CN103748977A - 部件安装印刷电路基板及其制造方法 - Google Patents

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Fujikura Co Ltd
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Fujikura Ltd
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Abstract

本发明提供部件安装印刷电路基板及其制造方法。部件安装印刷电路基板（100）具备树脂基材（10）、和安装于树脂基材（10）的至少一方的安装面（10a）的电子部件（20）。另外，具备形成于树脂基材（10）的贯通孔（19）内的贯通孔电极（12）、背面布线（13）以及表层电路（14）。将电子部件（20）的电极（21）与贯通孔电极（12）在树脂基材（10）的安装面（10a）侧直接接合，并且将贯通孔电极（12）的电极焊盘（12b）埋入背面（10b）侧的树脂基材（10）。

Description

部件安装印刷电路基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及表面安装有电子部件的部件安装印刷电路基板及其制造方法。
背景技术
一直以来，作为将电子部件安装于表面的部件安装印刷电路基板，公知有在下述专利文献1中公开的结构。该半导体部件是使形成于电子部件的电极的焊料凸点与形成于布线基板的部件安装面上的电极焊盘接合并确保两者的电导通。另外，在形成于布线基板的与部件安装面相反的一侧的面上的电极焊盘也形成焊料凸点并与母板等安装基板连接。各面的电极焊盘经由层间连接导体、内层布线而连接。
专利文献1:日本特开2011-44512号公报
然而，如上述专利文献1所公开的那样，在经由焊料凸点等将电子部件与布线基板进行连接的BGA方式的安装技术中，焊料凸点的直径大小为100μm左右，所以存在难以实现布线基板整体的低背化的问题。另外，焊料凸点的形成间距存在因自身大小而产生的极限，所以存在难以实现电极焊盘的窄间距化，很难以高密度布线的安装的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消除上述现有技术所产生的问题点，能够实现低背化并且能够进行高密度安装的部件安装印刷电路基板及其制造方法。
本发明的部件安装印刷电路基板是表面安装有电子部件的部件安装印刷电路基板，其特征在于，具备：树脂基材、安装于上述树脂基材的至少一方的面的电子部件、以及在与上述电子部件的电极对应的位置的上述树脂基材上贯通形成的贯通孔电极，将上述电子部件的电极与上述贯通孔电极直接接合，并且在上述树脂基材的与上述电子部件的安装面侧相反的一侧的面，以埋入上述树脂基材的状态形成有上述贯通孔电极的电极焊盘。
根据本发明的部件安装印刷电路基板，将安装于树脂基材的安装面的电子部件的电极、与形成于树脂基材的贯通孔电极直接接合，所以与经由焊料凸点将它们接合的情况相比能够实现低背化，并且能够进行高密度安装。另外，在树脂基材的与电子部件的安装面侧相反的一侧的面，以埋入树脂基材的状态形成有贯通孔电极的电极焊盘，所以与在树脂基材的面上形成电极焊盘的情况相比能够实现低背化。
此外，在本发明的一实施方式中，上述电子部件的电极被埋入上述树脂基材。这样能够实现进一步的低背化。
另外，在本发明的其它实施方式中，还具备在上述树脂基材的上述电子部件的安装面侧形成的电路。
另外，在本发明的又一其它实施方式中，在上述电子部件的电极形成面与上述树脂基材的上述安装面之间形成有粘合层。
另外，在本发明的又一其它实施方式中，上述粘合层仅形成于上述电子部件的下侧区域。
本发明的部件安装印刷电路基板的制造方法的特征在于，在树脂基材上通过压印形成含有贯通孔的电路图案，使电子部件的电极与上述电路图案的贯通孔一致并进行对位之后，将上述电子部件搭载于上述树脂基材，向上述电路图案填充导电膏，在上述树脂基材上形成含有与上述贯通孔对应的贯通孔电极的布线，将上述电子部件的电极与上述贯通孔电极直接接合，并且在上述树脂基材的与上述电子部件的安装面侧相反的一侧的面，以埋入上述树脂基材的状态形成上述贯通孔电极的电极焊盘。
