JP3330104B2 - 多数個取りセラミック配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、それぞれがＬＳ
Ｉ，ＩＣ等の半導体素子や水晶振動子等の電子部品を搭
載するための配線基板となる多数の配線基板領域を、セ
ラミック母基板中に縦横に一体的に配列形成してなる多
数個取りセラミック配線基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子や水晶振動子等の電子
部品を搭載するためのセラミック配線基板は、例えばそ
の上面等の一主面の中央部に電子部品が収容される凹部
を有するセラミック製の絶縁基体と、この絶縁基体の凹
部の内側から外部に導出するメタライズ配線導体と、絶
縁基体の上面外周部に凹部を取り囲むように形成された
枠状の封止用メタライズ層とを具備している。

【０００３】そして、絶縁基体の凹部内に電子部品を収
容するとともに、この電子部品の各電極を凹部内のメタ
ライズ配線導体に電気的に接続し、しかる後、封止用メ
タライズ層に例えば金属からなる蓋体を接合させ、絶縁
基体と蓋体とからなる容器の内部に電子部品を気密に封
止することによって製品としての電子装置となる。

【０００４】ところで、このようなセラミック配線基板
は、近時における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
いる。そして、このような小型化したセラミック配線基
板は、その取り扱いを容易とするために、またセラミッ
ク配線基板および電子装置の製作効率をよくするため
に、多数個のセラミック配線基板を１枚の広面積のセラ
ミック母基板から同時集約的に得るようになした、いわ
ゆる多数個取りセラミック配線基板の形態で製作されて
いる。

【０００５】このような多数個取りセラミック配線基板
は、板状の広面積のセラミック母基板中にそれぞれがセ
ラミック配線基板に対応する凹部およびメタライズ配線
導体ならびに封止用メタライズ層を有する多数の配線基
板領域が縦横に一体的に配列形成されているとともに、
このセラミック母基板の上面に各配線基板領域を区分す
る分割溝が縦横に形成されている。そして、各配線基板
領域の凹部に電子部品を収容するとともに、封止用メタ
ライズ層に蓋体を接合した後、セラミック母基板を分割
溝に沿って分割すれば多数個の電子装置が同時集約的に
製作されるのである。

【０００６】尚、このような多数個取りセラミック配線
基板は、セラミックグリーンシート積層法によって製作
されており、具体的には、まずセラミック母基板を形成
するための複数枚のセラミックグリーンシートを準備
し、次に、これらのセラミックグリーンシートに凹部を
形成するための貫通孔等を穿孔するとともにメタライズ
配線導体や封止用メタライズ層となる金属ペーストを印
刷塗布し、しかる後これらのセラミックグリーンシート
を積層して未焼成セラミック成形体となし、この未焼成
セラミック成形体の上面にカッター刃やプレス金型によ
り分割溝となる切れ込みを入れ、最後にこの未焼成セラ
ミック成形体を高温で焼成することによって製作され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の多数個取りセラミック配線基板によると、セラミッ
ク母基板用の未焼成セラミック成形体を焼成する際に、
未焼成セラミック成形体の有する弾力等により分割溝用
の切り込みが閉じてしまい、その結果分割溝が癒着して
しまい、セラミック母基板を分割溝に沿って分割する際
に分割が困難となるとともに、得られるセラミック配線
基板にばりや割れが発生し易く正確に分割できないとい
う問題点を有していた。

【０００８】本発明は上記事情に鑑み完成されたもので
あり、その目的は、セラミック母基板となる未焼成セラ
ミック成形体を焼成する際に、この未焼成セラミック成
形体に形成した分割溝用の切り込みが閉じて分割溝が癒
着することがなく、セラミック母基板を分割溝に沿って
容易かつ正確に分割することが可能な多数個取りセラミ
ック配線基板の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の多数個取りセラ
ミック配線基板の製造方法は、各々主面外周部に枠状の
封止用メタライズ層が形成された複数の配線基板領域を
セラミック母基板の主面に配列形成するとともに、該セ
ラミック母基板の主面に配線基板領域を個々に区切る分
割溝を形成した多数個取りセラミック配線基板の製造方
法であって、前記セラミック母基板用の未焼成セラミッ
ク成形体の主面に、該未焼成セラミック成形体より大き
な焼成収縮率を有する封止用メタライズ層用の金属ペー
ストを塗布する工程と、前記未焼成セラミック成形体の
主面に分割溝用の切込みを形成する工程と、前記未焼成
セラミック成形体および前記金属ペーストを焼成する工
程とを含むことを特徴とする。

