JP2005322832A - 配線基板およびそれを使用したチップ形電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】チップ形部品に端面電極を形成するため配線基板の貫通導通穴の内部に封止樹脂が侵入しないように封止部材を貫通導通穴の上面に設けなければならない。
特に、トランスファモ−ルド法で小形で低背・高密度の端面電極を有するチップ形部品とするには困難であった。
【解決手段】上記の課題を解決するため、トランスファモ−ルド法に最適な配線基板を形成し、充填部材が充填されている非貫通導通穴を有する配線基板と、前記配線基板に搭載する部品素子と、前記搭載した部品素子を被覆する封止物質と、前記配線基板の非貫通導通穴のほぼ中心を分割切断して形成する非貫通導通溝を外部との電気的な接続をする端面電極とする電子部品であって、この充填部材の下端は配線基板の下端面に陥没してなる非貫通導通溝であり、この非貫通導通溝の下端面の陥没部に金属導体が露呈した端面電極を形成するチップ形電子部品を供給する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、端面電極を形成するための配線基板およびそれを使用したチップ形電子部品に関するもので、特に非貫通導通穴を有する配線基板を使用し端面電極を形成するチップ形電子部品に関するものである。

従来はチップ形電子部品に端面電極を形成する場合、プリント配線板の外形側面の近傍に一直線上に貫通導通穴（一般的に、めっきスルーホールと呼ぶ）を設け、配線基板の上下面の導体パタ−ンを電気的に接続する貫通導通穴のほぼ中心線上で分割切断した貫通導通穴の内部の金属導体が外部に露呈した端面電極を利用するものである。
配線基板に電子部品素子を実装し、その後配線基板の配線パタ−ンや電子部品素子を樹脂モ−ルドして樹脂封止をし端面電極を有するチップ形電子部品とするには、貫通導通穴の内部に封止樹脂が侵入しないように貫通導通穴の上面側（樹脂封止側）に封止樹脂が配線基板の貫通導通穴に侵入しないように封止樹脂の侵入を阻止する阻止部材（フィルム、テ−プ、基材など）を配線基板の上面側に新たに設けなければならない。

その一例として、特開平１１−２５１７０４号公報に開示されている端面電極用の配線基板がある。
これは、貫通導通穴の上面側に樹脂の侵入を阻止する部材にフィルム、テ−プなどの絶縁膜を使用するものである。
しかし、貫通導通穴の上面を塞ぐ部材が絶縁テ−プ、フィルム状などの絶縁性の膜状体は通常薄い絶縁性被膜であると実装した電子部品素子を樹脂で封止する圧力が高くなると、この圧力によって絶縁性膜状体が陥没したり、破けたり、貫通導通穴の内部に封止樹脂が侵入する。
この薄い絶縁性膜状体（被膜）は、機械的強度が不足し、樹脂で封止する熱や圧力が高いトランスファモ−ルド法では、高い圧力と熱によって非貫通導通穴の薄い被膜が陥没したり、破損する危険性が多いため厚い絶縁体が必要となりチップ形電子部品の低背化、薄厚化、高密度化が困難となる。

また、特開平１０−０６５２９８号公報の端面スルーホール配線板では、端面スルーホールの端縁部を導体のみで閉鎖した非貫通導通穴が開示されている。
この非貫通導通穴を閉鎖する導体は通常薄い被膜であるため、機械的な抗張力が不足し、樹脂で封止する温度や圧力が高いトランスファモ−ルド法では、高い圧力と熱によって非貫通導通穴の薄い被膜が陥没したり、破損し品質低下と端面電極不良が発生する危険性が多い。
特開平１１−２５１７０４号公報。 特開平１０−０６５２９８号公報。

配線基板に電子部品素子又は電子部品を実装し、その後実装した電子部品素子又は電子部品を樹脂封止して端面電極を有するチップ形電子部品とするには、従来は配線基板に設けた貫通導通穴の内部に封止樹脂（封止物質）が侵入しないように貫通導通穴の上面側（部品搭載面側）に樹脂の侵入を阻止する防止部材を設けなければならない。
上記の防止部材を配線基板の上面に張り合わせる為、チップ形電子部品の低背化、薄厚化、高密度化が困難となり、また分割切断時の端面電極の不良発生と接続信頼性が低下していた。