根据本发明的部件安装印刷电路基板的制造方法，在树脂基材上通过压印形成电路图案，在将电子部件对位之后搭载树脂基材，并向电路图案填充导电膏从而形成布线，所以能够将电子部件的电极与贯通孔电极直接接合，并且能够在树脂基材的与电子部件的安装面侧相反的一侧的面，以埋入树脂基材的状态形成贯通孔电极的电极焊盘。因此，如上所述，能够实现低背化，并且能够进行高密度安装。
在本发明的一实施方式中，在将上述电子部件搭载于上述树脂基材时，加热上述树脂基材，并且对上述树脂基材的与上述电子部件的电极接触的接触面进行加压来搭载上述电子部件。
另外，在本发明的其它实施方式中，在上述电子部件的电极与上述导电膏之间形成金属间化合物。
另外，在本发明的又一其它实施方式中，在将上述电子部件搭载于上述树脂基材之前，在上述电子部件的电极形成面中的没有形成上述电极的区域形成粘合层。
在本发明的又一其它实施方式中，上述粘合层形成为，其表面比上述电子部件的电极的电极面更朝上述电子部件的电极形成面侧凹陷的状态。
根据本发明，能够实现低背化，并且能够进行高密度安装。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的部件安装印刷电路基板的构造的剖视图。
图2是表示该部件安装印刷电路基板的制造工序的流程图。
图3是按第一制造工序的顺序表示该部件安装印刷电路基板的剖视图。
图4是按第二制造工序的顺序表示该部件安装印刷电路基板的剖视图。
图5是表示该部件安装印刷电路基板的其它构造的剖视图。
图6是表示该部件安装印刷电路基板的又一其它构造的剖视图。
图7是表示本发明的第二实施方式的部件安装印刷电路基板的构造的剖视图。
图8是表示该部件安装印刷电路基板的制造工序的一部分的流程图。
图9是按一部分制造工序的顺序表示该部件安装印刷电路基板的电子部件的剖视图。
图10是按第一制造工序的顺序表示该部件安装印刷电路基板的剖视图。
图11是按第二制造工序的顺序表示该部件安装印刷电路基板的剖视图。
图12是按制造工序的顺序表示该部件安装印刷电路基板的电子部件的剖视图。
图13是按制造工序的顺序表示该部件安装印刷电路基板的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式的部件安装印刷电路基板及其制造方法详细地进行说明。
第一实施方式
图1是表示本发明的第一实施方式的部件安装印刷电路基板的构造的剖视图。第一实施方式的部件安装印刷电路基板100具备树脂基材10、和安装于该树脂基材10的至少一方的安装面10a的电子部件20。另外，部件安装印刷电路基板100具备形成于树脂基材10的贯通孔19内的贯通孔电极12、背面布线13以及表层电路14。
树脂基材10由例如厚度25μm左右的树脂膜构成。树脂膜能够采用例如由热塑性的聚酰亚胺、聚烯烃、液晶聚合物等构成的树脂膜、由热固化性的环氧树脂构成的树脂膜等。
电子部件20是IC芯片等半导体部件，形成为在与树脂基材10的安装面10a对置的电极形成面21b，多个安装用的电极21具备与电极形成面21b平行的电极面21a。贯通孔电极12以及背面布线13由被填充到含有贯通孔19的凹型的电路图案的导电膏构成，上述贯通孔19通过将压印模具的凹凸按压于树脂基材10而形成。
导电膏含有例如从镍、金、银、锌、铝、铁、钨等中选择的至少一种的低电阻的金属粒子、以及从铋、铟、铅等中选择的至少一种的低熔点的金属粒子。而且，导电膏由在上述金属粒子中含有锡作为成分并以环氧树脂、丙烯酸、聚氨酯等为主要成分的粘合剂成分混合而成的膏构成。
这样构成的导电膏具备的特性是，所含有的锡和低熔点的金属能够在200℃以下熔融而形成合金，特别是铜、银等能够形成金属间化合物。此外，导电膏能够由例如将粒子直径为纳米级的金、银、铜、镍等填料混合到上述的粘合剂成分中而得到的纳米焊膏构成。此外，导电膏能够由将上述镍等金属粒子混合到上述的粘合剂成分中而得到的膏构成。在该情况下，导电膏具有使金属粒子彼此接触来进行电连接的特性。
