JP2005285945A - Electric conductive path formation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、部品内蔵モジュールの導電路を形成する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for forming a conductive path of a component built-in module.
近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に従い、回路部品の高密度、高機能化が一層叫ばれている。そのため、回路部品の高密度化、高機能化に対応した回路基板が要求されている。その結果、回路基板の内部に部品を内蔵した、いわゆる部品内蔵モジュールの開発が進められている。部品内蔵モジュールの製造方法として、コンポジット樹脂シートにあらかじめ導電路を形成するための貫通孔を開け、そこに導電性ペーストを充填したものを複数枚積層したものを部品実装された基板に積層して加熱加圧することにより形成する方法が知られている。 In recent years, in accordance with demands for higher performance and smaller size of electronic devices, higher density and higher functionality of circuit components have been screamed. Therefore, there is a demand for circuit boards that can cope with higher density and higher functionality of circuit components. As a result, the development of so-called component built-in modules in which components are built inside circuit boards has been underway. As a method of manufacturing a module with a built-in component, a through hole is formed in the composite resin sheet in advance to form a conductive path, and a plurality of layers filled with a conductive paste are stacked on a component-mounted board. A method of forming by heating and pressing is known.
図面を用いて、従来の実施例について説明する。 A conventional embodiment will be described with reference to the drawings.
図5は従来の導電路形成の製造工程図である。図5(a)のa1はコンポジット材8に開けた貫通孔1に導電ペースト2を充填したものであり、a2は部品4の入る部分にブランク14を開けたものである。図5(b)は前記コンポジットシートa1及びa2と銅箔12を積層する状態を示し、図5(c)は積層して加熱加圧することにより半硬化状態で一体化したものである。図5(d)は、これを電子部品9が実装された基板4に積層して加熱加圧する状態を示し、図5(e)は一体化し、完全硬化した状態を示している。ここで、導電路13が形成される時、導電ペースト2は加圧された際に上下方向に圧縮されるため横方向に膨張する。したがって、導電ペースト2の側面には部品9との間にデッドスペース15となるコンポジット材8の絶縁性を有する部品が必要であり、もしもこれが無ければ圧縮された導電ペースト2は部品9に接触し、電気的絶縁性が保てなくなる。この導電ペースト2と部品9との間に存在するコンポジット材8の部分が回路パターン上、デッドスペース15となり、部品間はこのスペースを設ける必要が生じ、回路設計上の障害となる。図5(f)はこのモジュール基板をダイシングにより固片に分割することにより個々のモジュール16にした状態を示す。
FIG. 5 is a manufacturing process diagram for forming a conventional conductive path. In FIG. 5A, a <b> 1 is obtained by filling the through-
図6は従来の導電路形成工法によって造られたモジュール16の平面図であり、図6(a)はデットスペース15が大きいために高密度実装された基板には導電路を設ける場所が限られることを示している。図6(b)はデッドスペース15のロスを最小限にするために導電路13を外周部に設置した状態を示す。
FIG. 6 is a plan view of a
なお、この出願に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
前記従来の部品内蔵モジュールの製造方法は、性能及びコストの面で課題がある。すなわち機能面では、従来のコンポジット樹脂シートに開けた貫通孔に導電性ペーストを充填する方法では部品実装された回路基板にコンポジット樹脂シートを積層して加熱加圧する際にコンポジット樹脂シートの上下方向に圧力が加わるため導電路を形成する導電ペーストの部分が水平方向に膨張しようとするため部品近くに設けることができず、導電路と部品の間には一定のコンポジット樹脂シートの存在が必要である。したがって、この部分が回路基板上でのデッドスペースとなり導電路の数が多ければ多いほど回路基板上での実装密度を上げることは困難になる。また、この対策として導電路を基板外周に並べる方法がとられているが、これは回路設計上の制約となり設計スピードを遅らせるばかりか外周へ導電パターンを配置するためのパターンロスも発生する。また、コスト面では厚みの大きなコンポジット樹脂シートが少ないため薄厚のコンポジット樹脂シートに多数の穴加工をしたものに導電ペーストを充填し、また部品の入る部分にもブランク加工を施したものを多数枚位置合わせをしながら積層し、それからそれを部品実装された回路基板に積層して加熱加圧するという、複雑で精度のいる工程がコストアップになっているという問題があった。本発明は、上記従来の問題を解決するため、高機能で低コストの導電路の形成方法を提供することを目的とする。 