母基板１の内部に設けられていると、めっき用配線６の表面にめっき金属層を被着する必要がないので、めっき金属層を設ける部分が低減される。めっき用配線６は、めっき用の電源と複数の電極パターン２およびダミーパターン３とを電気的に接続するためのものである。

めっき用配線６は、平面視において、第１の接続配線４および第２の接続配線５に接続されている。また、めっき用配線６は、母基板１の端部に設けられた切欠きまたは孔の内面に露出されている。

複数の電極パターン２およびダミーパターン３、めっき用配線６は、母基板１の材料がセラミックスである場合であれば、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複数の電極パターン２およびダミーパターン３、めっき用配線６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。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、ガラスまたはセラミックスの粉末を添加してもよい。

複数の電極パターン２およびダミーパターン３の露出する表面には、ニッケル，金等の耐蝕性に優れるめっき金属が被着される。このようなめっき金属層によって、複数の電極パターン２およびダミーパターン３が腐食することを効果的に抑制できる。また、めっき金属層によって、接続電極と電子部品との接合、接続電極とボンディングワイヤとの接合
、および外部端子電極と外部電気回路基板の配線との接合が強固になされる。複数の電極パターン２およびダミーパターン３の露出する表面には、例えば厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき金属層と厚さ0.1〜３μｍ程度の金めっき金属層とが、電解めっき法によっ
て順次被着される。ここで、複数の電極パターン２表面のめっき金属層とダミーパターン３表面のめっき金属層との厚みの差は５μｍ未満である。特に、配線基板領域11と周囲領域12との境界を挟んでダミーパターン３に隣接するように設けられている複数の電極パターン２表面のめっき金属層とダミーパターン３表面のめっき金属層との厚みの差が小さいことが好ましい。

なお、ダミーパターン３は、配線基板領域11の外縁に沿って分割した際に捨て代となる周囲領域12に設けられている。したがって、ダミーパターン３に被着されるめっき金属層は、上記の範囲内で複数の電極パターン２に被着されるめっき金属層の厚みよりも薄く被着されていると、めっき用金属材料の使用量を低減できる。

複数の第１の接続配線４は、図１および図２に示された例において、母基板１の下面１ｂに設けられた複数の電極パターン２と母基板１の内部に設けられためっき用配線６とを電気的に接続している。図１（ｂ）に示された例のように、第１の接続配線４は縦方向に並んで設けられた複数の電極パターン２を接続している。また、第１の接続配線４は横方向に複数並んで設けられている。このような第１の接続配線４は、母基板１の内部に設けられており、配線基板領域11がパッケージとして利用される際には、配線導体として用いられるものである。第１の接続配線４の材料には、電極パターン２、ダミーパターン３およびめっき用配線６と同様の材料を用いることができる。

第１の接続配線４には、母基板１の絶縁層間に配置される導体層と、絶縁層を貫通しており、絶縁層の上下に位置する導体同士を電気的に接続する貫通導体とがある。貫通導体によって電気的に接続される導体とは、電極パターン２およびめっき用配線６である。

母基板１の材料がセラミックスである場合には、絶縁層間に配置される導体層は、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導体層用の導体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、導体層を形成するための導体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導体用の貫通孔を形成し、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される。導体ペーストは、電極パターン２、ダミーパターン３およびめっき用配線６と同様のものが用いられる。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、一般的に導体層用の導体ペーストよりも高い粘度に調整される。

第２の接続配線５は、図１および図２に示された例において、母基板１の下面１ｂに設けられたダミーパターン３と母基板１の内部に設けられためっき用配線６とを電気的に接続している。第２の接続配線５は、第１の接続配線４と同様な方法により製作される。

第２の接続配線５は、第１の接続配線４の電気抵抗値と同様の電気抵抗値である。第１の接続配線４の電気抵抗値とは、めっき用配線６と複数の電極パターン２のそれぞれとの間の第１の接続配線４の電気抵抗値を示す。図１および図２に示された例のように、めっき用配線６と複数の電極パターン２のそれぞれとの間の第１の接続配線４の長さよりも第２の接続配線５の長さが短い場合には、第２の接続配線５には、第１の接続配線４の材料よりも電気抵抗値の高い材料が用いられる。このような電気抵抗値の高い材料としては、例えば第１の接続配線４と同様の金属材料に、第１の接続配線４よりも多くのガラスまた
はセラミックスの粉末を添加したものが挙げられる。また、例えば第１の接続配線４および第２の接続配線５がタングステンおよび銅を含有する金属材料である場合であれば、第２の接続配線５が第１の接続配線４よりもタングステンの含有比率を高められていることによって、第１の接続配線４よりも第２の接続配線５の電気抵抗値を高めることができる。