最近ではチップ形電子部品の小型、低背薄形高密度化と同時に端面電極の小型高密度化、低背薄形化と共に高い電気的接続信頼性及びはんだ接続信頼性が要求されている。
本発明は、トランスファモ−ルド法の高温の熱や高い圧力に耐えうる封止樹脂の侵入を阻止する防止部材を貫通導通穴の穴内の部品搭載面側のみに形成して、超薄型でかつ小型、高精細の非貫通導通穴とするものである。
特に充填部材が充填されている多数の非貫通導通穴を有する大版の配線基板に部品素子又は電子部品を一定の配列で搭載し、前記搭載した多数の部品素子又は電子部品の全体を封止物質で平坦に被覆した後、前記大版の配線基板に一定の配列で形成された多数の非貫通導通穴を複数の分割切断線で分割切断して非貫通導通溝からなる複数の端面電極を個々のチップ形電子部品に効率良く多数形成する高品質と高い接続信頼性で大量生産するものである。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、複数の非貫通導通穴を一定の間隔で配置する配線基板において、この配線基板の該非貫通導通穴を介して両面の外層導体を電気的に直接接続する非貫通導通穴であり、前記配線基板の非貫通導通穴は非貫通導通穴内部の上方（部品搭載面側）のみに充填された充填部材と、この充填部材の下部（下端部）は金属導体が露呈した凹形陥没部とからなる非貫通導通穴を有する配線基板とするものである。

この非貫通導通穴に充填されている充填部材の上端は配線基板の上端面と略同一面で、この充填部材の下端は配線基板の下端面から略均一な深さで平坦に陥没してなる凹形状の非貫通導通穴とすることが良好であり、この非貫通導通穴の凹形状の陥没部に金属導体が露呈しており、デバイス、モジュール、電子部品に端面電極を形成する目的で使用する配線基板である。
また、配線基板の非貫通導通穴のほぼ中心を多分割切断して超薄型でかつ小型、高精細の端面電極を形成するものである。

請求項２の発明は、多数の貫通導通穴（めっきスルーホール）を有する大版の配線基板と、前記貫通導通穴の上面を塞ぐ封止物質の侵入を防ぐ防止部材と、前記配線基板に搭載する部品素子又は電子部品と、前記搭載した部品素子又は電子部品を被覆する封止物質とから形成される電子部品において、前記の封止物質の侵入を防ぐ防止部材を不要とし、大版の配線基板の貫通導通穴内部の部品搭載面側のみに充填された充填部材で部品素子又は電子部品を被覆する封止物質の侵入を防止する非貫通導通穴とし、該非貫通導通穴は非貫通導通穴内部の上方（部品搭載面側）のみに充填された充填部材と、この非貫通導通穴内の充填部材の下部は金属導体が露呈した凹形陥没部とからなる非貫通導通穴であり、大版の配線基板に部品素子又は電子部品を搭載し、前記搭載した部品素子又は電子部品を封止物質で被覆した後、該大版配線基板の非貫通導通穴のほぼ中心を多分割切断して形成する非貫通導通溝を外部との電気的な接続をする端面電極（側面電極）とするチップ形電子部品とするものである。

また、請求項３の発明は、請求項２のチップ形電子部品において、端面電極が少なくとも一つの対面、又は対角に形成されていることを特徴とするチップ形電子部品である。
また、端面電極は一つの面に複数個形成することも、対面又は対角に非対称に形成してもよく、さらにチップ形電子部品の一つの角部（コーナー）にのみ設けても良い。

請求項１の発明はチップ形電子部品に使用する配線基板の非貫通導通穴に充填する充填部材は高耐熱性であり、通常配線基板の板厚の５０％以上とすることによりトランスファモ−ルド法の高温・高圧に耐えうる封止樹脂の侵入を完全に阻止できる阻止部材となる。
本願の配線基板は多層配線板のブラインドビアとは構成も形成方法も単純で両面配線基板の両面外層導体を電気的に直接接続する充填部材を非貫通導通穴内部の上方（部品搭載面側）のみに充填した非貫通導通穴を形成できる。
また、充填部材の下端は貫通導通穴の下面から均一な安定した深さで陥没してなる陥没部には、はんだ付け性のよい金属導体が露呈した端面電極を形成するものであるから接続信頼性の高い高密度の外部との電気的な接続をする端面電極が形成できる。

つまり貫通導通穴の穴内の上方に充填部材を形成した非貫通導通穴であり、封止樹脂の侵入を阻止できる阻止効果と外部との電気的な接続をする端面電極の形成効果とを一つの非貫通導通穴で達成するものであり、また封止樹脂の侵入を阻止できる阻止部材を配線基板の上面に張り合わせない為、配線基板の上面には阻止部材が存在せずチップ形電子部品の低背化、薄厚化、高密度化が可能となり、また非貫通導通穴の分割切断時の端面電極の不良発生がなく接続信頼性が高い小型で薄型高密度のチップ形電子部品を供給できる。