The conventional method for manufacturing a component built-in module has problems in terms of performance and cost. In other words, in terms of functionality, the conventional method of filling a through-hole formed in a composite resin sheet with conductive paste is to stack the composite resin sheet on a circuit board mounted with components and heat and press it in the vertical direction of the composite resin sheet. Because the pressure is applied, the portion of the conductive paste that forms the conductive path tends to expand in the horizontal direction, so it cannot be provided near the component, and a certain composite resin sheet must exist between the conductive path and the component. . Therefore, this portion becomes a dead space on the circuit board, and it is difficult to increase the mounting density on the circuit board as the number of conductive paths increases. Further, as a countermeasure against this, a method of arranging conductive paths on the outer periphery of the substrate has been adopted. However, this becomes a restriction on circuit design and not only slows down the design speed but also causes a pattern loss for arranging the conductive pattern on the outer periphery. Also, since there are few thick composite resin sheets in terms of cost, many thin sheets of conductive resin are filled with conductive paste and thin parts are filled with blanks on the parts. There is a problem that the complicated and accurate process of stacking while aligning and then stacking it on a circuit board on which components are mounted and pressurizing and heating increases the cost. In order to solve the above-described conventional problems, an object of the present invention is to provide a method for forming a highly functional and low cost conductive path.
上記課題を解決するために本発明の請求項1に記載の発明は、絶縁樹脂によりモールドされる回路基板上の導電路が形成されるべき位置にあらかじめ導電路を内蔵したブロックを実装し、所定箇所を導通させた後、前記絶縁樹脂を前記回路基板上に流し込み、前記絶縁樹脂が硬化した状態で前記絶縁樹脂の表面あるいは、前記絶縁樹脂の表面と前記導電路を内蔵したブロックを研削し、前記導電路を内蔵したブロックの上面と前記絶縁樹脂の上面が同一面になるようにして部品内蔵モジュール用基板を作成することを特徴とする導電路形成方法であり、導電路を内蔵したブロックを実装することにより容易に部品内蔵モジュール基板の導電路を形成することができる。また、あらかじめ導電路を内蔵したブロックの製作段階で導電路のピッチ間距離や径を確保できるため狭ピッチで導電路を形成することが容易であり高密度実装が可能であるだけでなく、回路設計においても任意の位置に導電路を内蔵したブロックを設置できるため設計が容易にできるという利点がある。また、樹脂を流し込むことによりモジュールを形成するため、積層などを必要としない簡単な製造プロセスであるため低コストで製造でき、液状の樹脂を流し込むため、実装されている部品の下部にも容易に充填するためボイドが発生しにくく、モジュール基板としての信頼性が高くなるという作用効果を有する。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
本発明の請求項2に記載の発明は、あらかじめ導電路を内蔵したブロックが、貫通孔を開けたブロックに、導電性ペーストを充填したものであることを特徴とする請求項1に記載の導電路形成方法であり、樹脂成形工法などを用いることにより一度に多数の貫通孔を有するブロックを容易に作ることができるため、比較的たやすく導電路を内蔵したブロックを製作することができるという作用効果を有する。
In the invention according to
本発明の請求項3に記載の発明は、あらかじめ導電路を内蔵したブロックが、貫通孔を開けた熱硬化性樹脂シートに導電性ペーストを充填したものを積層したものであることを特徴とする請求項1に記載の導電路形成方法であり、薄厚のシートにはアスペクト比の関係から、シートが薄ければ薄いほどより小径の貫通孔を開けることができるため、より小径で狭ピッチの導電路を内蔵したブロックを製作することができるという作用効果を有する。
The invention described in claim 3 of the present invention is characterized in that the block having a built-in conductive path in advance is a laminate of a thermosetting resin sheet having a through hole filled with a conductive paste. 2. The method for forming a conductive path according to
本発明の請求項4に記載の発明は、あらかじめ導電路を内蔵したブロックが、貫通孔を開けたブロックに、導電性金属のめっき処理をほどこして導電性を得たものであることを特徴とする請求項1に記載の導電路形成方法であり、請求項2に記載の発明と同様に、一度に多数の貫通孔を有するブロックを容易に作ることができ、ブロック厚に対して貫通孔の径が大きい場合は、多数の孔に対して比較的容易に導電路を形成することができるという作用効果を有する。