贯通孔电极12具备在树脂基材10的安装面10a侧形成的电极12a、和在树脂基材10的与安装面10a相反的一侧的背面10b侧形成的电极焊盘12b。背面布线13具有在树脂基材10的背面10b侧形成的布线主体部13a、和将该布线主体部13a与表层电路14进行层间连接的层间连接部11。在层间连接部11的安装面10a侧具备与表层电路14连接的电极11a。
在电子部件20安装后，由通过光刻、印刷、喷墨等方式在树脂基材10的安装面10a上形成图案的铜等导电部件构成表层电路14。此外，树脂基材10和电子部件20由形成在安装面10a与电极形成面21b之间的粘合层30连接。将以环氧类树脂为主剂的复合树脂等所构成的底层填料填充于上述安装面10a与电极形成面21b之间而形成粘合层30。
此外，图示虽然省略，但部件安装印刷电路基板100也可以形成有用于保护背面布线13、粘合层30、树脂基材10的安装面10a、背面10b侧等的阻焊层。在该情况下，阻焊层例如通过光刻等方式形成。
第一实施方式的部件安装印刷电路基板100这样构成，由此电子部件20的电极21与贯通孔电极12的电极12a不经由焊料凸点等而直接接合。因此，能够实现部件安装印刷电路基板100整体的低背化，并且能够缩小电极21、12a的配置间距，所以能够进行高密度安装。
另外，背面布线13的布线主体部13a、贯通孔电极12的电极焊盘12b以比树脂基材10的背面10b更向树脂基材10的内部埋入的状态形成，所以能够实现进一步的低背化。
接下来，对第一实施方式的部件安装印刷电路基板的制造方法进行说明。
图2是表示部件安装印刷电路基板的制造工序的流程图。图3是按第一制造工序的顺序表示部件安装印刷电路基板的剖视图。
首先，如图3（a）所示，准备具有例如凸型的电路形状图案、突起部的模子的压印模具40、和由热塑性的聚酰亚胺树脂膜构成的树脂基材10（步骤S100）。
压印模具40例如由具有最小线/空间为5μm/5μm且高度为5μm的电路形状图案的硅制的模子构成。压印模具40除了可以由硅形成之外，还可以由镍、铜、类金刚石碳（DLC）等形成，也可以在表面涂敷氟类树脂来实施易脱模处理。
接下来，如图3（b）所示，将压印模具40加热至规定的温度并且按压于树脂基材10，将由电路形状图案构成的电路图案转印（步骤S102）。此时，优选将树脂基材10和压印模具40加热到使构成树脂基材10的树脂材变软的温度为止，之后转印电路图案。
而且，如图3（c）所示，在树脂材变软的温度以下进行冷却，从树脂基材10将压印模具40脱模，从而在树脂基材10形成凹型的电路图案41（步骤S104）。在形成电路图案41之后，如图3（d）所示，将树脂基材10反转，使电子部件20的电极21与电路图案41的贯通孔19一致来进行对位（对准）之后，将电子部件20搭载于树脂基材10的安装面10a（步骤S106）。
在该步骤S106中，树脂基材10由热塑性的聚酰亚胺树脂膜构成，所以在加热到例如玻璃转移点以上的温度之后搭载电子部件20，并在搭载后进行冷却。由此，将电极21的电极面21a的一部分与树脂基材10的安装面10a粘合，所以能够将电子部件20暂时粘合于树脂基材10。此外，在树脂基材10由热固化性的树脂膜构成的情况下，通过加热使树脂固化，从而将两者暂时粘合。
在搭载了电子部件20之后，如图3（e）所示，从树脂基材10的背面10b侧，通过电镀、喷墨、印刷等向电路图案41内填充导电膏，形成贯通孔电极12、背面布线13（步骤S108）。由此，将电子部件20的电极21与贯通孔电极12直接接合。
此外，在上述步骤S108中，从树脂基材10的各个面10a、10b突出的导电膏的多余部分通过蚀刻等而除去。由此，能够将贯通孔电极12的电极焊盘12b、背面布线13的布线主体部13a形成为与树脂基材10的背面10b一平的状态。