【００１０】本発明の多数個取りセラミック配線基板の
製造方法によれば、封止用メタライズ層となる金属ペー
ストの焼成収縮率が、セラミック母基板となる未焼成セ
ラミック成形体の焼成収縮率より大きなことから、これ
らを焼成する際に、封止用メタライズ層となる金属ペー
ストの方が大きく収縮し、その結果分割溝となる切り込
みが封止用メタライズ層となる金属ペーストの収縮によ
り広げられ、分割溝が癒着するようなことがない。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の多数個取りセラミック配
線基板の製造方法について以下に説明する。図１は、本
発明の製造方法が適用される多数個取りセラミック配線
基板の実施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は配線基板領域である。

【００１２】セラミック母基板１は、例えば酸化アルミ
ニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）質焼結体や窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ）質焼結体，ムライト（３Ａｌ₂ Ｏ₃ ・２Ｓｉ
Ｏ₂ ）質焼結体，窒化珪素（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）質焼結体，炭
化珪素（ＳｉＣ）質焼結体，ガラス−セラミックス等の
セラミック材料から成る絶縁層１ａ，１ｂが２層積層さ
れてなる略四角形の平板であり、その中央領域に各々が
セラミック配線基板となる多数の配線基板領域２が縦横
に一体的に配列形成されており、さらにその主面（例え
ば上面）であって封止用メタライズ層５が形成された側
の主面に、各配線基板領域２を区切る分割溝３が縦横に
形成されている。勿論、分割溝３は、さらに前記主面
（例えば上面）と反対側の主面（下面）側に形成されて
いても良い。

【００１３】セラミック母基板１に配列形成された各配
線基板領域２は、その上面中央部に電子部品が収容され
る凹部２ａを有しているとともに、凹部２ａの底面から
図示しないビアホールを介して下面に導出するメタライ
ズ配線導体４を有している。そして、凹部２ａの内側に
は半導体素子や水晶振動子等の電子部品が収容されると
ともに、メタライズ配線導体４には半導体素子や電子部
品の各電極がボンディングワイヤーや半田バンプ等の電
気的接続手段を介して接続される。

【００１４】各配線基板領域２は、さらにその上面外周
部に凹部２ａを取り囲むようにして封止用メタライズ層
５を有しており、この封止用メタライズ層５には、例え
ば鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合
金等の金属からなる蓋体が金属ろう材（以下、ろう材と
もいう）や半田等の封止材を介して接合される。そし
て、凹部２ａ内に電子部品等が収容された各配線基板領
域の封止用メタライズ層５に、蓋体を接合することによ
り電子部品が気密に封止される。

【００１５】尚、これらのメタライズ配線導体４および
封止用メタライズ層５は、例えばタングステン（Ｗ），
モリブデン（Ｍｏ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ）等の金属
粉末メタライズからなり、絶縁層１ａ，１ｂが酸化アル
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，炭化珪素質焼結体，窒化珪素質焼結体等の
高温焼成セラミックスからなる場合であれば、Ｗ，Ｍｏ
からなる金属粉末メタライズが採用され、他方絶縁層１
ａ，１ｂがガラス−セラミックス等の低温焼成セラミッ
クスから成る場合であれば、Ｃｕ，Ａｇからなる金属粉
末メタライズが採用される。

【００１６】また、セラミック母基板１の上面に形成さ
れた分割溝３は、その断面形状が略Ｖ字状であり、セラ
ミック母基板１の厚さや材質などにより異なるが、その
深さは０．０５〜１．５ｍｍ程度が良く、その開口幅は
０．０１〜０．３ｍｍ程度が良い。深さが０．０５ｍｍ
未満では、セラミック母基板１を分割するのが困難であ
り、深さが１．５ｍｍを超えると、セラミック母基板１
が不用意に割れ易くなりその取り扱いが難しくなる。ま
た、セラミック母基板１の厚さが薄く、例えば１．５ｍ
ｍ未満では、分割溝３の深さはセラミック母基板１の厚
さの半分以下とするのが、上記理由で好ましい。分割溝
３の開口幅が０．０１ｍｍ未満では、分割溝３が閉じて
しまい易く、０．３ｍｍを超えると、セラミック母基板
１が不用意に割れ易くなる。