The invention according to
本発明の請求項5に記載の発明は、絶縁樹脂が熱硬化性樹脂と無機フィラーとの混合物であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の導電路形成方法であり、無機フィラーを混合することにより熱膨張率や熱伝導性などを所定の値に設定することができるという作用効果を有する。
The invention according to claim 5 of the present invention is the conductive path forming method according to any one of
本発明の請求項6に記載の発明は、あらかじめ導電路を内蔵したブロックが、複数の導電路を内蔵していることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の導電路形成方法であり、複数の導電路を内蔵していることにより、回路設計上の自由度を上げることができるという作用効果を有する。
In the invention according to claim 6 of the present invention, the conductive path according to any one of
本発明の請求項7に記載の発明は、回路基板上には、部品が実装されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の導電路形成方法であり、電子部品等を実装することにより、より高機能のモジュールを形成することができるという作用効果を有する。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the conductive path forming method according to any one of the first to fourth aspects, wherein a component is mounted on a circuit board. By mounting components or the like, there is an effect that a module with higher functionality can be formed.
本発明の請求項8に記載の発明は、回路基板に樹脂をモールドする際に、真空中で行うことを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の導電路形成方法であり、充填する場合に空気を巻き込み、ボイドや未充填の発生を防ぐことができるという作用効果を有する。
The invention according to
本発明の請求項9に記載の発明は、回路基板に導電路を内蔵したブロックを、半田あるいは導電性接着樹脂を用いて導通させることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の導電路形成方法であり、ブロックの保持と導通性を確保することができるという作用効果を有する。 According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the block in which the conductive path is built in the circuit board is made conductive by using solder or conductive adhesive resin. The conductive path forming method according to the present invention has the effect of being able to ensure the retention and conductivity of the block.
本発明の請求項10に記載の発明は、あらかじめ導電路を内蔵したブロックが、貫通孔を開けたブロックに導電性ペーストを充填したものである場合、前記貫通孔に充填される導電処理が銀や銅などの導電性金属を熱硬化性樹脂に溶かした導電ペーストであり、充填後、加熱により硬化されることを特徴とする請求項2または3のいずれか1つに記載の導電路形成方法であり、ペースト状であるため孔に容易に充填できるという作用効果を有する。
In the invention according to claim 10 of the present invention, when the block having a built-in conductive path is a block in which a through-hole is previously filled with a conductive paste, the conductive treatment filled in the through-hole is silver. 4. The conductive path forming method according to
本発明の請求項11に記載の発明は、無機フィラーがAl2O3,MgO、及びSiO2から選ばれる少なくとも一つの金属酸化物を含むことを特徴とする請求項5に記載の導電路形成方法であり、これらの無機フィラーを用いることによって、放熱性に優れた電気絶縁性基板が得られる。また、無機フィラーとしてMgOを用いた場合は電気絶縁性基板の線膨張係数を大きくすることができる。また、無機フィラーとしてSiO2を用いた場合は電気絶縁性基板の誘電率を小さくすることができるという作用効果を有する。 The invention according to claim 11 of the present invention is characterized in that the inorganic filler contains at least one metal oxide selected from Al 2 O 3 , MgO, and SiO 2. It is a method, and by using these inorganic fillers, an electrically insulating substrate excellent in heat dissipation can be obtained. Further, when MgO is used as the inorganic filler, the linear expansion coefficient of the electrically insulating substrate can be increased. Also it has the effect that if the SiO 2 was used as the inorganic filler can reduce the dielectric constant of the electrically insulating substrate.