然后，如图3（f）所示，在树脂基材10的安装面10a侧，通过光刻、印刷、喷墨等形成与背面布线13连接的表层电路14（步骤S110）。最后，如图3（g）所示，使用填充装置31等在电子部件20的安装部分填充底层填料，在电极形成面21b与安装面10a之间形成粘合层30（步骤S112），将电子部件20正式粘合于树脂基材10，来制造部件安装印刷电路基板100。
如上所述，这样制造的第一实施方式的部件安装印刷电路基板100能够实现低背化，并能够进行高密度安装。此外，上述步骤S110以及S112的处理可以更换顺序来进行。另外，部件安装印刷电路基板100可以如下那样制造。
图4是按第二制造工序的顺序表示部件安装印刷电路基板的剖视图。即，该第二制造工序的特征是更换上述第一制造工序的步骤S104与步骤S106的顺序。具体而言，如图4（a）所示，首先，准备压印模具40和树脂基材10，如图4（b）所示，将压印模具40按压于树脂基材10，并转印电路图案。
接下来，如图4（c）所示，使树脂基材10连带着压印模具40而反转，使电极21与贯通孔19一致来进行对位，将电子部件20搭载于树脂基材10的安装面10a，将电极面21a的一部分与安装面10a粘合，并将电子部件20暂时粘合于树脂基材10。
然后，如图4（d）所示，从树脂基材10将压印模具40脱模从而形成凹型的电路图案41，如图4（e）所示，向电路图案41内填充导电膏，形成贯通孔电极12、背面布线13，并将电子部件20的电极21与贯通孔电极12直接接合。
接下来，如图4（f）所示，在树脂基材10的安装面10a侧形成表层电路14，如图4（g）所示，填充底层填料来形成粘合层30，并将电子部件20正式粘合于树脂基材10。这样，在第二制造工序中，在将压印模具40从树脂基材10脱模之前搭载电子部件20，所以能够更可靠地防止在搭载时形成于树脂基材10的电路图案41的变形。在该第二制造工序中，也可以将表层电路14的形成处理与粘合层30的形成处理更换顺序来进行。
此外，部件安装印刷电路基板100也可以是如下的构造。图5是表示部件安装印刷电路基板的其它构造的剖视图，图6是表示部件安装印刷电路基板的又一其它构造的剖视图。如图5所示，本例的部件安装印刷电路基板100A采用的是在树脂基材10的安装面10a侧不具有表层电路14，而是在背面10b侧形成背面布线13、贯通孔电极12的电极焊盘12b等的所谓的单面布线构造。如果是单面布线构造，则也不需要层间连接部11，所以能够减少材料费、工序数，所以能够实现低成本并且能够实现低背化和高密度安装。
另外，图5所示的部件安装印刷电路基板100A与图1所示的结构的不同之处在于，电子部件20的电极21埋入于树脂基材10。在该情况下，与树脂基材10接触的电子部件20的电极21的接触面积很大，所以能够更可靠地将电子部件20暂时粘合于树脂基材10。为了埋入电极21，在将电子部件20搭载至树脂基材10时，可以适当改变加热温度、加压力。
图6示出了将电子部件20的电极21完全埋入到树脂基材10侧的部件安装印刷电路基板100B。在该例中，如图所示，可以借助电极21与树脂基材10的结合力以及电极21与贯通孔电极12的结合力，将树脂基材10与电子部件20结合，可以仅在电子部件20的周围形成粘合层30。
第二实施方式
图7是表示本发明的第二实施方式的部件安装印刷电路基板的构造的剖视图。第二实施方式的部件安装印刷电路基板100C与第一实施方式的部件安装印刷电路基板100相比，粘合层30的构造、形成工序不同。即，粘合层30仅形成于电子部件20的下侧区域，如第一实施方式的部件安装印刷电路基板100的粘合层30那样，底层填料不从电子部件20的外侧突出。
由此，能够具有与第一实施方式的部件安装印刷电路基板100同样的作用效果，并且能够消除树脂基材10的安装面10a上的粘合层30的突出部分从而能够减少电子部件20的安装面积，所以结果是能够增加安装面10a侧的安装面积。
接下来，对第二实施方式的部件安装印刷电路基板的制造方法进行说明。
图8是表示部件安装印刷电路基板的制造工序的一部分的流程图。图9是按一部分的制造工序的顺序表示部件安装印刷电路基板的电子部件的剖视图，图10是按第一制造工序的顺序表示部件安装印刷电路基板的剖视图。