【００１７】また、分割溝３の断面形状は略Ｖ字状に限
らず、略Ｕ字状、略凹型等の形状であっても良い。

【００１８】そして、各配線基板領域２の凹部２ａ内に
電子部品が気密に封止されたセラミック母基板１を分割
溝３に沿って分割することにより、多数の電子装置が集
約的に製造される。

【００１９】次に、この多数個取りセラミック配線基板
を製造する本発明方法について説明する。

【００２０】まず、図２（ａ）に示すように、２枚のセ
ラミックグリーンシート11ａ，11ｂを準備する。各セラ
ミックグリーンシート11ａ，11ｂは、それぞれ上述の多
数個取りセラミック配線基板の絶縁層１ａ，１ｂに対応
するものであり、絶縁層１ａとなるセラミックグリーン
シート11ａには凹部２ａを形成するための貫通孔Ａが穿
孔されており、絶縁層１ｂとなるセラミックグリーンシ
ート11ｂにはメタライズ配線導体４を各配線基板領域２
の下面に導出させるためのビアホールとなる貫通孔Ｂが
穿孔されている。

【００２１】これらのセラミックグリーンシート11ａ，
11ｂは、例えば絶縁層１ａ，１ｂが酸化アルミニウム質
焼結体からなる場合であれば、酸化アルミニウム，酸化
珪素，酸化カルシウム（ＣａＯ），酸化マグネシウム
（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダーおよび
溶剤を添加混合して泥漿状となすとともに、公知のドク
タブレード法を採用してシート状に形成し、これに例え
ば打ち抜き加工を施すことにより、それぞれ貫通孔Ａ，
Ｂを有する所定形状に形成される。

【００２２】次に、図２（ｂ）に示すように、セラミッ
クグリーンシート11ａの上面に封止用メタライズ層５と
なる金属ペースト15を、スクリーン印刷法等により印刷
塗布するとともに、セラミックグリーンシート11ｂの上
下面および貫通孔Ｂ内にメタライズ配線導体４となる金
属ペースト14を、スクリーン印刷法等により印刷塗布す
る。

【００２３】これらの金属ペースト14，15は、例えばメ
タライズ配線導体４および封止用メタライズ層５がタン
グステンからなる場合であれば、タングステン粉末に適
当な有機バインダー，溶剤を添加混合して所望の粘度に
調整したものを用いればよく、公知のスクリーン印刷法
によってセラミックグリーンシート11ａ，11ｂの所定の
位置に所定のパターンに印刷塗布する。

【００２４】次に、図２（ｃ）に示すように、セラミッ
クグリーンシート11ａ，11ｂを積層して、セラミック母
基板１となる未焼成セラミック成形体11を成形する。

【００２５】セラミックグリーンシート11ａ，11ｂの積
層については、各セラミックグリーンシート11ａ，11ｂ
に印刷した金属ペースト14，15を、例えば温風乾燥や赤
外線乾燥等により乾燥させた後、セラミックグリーンシ
ート11ａの下面に樹脂バインダーおよび溶剤を含有する
接着剤を塗布するとともに、セラミックグリーンシート
11ｂ上にセラミックグリーンシート11ａを重ね、これら
を例えば加熱装置を備えた油圧プレス装置により上下か
ら加熱しながらプレスして圧着する方法が採用し得る。

【００２６】最後に、図２（ｄ）に示すように、この未
焼成セラミック成形体11の上下面にカッター刃やプレス
金型により分割溝３となる切り込み13を形成し、これを
高温で焼成することによって図１に示すような多数個取
りセラミック配線基板が製作される。

【００２７】尚、本発明においては、封止用メタライズ
層５となる金属ペースト15の焼成収縮率を、この金属ペ
ースト15が印刷された未焼成セラミック成形体11の焼成
収縮率よりも大きいものとする。金属ペースト15の焼成
収縮率を、未焼成セラミック成形体11の焼成収縮率より
も大きくすることで、図３の要部拡大断面図に示すよう
に、金属ペースト15が印刷された未焼成セラミック成形
体11を焼成する際に、金属ペースト15の方が大きく収縮
して、未焼成セラミック成形体11の上面側が金属ペース
ト15の収縮により貫通孔Ａの中心方向に引っ張られ、こ
れにより切り込み13が広げられて分割溝３の癒着が有効
に防止される。