このように第１の接続配線４と第２の接続配線５とが同様の電気抵抗値であることによって、めっき用配線６と複数の電極パターン２のそれぞれとの間の電気抵抗値と、めっき用配線６とダミーパターン３との間の電気抵抗値との差を低減できる。したがって、電解めっき法を用いて、複数の電極パターン２に被着されるめっき金属層とダミーパターン３に被着されるめっき金属層との厚みの差を低減できる。なお、第１の接続配線４および第２の接続配線５の電気抵抗値は、上記めっき金属層同士の厚みの差が５μｍ未満となる範囲内で設定されていればよい。

母基板１には母基板１の上面に露出するように配線パターン７が設けられている。配線パターン７は半導体素子等の電子部品が接合されるためのものである。配線パターン７は第１の接続配線４に電気的に接続されている。

また、母基板１の材料が樹脂である場合には、電極パターン２、ダミーパターン３、第１の接続配線４、第２の接続配線５およびめっき用配線６の材料は、銅，金，アルミニウム，ニッケル，クロム，モリブデン，チタンおよびこれらの合金等の金属材料を用いることができる。第２の接続配線５の材料は、第１の接続配線４よりも電気抵抗値の高い金属材料が用いられる。電極パターン２、ダミーパターン３、第１の接続配線４およびめっき用配線６は、例えば、ガラスエポキシ樹脂から成る樹脂シート上に、所定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。このような場合には、第２の接続配線５は、樹脂シート上に金箔を転写して形成する。また、第１の接続配線４および第２の接続配線５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または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。このような貫通導体は、例えば金属箔または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，蒸着法等を用いて被着させて形成される。

上記したような配線母基板は、配線基板領域11の外縁に沿って分割されることによって、複数の配線基板となる。

配線母基板は、スライシング法等によって配線基板領域11同士の境界または配線基板領域11と周囲領域12との境界に沿って切断して分割できる。また、配線母基板は、母基板1
の配線基板領域11同士の境界または配線基板領域11と周囲領域12との境界に分割溝が設けられていてもよい。配線母基板が分割溝を有する場合は、分割溝に沿って撓折して分割できる。分割溝は、母基板1用の生成形体にカッター刃を押し当てたり、スライシング装置
によって生成形体の厚みより小さく切り込むか、焼成後にスライシング装置により母基板1の厚みより小さく切り込んで形成できる。

配線母基板が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。搭載される電子部品は、例えばＩＣチップまたはＬＳＩチップ等の半導体素子，水晶振動子または圧電振動子等の圧電素子および各種センサ等である。

本実施形態における配線母基板は、配線基板領域11および配線基板領域11を囲む周囲領域12を有する母基板１と、配線基板領域11に配置された電極パターン２と、周囲領域12に配置されたダミーパターン３と、母基板１に設けられており電極パターン２およびダミー
パターン３に電気的に接続されためっき用配線６とを有している。電極パターン２およびダミーパターン３は母基板１の下面に設けられている。めっき用配線６は、周囲領域12に配置されており、第１の接続配線４によって電極パターン２に電気的に接続されているとともに第２の接続配線５によってダミーパターン３に電気的に接続されている。第２の接続配線５が第１の接続配線４と同様の電気抵抗値を有することから、めっき用配線６から電極パターン２およびダミーパターン３それぞれへの電流経路における電気抵抗値の差を低減できる。したがって、電極パターン２およびダミーパターン３に電解めっき法によって被着されるめっき金属層の厚みの差を低減できるので、電極パターン２とダミーパターン３との高さの差を低減して、配線母基板に生じるクラックを低減できる。

また、第２の接続配線５が第１の接続配線４の材料よりも電気抵抗値の高い材料から成ることから、第２の接続配線５を設ける領域の広さを低減できるので、第１の接続配線４の配置される領域を大きくできる。第１の接続配線４の配置される領域を大きくできることから、第１の接続配線４の引き回しの自由度を高めたり、第１の接続配線４の配線幅を広くすることができるので、第２接続導体５との電気抵抗差を小さくできる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態による配線母基板について、図３〜図８を参照しつつ説明する。

第２の実施形態における配線母基板において、上記した第１の実施形態の配線母基板と異なる点は、図３〜図８に示された例のように、第２の接続配線５が第１の接続配線４よりも長い点である。このような第２の接続配線５は、例えば図３〜図５に示された例では、周囲領域12に蛇行するように設けられており、図６〜図８に示された例では、周囲領域12に配線基板領域11を囲むように設けられている。

第２の接続配線５の材料は、第１の接続配線４の材料と同様の材料を用いて製作できる。このことから、本実施形態における配線母基板を製造するときに、第２の接続配線５用の導体ペーストを第１の接続配線４用の導体ペーストと同時に印刷できる。したがって、第１の実施形態における配線母基板と比較して、本実施形態の配線母基板は製造する際の工程数を削減できるので、配線母基板を効率よく製作するのに有効である。