首先，除了如图10所示的部件安装印刷电路基板100C的主制造工序之外，如图9（a）所示，还准备在电极形成面21b形成有多个电极21的电子部件20，如图9（b）所示，向该电子部件20的电极形成面21b涂覆（或层压）粘合剂（步骤S120）。
在该步骤S120中，涂覆或层压的粘合剂优选由上述的热塑性树脂、半固化状态的热固化性树脂构成的液态或薄片状的粘合剂。然后，如图9（c）所示，实施蚀刻、研磨等以使电极21的电极面21a露出并且使粘合剂不从电子部件20的侧面突出，并进行平滑处理（步骤S122）。这样，预先准备形成有粘合层30的电子部件20。
然后，如图10（a）所示，准备压印模具40和树脂基材10，如图10（b）所示，将压印模具40按压于树脂基材10并转印电路图案。然后，如图10（c）所示，从树脂基材10将压印模具40脱模，从而在树脂基材10上形成凹型的电路图案41。
接下来，如图10（d）所示，将树脂基材10反转，并将电子部件20对位之后，将电子部件20搭载于安装面10a，将电极21的电极面21a的一部分与树脂基材10的安装面10a粘合，并且通过粘合层30将电子部件20正式粘合于树脂基材10。另外，如图10（e）所示，向电路图案41内填充导电膏，形成贯通孔电极12、背面布线13，从而将电子部件20的电极21与贯通孔电极12直接接合。
最后，如图10（f）所示，在树脂基材10的安装面10a侧形成表层电路14，来制造部件安装印刷电路基板100C。这样制造的第二实施方式的部件安装印刷电路基板100C也能够与第一实施方式相同地实现低背化，并能够进行高密度安装，并且还能够实现安装面10a侧的高密度安装。另外，部件安装印刷电路基板100C可以如下那样制造。
图11是按第二制造工序的顺序表示部件安装印刷电路基板的剖视图。该第二制造工序的特征在于将图10所示的第一制造工序的压印模具40的脱模处理与电子部件20的搭载处理的顺序更换。即，准备形成有粘合层30的电子部件20，如图11（a）所示，首先，准备压印模具40和树脂基材10，如图11（b）所示，将压印模具40按压于树脂基材10并转印电路图案。
接下来，如图11（c）所示，将树脂基材10反转并进行对位，之后将电子部件20搭载于树脂基材10的安装面10a，将电极面21a的一部分与安装面10a粘合并通过粘合层30将电子部件20正式粘合于树脂基材10。然后，如图11（d）所示，从树脂基材10将压印模具40脱模从而形成凹型的电路图案41，如图11（e）所示，向电路图案41内填充导电膏，形成贯通孔电极12、背面布线13，并将电子部件20的电极21与贯通孔电极12直接接合。
最后，如图11（f）所示，在树脂基材10的安装面10a侧形成表层电路14，来制造部件安装印刷电路基板100C。这样，在第二制造工序中，在将压印模具40从树脂基材10脱模之前搭载电子部件20，所以能够更可靠地防止在搭载时形成于树脂基材10的电路图案41的变形。
第二实施方式的部件安装印刷电路基板可以如下那样制造。图12是按制造工序的顺序表示部件安装印刷电路基板的电子部件的剖视图，图13是按制造工序的顺序表示部件安装印刷电路基板的剖视图。首先，除了如图13所示的部件安装印刷电路基板100D的主制造工序之外，如图12（a）所示，还准备在电极形成面21b形成多个电极21的电子部件20，如图12（b）所示，向该电子部件20的电极形成面21b涂覆（或层压）粘合剂来形成粘合层30。
这里，涂覆或层压的粘合剂能够使用由上述热塑性树脂、半固化状态的热固化性树脂构成的液态或薄片状的粘合剂。而且，如图12（c）所示，通过蚀刻、灰化等使粘合层30不从电子部件20的侧面突出，并且将粘合层30的表面设置为比电极21的电极面21a更朝电极形成面21b侧凹陷的状态，以使电极21突出的方式形成粘合层30。
而且，如图13（a）所示，准备压印模具40和树脂基材10，如图13（b）所示，将压印模具40按压于树脂基材10并转印电路图案。然后，如图13（c）所示，从树脂基材10将压印模具40脱模，从而在树脂基材10形成凹型的电路图案41。