本発明の請求項12に記載の発明は、無機フィラーと熱硬化性樹脂との混練物の線膨張係数が8×10-6/℃〜20×10-6/℃であることを特徴とする請求項5に記載の導電路形成方法であり、硬化後の反りや歪を小さくできるだけでなく、基板自体の熱膨張係数を導電パターンや導電路と近いため、基板が高温化した場合でも導電パターンや導電路が断線しにくくなるという作用効果を有する。 The invention according to claim 12 of the present invention is characterized in that the kneaded product of the inorganic filler and the thermosetting resin has a linear expansion coefficient of 8 × 10 −6 / ° C. to 20 × 10 −6 / ° C. 6. The method for forming a conductive path according to claim 5, wherein not only warping and distortion after curing can be reduced, but also the conductive pattern even when the substrate is heated because the thermal expansion coefficient of the substrate itself is close to that of the conductive pattern or conductive path. In addition, there is an effect that the conductive path is difficult to be disconnected.
本発明による導電路の形成方法は、導電路を内蔵したブロックを実装することにより、容易に導電路を形成することができる。また、あらかじめ導電路を内蔵したブロックの製作段階で、導電路のピッチ間距離や径を確保できるため、狭ピッチで導電路を形成することが容易であり、高密度実装が可能である。また、回路設計においても、任意の位置に導電路を内蔵したブロックを設置できるため、設計が容易にできるという利点がある。また、樹脂を流し込むことによりモジュールを形成するため、積層などを必要としない簡単な製造プロセスであるため、低コストで製造できる。また、液状の樹脂を流し込むため、実装されている部品の下部にも容易に充填することができ、ボイドが発生しにくく、部品内蔵モジュールの信頼性が高くなる製造方法を提供するものである。 In the method for forming a conductive path according to the present invention, a conductive path can be easily formed by mounting a block having a built-in conductive path. In addition, since the pitch distance and diameter of the conductive paths can be ensured at the stage of manufacturing the block in which the conductive paths are built in in advance, it is easy to form the conductive paths at a narrow pitch and high-density mounting is possible. Also in circuit design, there is an advantage that the design can be easily performed because a block having a built-in conductive path can be installed at an arbitrary position. Further, since the module is formed by pouring resin, it is a simple manufacturing process that does not require lamination or the like, so that it can be manufactured at low cost. In addition, since a liquid resin is poured, a manufacturing method can be provided in which the lower part of the mounted component can be easily filled, voids are not easily generated, and the reliability of the component built-in module is increased.
以下、本発明の実施の形態における実施例について図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態1における導電路内蔵のブロックの構造と基板への実装状況を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a structure of a block with a built-in conductive path and a mounting state on a substrate in
図2は本発明の実施の形態1における導電路内蔵のブロックを基板に実装した後のモジュール形成の製造工程図である。 FIG. 2 is a manufacturing process diagram of module formation after mounting the block with a built-in conductive path in the first embodiment of the present invention on a substrate.
図3は本発明の実施の形態2における導電路内蔵のブロックの製造工程図である。
FIG. 3 is a manufacturing process diagram of a block with a built-in conductive path according to
図4は本発明の実施の形態3における導電路内蔵のブロックの製造工程図である。 FIG. 4 is a manufacturing process diagram of a block with a built-in conductive path according to Embodiment 3 of the present invention.
図5は従来の導電路形成の製造工程図である。 FIG. 5 is a manufacturing process diagram for forming a conventional conductive path.
図6は従来の導電路形成工法によって造られたモジュールの平面図である。 FIG. 6 is a plan view of a module manufactured by a conventional conductive path forming method.
図7は本発明による場合と従来の方法による場合の導電路スペースの比較図である。 FIG. 7 is a comparison diagram of the conductive path space between the case of the present invention and the case of the conventional method.