第２の接続配線５の長さを変えることによって、第２の接続配線５の電気抵抗値を調整できるので、第２の接続配線５と第１の接続配線４との電気抵抗値の差をより低減するのに有効である。

また、第１の接続配線４と第２の接続配線５とに同じ材料を用いた場合には、第１の接続配線４と第２の接続配線５とに異なる材料を用いた場合に比べて、配線母基板を加熱または冷却した際の、配線基板領域11および周囲領域12の膨張差または収縮差が小さい。したがって、配線基板領域11および周囲領域12の膨張差または収縮差によって、配線基板領域11と周囲領域12との間の母基板１に生じる部分的な変形が低減できる。

第２の接続配線５およびめっき用配線６のそれぞれは、図６〜図８に示された例のように、平面透視した場合にダミーパターン３と重なるように配置されていると、母基板１の中央側のダミーパターン３と第２の接続配線５およびめっき用配線６とが重なっているとともに、平行に密集して配置されることとなるので、母基板１の下面１ｂにおけるダミーパターン３の表面の段差を低減できる。

平面透視した場合に、第２の接続配線５とめっき用配線６とが互いに重ならないように配置されていると、配線母基板の下面１ａに厚い部分ができることによって、セラミック
グリーンシートを積層して加圧する際に厚みの薄い部分に積層不良が生じることやセラミックグリーンシートを積層して加圧する際に厚みの厚い部分において、第２の接続配線５が断線されることを低減できる。

第２の接続配線５は、図６〜図８に示された例のように、配線基板領域11を囲むように全周にわたって設けられていると、周囲領域12が金属によって補強されるので、母基板１の周囲領域12の強度を全周にわたって高めることができる。また、母基板１がセラミックスである場合には、母基板１を焼成する際に周囲領域12が局所的に変形することを低減できる。

図３〜図８に示された例のように、電極パターン２は、配線基板領域11の外縁に沿って設けられた溝に延出されていても良く、個々の配線基板に分割した際に、いわゆるキャスタレーション導体を有した矩形状の配線基板を得ることができる。また、この場合、図６〜図８に示された例のように、第１の接続配線４は、キャスタレーション導体となる電極パターン２に接続させておいても構わない。

また、ダミーパターン３は、図６〜図８に示された例のように、スリット３ａを有していてもよい。このようなスリット３ａは、例えば、配線基板領域11の外縁の延長線上に設けられていると、配線基板領域11を分割する際の基準とすることができる。

なお、本発明は上記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、母基板１の材料がセラミックスである場合には、電極パターン２およびダミーパターン３は、焼成後の母基板１の表面に、スクリーン印刷法等によって導体ペーストを所定形状に印刷した後、焼成されることによって、母基板１の所定位置に設けられていてもよい。

母基板１の周囲領域12の上面１ａに第２のダミーパターンが形成されていてもよい。母基板１がセラミックスである場合には、母基板１の周囲領域12の下面および上面にダミーパターン６および第２のダミーパターンを設けておくことにより、母基板１の焼成時の反りを低減できる。

また、母基板１の中央部に配線基板領域11が１つ配置されていてもよい。

１・・・・母基板
１ａ・・・第１主面
１ｂ・・・第２主面
11・・・配線基板領域
12・・・周囲領域
２・・・・電極パターン
３・・・・ダミーパターン
４・・・・第１の接続配線
５・・・・第２の接続配線
６・・・・めっき用配線
７・・・・配線パターン

Claims (4)

1. 配線基板領域および該配線基板領域を囲む周囲領域を有する母基板と、
   該母基板の下面に設けられており、前記配線基板領域に配置された電極パターンと、
   前記母基板の前記下面に設けられており、前記周囲領域に配置されたダミーパターンと、前記母基板に設けられており、前記周囲領域に配置されており、第１の接続配線によって前記電極パターンに電気的に接続されているとともに第２の接続配線によって前記ダミーパターンに電気的に接続されためっき用配線とを備えており、
   前記第２の接続配線が、前記第１の接続配線と同様の電気抵抗値を有するように設けられていることを特徴とする配線母基板。
2. 前記第２の接続配線が、
   前記第１の接続配線の材料よりも電気抵抗値の高い材料から成ることを特徴とする請求項１記載の配線母基板。
3. 前記第２の接続配線が、
   前記第１の接続配線よりも長いことを特徴とする請求項１記載の配線母基板。
4. 前記電極パターンの表面に設けられためっき金属層と前記ダミーパターンの表面に設けられためっき金属層との厚みが同じであることを特徴とする請求項１記載の配線母基板。

Images