接下来，如图13（d）所示，将树脂基材10反转并将电子部件20进行对位之后，以使电极21埋入树脂基材10的方式进行加热加压来将电子部件20搭载于安装面10a，同时通过粘合层30将电子部件20正式粘合于树脂基材10。在该情况下，如上所述，与树脂基材10接触的电子部件20的电极21的接触面积很大，所以能够更可靠地将电子部件20正式粘合于树脂基材10。而且，如图13（e）所示，向电路图案41内填充导电膏，形成贯通孔电极12、背面布线13，从而将电子部件20的电极21与贯通孔电极12直接接合。
最后，如图13（f）所示，在树脂基材10的安装面10a侧形成表层电路14，来制造部件安装印刷电路基板100D。这样制造第二实施方式的部件安装印刷电路基板100D，也能够与第一实施方式相同而实现低背化，能够进行高密度安装，并且还能够实现安装面10a侧的高密度安装。
附图标记的说明
10…树脂基材；10a…安装面；10b…背面；11…层间连接部；11a…电极；12…贯通孔电极；12a…电极；12b…电极焊盘；13…背面布线；13a…布线主体部；14…表层电路；19…贯通孔；20…电子部件；21…电极；21a…电极面；21b…电极形成面；30…粘合层；31…填充装置；40…压印模具；41…电路图案；100…部件安装印刷电路基板。

Claims (10)

1.一种部件安装印刷电路基板，其特征在于，具备：
树脂基材、
安装于所述树脂基材的至少一方的面的电子部件、以及
在与所述电子部件的电极对应的位置的所述树脂基材上贯通形成的贯通孔电极，
将所述电子部件的电极与所述贯通孔电极直接接合，并且在所述树脂基材的与所述电子部件的安装面侧相反的一侧的面，以埋入所述树脂基材的状态形成有所述贯通孔电极的电极焊盘。
2.根据权利要求1所述的部件安装印刷电路基板，其特征在于，
所述电子部件的电极被埋入所述树脂基材。
3.根据权利要求1或2所述的部件安装印刷电路基板，其特征在于，
还具备在所述树脂基材的所述电子部件的安装面侧形成的电路。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的部件安装印刷电路基板，其特征在于，
在所述电子部件的电极形成面与所述树脂基材的所述安装面之间形成有粘合层。
5.根据权利要求4所述的部件安装印刷电路基板，其特征在于，
所述粘合层仅形成于所述电子部件的下侧区域。
6.一种部件安装印刷电路基板的制造方法，其特征在于，
在树脂基材上通过压印形成含有贯通孔的电路图案，
使电子部件的电极与所述电路图案的贯通孔一致并进行对位之后，将所述电子部件搭载于所述树脂基材，
向所述电路图案填充导电膏，在所述树脂基材上形成含有与所述贯通孔对应的贯通孔电极的布线，将所述电子部件的电极与所述贯通孔电极直接接合，并且在所述树脂基材的与所述电子部件的安装面侧相反的一侧的面，以埋入所述树脂基材的状态形成所述贯通孔电极的电极焊盘。
7.根据权利要求6所述的部件安装印刷电路基板的制造方法，其特征在于，
在将所述电子部件搭载于所述树脂基材时，加热所述树脂基材，并且对所述树脂基材的与所述电子部件的电极接触的接触面进行加压来搭载所述电子部件。
8.根据权利要求6或7所述的部件安装印刷电路基板的制造方法，其特征在于，
在所述电子部件的电极与所述导电膏之间形成金属间化合物。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的部件安装印刷电路基板的制造方法，其特征在于，
在将所述电子部件搭载于所述树脂基材之前，在所述电子部件的电极形成面中的没有形成所述电极的区域形成粘合层。
10.根据权利要求9所述的部件安装印刷电路基板的制造方法，其特征在于，
所述粘合层形成为，其表面比所述电子部件的电极的电极面更朝所述电子部件的电极形成面侧凹陷的状态。
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