図1(a)において、絶縁樹脂を成形して作られたブロック3の断面において、貫通孔1には導電性ペースト2が充填されている。図1(b)はこのブロック3が実装される基板4の断面図でありランド5の間にはレジスト6があり、ランド5の上には半田ペースト7が印刷されている。図1(c)はこのブロック3を基板4に実装する状態である。ブロック3の導電性ペースト2が、半田ペースト7を介して基板4のランド5に電気的に接続される。
In FIG. 1A, in a cross section of a block 3 formed by molding an insulating resin, the through
図2(a)は、基板4にブロック3を図1で示したように設け、また、基板4上に電子部品9を実装した後に熱硬化性樹脂と無機フィラーを混合したコンポジット材8でモールドした状態である。図2(b)はこのコンポジット材8を上面からブロック3の上面が現れるまで切削した状態である。図2(c)は、切削した表面に導電層を形成し、エッチング法などによりランド5を形成した後レジスト6を印刷して構成し、ブロック3を介して基板4とモールドによって作られた上面との導通が成されている状態を示している。
2A, the block 3 is provided on the
図3は本発明の実施の形態2におけるブロック3の製造工程図を斜視図と断面図で説明したものである。図3(a)は、熱硬化性樹脂シート7に開けられた貫通孔1に導電ペースト2を充填したものを各層の導電性ペースト2が電気的に接続するようにして複数枚積層しようとする状態である。図3(b)は、積層した後に加熱加圧して一体化した状態を示している。図3(c)は、これを必要な所定の大きさに切り取ってブロック3単体にしている状態である。このブロック3を実装する工程以降は実施の形態1と同様である。
FIG. 3 is a perspective view and a cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the block 3 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3A shows that a plurality of sheets of
図4は本発明の実施の形態3におけるブロック3の製造工程図を斜視図と断面図で説明したものである。図4(a)は、絶縁樹脂板10に貫通孔1が開けられた状態である。この貫通孔1は絶縁樹脂板10を成形する時に作ってもよいし、絶縁樹脂板10を成形した後から、ドリル加工やレーザー加工等で作ってもよい。図4(b)は、この絶縁樹脂板10の両面にレジスト6を印刷した後にめっき処理を施して貫通孔1に銅めっき11を施し、表裏面を電気的に接続した状態である。図4(c)は、これを必要な大きさに切り取ってブロック3単体にしている状態である。このブロック3を実装する工程以降は実施の形態1と同様である。
FIG. 4 is a perspective view and a cross-sectional view illustrating a manufacturing process diagram of the block 3 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 4A shows a state in which the through
また、図7は本発明による場合と従来の方法による場合の導電路スペースの比較図であり、実際製作されたモジュール16において従来の方法による場合の導電路13とデッドスペース15及び本発明による場合の導電路スペースを並べてその面積を比較した図であり、本発明による導電路の形成方法によれば、かなり小さい面積に、高密度に導電路が形成されるという効果の大きさを示すものである。
FIG. 7 is a comparison diagram of the conductive path space between the case according to the present invention and the case according to the conventional method. In the actually manufactured
本発明にかかる導電路の形成方法は、導電路を内蔵したブロックを実装することにより、容易に導電路を形成することができる。また、あらかじめ導電路を内蔵したブロックの製作段階で、導電路のピッチ間距離や径を確保できるため、狭ピッチで導電路を形成することが容易であり、高密度実装が可能である。また、回路設計においても、任意の位置に導電路を内蔵したブロックを設置できるため、設計が容易にできるという利点がある。また、樹脂を流し込むことによりモジュールを形成するため、積層などを必要としない簡単な製造プロセスであるため、低コストで製造できる。また、液状の樹脂を流し込むため、実装されている部品の下部にも容易に充填することができ、ボイドが発生しにくく、部品内蔵モジュールの信頼性が高くなるという効果を有し、部品内蔵モジュールの導電路の形成などの用途として有用である。 In the method for forming a conductive path according to the present invention, a conductive path can be easily formed by mounting a block having a built-in conductive path. In addition, since the pitch distance and diameter of the conductive paths can be ensured at the stage of manufacturing the block in which the conductive paths are built in in advance, it is easy to form the conductive paths at a narrow pitch and high-density mounting is possible. Also in circuit design, there is an advantage that the design can be easily performed because a block having a built-in conductive path can be installed at an arbitrary position. Further, since the module is formed by pouring resin, it is a simple manufacturing process that does not require lamination or the like, so that it can be manufactured at low cost. In addition, since the liquid resin is poured, it is possible to easily fill the lower part of the mounted component, voids are less likely to occur, and the reliability of the component built-in module is improved. This is useful for the formation of conductive paths.
1 貫通孔
2 導電ペースト
3 ブロック
4 基板
5 ランド
6 レジスト
7 半田ペースト
8 コンポジット材
9 電子部品
10 絶縁樹脂板
11 銅めっき
12 銅はく
13 導電路
14 ブランク
15 デッドスペース
16 モジュール
17 ピッチ間距離
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