【００２８】このように、金属ペースト15の焼成収縮率
を未焼成セラミック成形体11の焼成収縮率よりも大きく
しておくことで、セラミック母基板１の上面側に癒着の
ない分割溝３が形成され、その結果セラミック母基板１
を分割溝３に沿って分割する際に、セラミック母基板１
が分割溝３に沿って容易かつ正確に分割されるのであ
る。

【００２９】但し、金属ペースト15の焼成収縮率が未焼
成セラミック成形体11の焼成収縮率よりも大きいため、
焼成時に金属ペースト15の方が大きく収縮することか
ら、封止用メタライズ層５の各辺が下方に反ってしま
う。そして、金属ペースト15と未焼成セラミック成形体
11との焼成収縮率の差が大き過ぎると、封止用メタライ
ズ層５の各辺の反りが例えば100 μｍを超える程度に大
きなものとなってしまい、その結果封止用メタライズ層
５に蓋体を封止材を介して接合させる際に、気密性高く
かつ強固に接合させることが困難となってしまう。従っ
て、金属ペースト15の焼成収縮率と未焼成セラミック成
形体11の焼成収縮率との差は、封止用メタライズ層５の
各辺の反りが100 μｍを超えない程度とすることが好ま
しい。

【００３０】尚、封止用メタライズ層５となる金属ペー
スト15の焼成収縮率を、セラミック母基板１となる未焼
成セラミック成形体11の焼成収縮率よりも大きいものと
するには、金属ペースト15に含有される金属粉末の粒径
やバインダー，溶剤の種類，それらの含有量等を調整し
たり、あるいは未焼成セラミック成形体11となるセラミ
ックグリーンシートに含有される原料粉末の粒径やバイ
ンダー，溶剤の種類，それらの含有量等を適宜調整する
ことで実行できる。

【００３１】上記実施形態では、セラミック母基板１が
２層の絶縁層１ａ，１ｂから成る場合について説明した
が、１層の絶縁層から成るものでも良く、また３層以上
の多層構成であっても構わない。複数層から成る場合、
各層に分割溝を形成しても良く、さらに各層の表裏面
（両主面）に分割溝を形成することもできる。

【００３２】かくして、本発明は、分割溝３に癒着がな
く、セラミック母基板１をこの分割溝３に沿って容易か
つ正確に分割することが可能な多数個取りセラミック配
線基板を提供することができる。

【００３３】尚、本発明は上記実施形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の
変更を行うことは何等差し支えない。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、多数個取りセラミック配線基
板としてのセラミック母基板用の未焼成セラミック成形
体の主面に、未焼成セラミック成形体より大きな焼成収
縮率を有する封止用メタライズ層用の金属ペーストを塗
布する工程と、未焼成セラミック成形体の主面に分割溝
用の切込みを形成する工程と、未焼成セラミック成形体
および金属ペーストを焼成する工程とを含むことによ
り、これらを焼成する際に、封止用メタライズ層となる
金属ペーストの方が未焼成セラミック成形体よりも大き
く収縮し、その結果分割溝となる切り込みが金属ペース
トの収縮によりその幅方向（分割溝に直交する方向）に
広げられ、分割溝が癒着するようなことがない。従っ
て、セラミック母基板を分割溝に沿って容易かつ正確に
分割することが可能な多数個取りセラミックス配線基板
を提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法により製造される多数個取り
セラミック配線基板の斜視図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の多数個取りセラミッ
ク配線基板の製造方法を説明するための工程毎の斜視図
である。

【図３】本発明の多数個取りセラミック配線基板の製造
方法を説明するための要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１：セラミック母基板 ２：配線基板領域 ３：分割溝 ４：メタライズ配線導体 ５：封止用メタライズ層

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各々主面外周部に枠状の封止用メタライズ
   層が形成された複数の配線基板領域をセラミック母基板
   の主面に配列形成するとともに、該セラミック母基板の
   主面に配線基板領域を個々に区切る分割溝を形成した多
   数個取りセラミック配線基板の製造方法であって、前記
   セラミック母基板用の未焼成セラミック成形体の主面
   に、該未焼成セラミック成形体より大きな焼成収縮率を
   有する封止用メタライズ層用の金属ペーストを塗布する
   工程と、前記未焼成セラミック成形体の主面に分割溝用
   の切込みを形成する工程と、前記未焼成セラミック成形
   体および前記金属ペーストを焼成する工程とを含むこと
   を特徴とする多数個取りセラミック配線基板の製造方
   法。