請求項２の発明は、上記の請求項１の発明の効果の他に多数の非貫通導通穴を有する大版の配線基板に部品素子を一定の配列で多数搭載して多数の端面電極を同時に効率良く大量生産するものであるから信頼性が高いチップ形電子部品を安価に供給できる。

請求項３の発明は、端面電極がチップ形電子部品の少なくとも一つの対面、又は対角に形成されているから、チップ形電子部品をプリント配線板に搭載する時、はんだ接続性が安定し高いはんだ接続信頼性と高い電気的接続信頼性が可能となり高品質の端面電極が低背化、薄厚化、高密度化でチップ形電子部品を形成できる。

非貫通導通穴を有する配線基板を使用してチップ形電子部品に端面電極を形成する場合、この端面電極とする非貫通導通穴は丸穴に限定するものではなく長穴や楕円や角穴でも良く、次の特徴を備えている。（イ）部品素子を搭載する配線基板の部品搭載面の上部外層導体と下面外層導体とを電気的に接続する。（ロ）トランスファモ−ルド法の樹脂封止時の高温・高圧である封止樹脂の侵入を完全に阻止する高温・高圧に耐える阻止部材を備えている。（ハ）電気的接続信頼性及びはんだ接続信頼性が高い外部接続用の小型で薄型高密度の端面電極構造である。（ニ）配線基板の非貫通導通穴の下端面に形成された非貫通導通溝の陥没部の内周面（円周面、又は円筒面）は半田付け性が良好な金属導体を備えている。

図１は、本発明の実施例１のチップ形電子部品に使用する非貫通導通穴を有する配線基板の断面図である。
以下、図１を参照してアディティブ法で説明する。
まず、乳液状の接着剤が塗布された絶縁基材２の所定の箇所にＮＣドリリングマシンにより、穴明け加工を施して貫通穴とする。次にこの多数の貫通穴と絶縁基材２の両面の所定の箇所に所望する形状で銅めっきをし、絶縁基材２の両面に所定の形状のパタ−ンである銅めっき導体４（外層導体）と、この絶縁基材２の両面に形成されたパタ−ン（外層導体）を電気的に直接接続する貫通穴内壁のめっき導体４で貫通導通穴（めっきスル−ホ−ル）を形成する。

つまり配線基板１の貫通導通穴の上端外周と下端外周にはめっき導体４を形成したことにより配線基板１の部品搭載面の上部外層導体と配線基板１の下面外層導体とは貫通導通穴内壁のめっき導体４により電気的に接続する貫通導通穴（めっきスル−ホ−ル）を形成する。
次に上記貫通導通穴内部の上方（部品搭載面側）のみに充填部材６を充填し非貫通導通穴７を形成する。

従来の多層配線板のブラインドビア（ブラインドスル−ホ−ル）とは構成も形成方法も単純で両面配線基板の両面外層導体を電気的に直接接続する充填部材６を充填した非貫通導通穴７を形成するものである。
通常では上記充填部材６は配線基板の板厚の５０％以上としてトランスファモ−ルド法の高温・高圧に耐えうる封止樹脂の侵入を阻止できる阻止部材とする。
また、充填部材６の下端は非貫通導通穴７の下面から均一な安定した深さで陥没してなる凹形の陥没部には、はんだ付け性のよい金属導体が露呈した端面電極を形成するものである

配線基板１の非貫通導通穴７の上方に充填される封止樹脂の侵入を阻止する阻止部材となる充填部材６はトランスファモ−ルド法の高熱や高圧力に対応できる高耐熱性のエポキシ樹脂系、メラニン系、アクリル樹脂系などの穴埋め樹脂や液状レジスト樹脂を選択することができる。

また、デップ法、ロ−ラ−法、スプレ−法、カ−テンコ−ト法、印刷法などの各種の工法で穴埋め樹脂や液状レジスト樹脂の塗布膜を形成して充填部材６を貫通導通穴内に充填して非貫通導通穴７の上方にのみ封止樹脂の侵入を阻止する阻止部材を形成するものである。
それから充填した充填部材６を半硬化し、非貫通導通穴７の充填部材６の上端面が平坦となるように研磨する。

また、配線基板１の部品搭載面の所定の充填部材６を充填した非貫通導通穴７の上部に液状レジスト樹脂の塗布膜を追加形成して部品搭載面のみ片面露光をしてから現像、ポストキュアをして封止樹脂の侵入を阻止する追加阻止部材とすることでトランスファモ−ルド法の封止樹脂の高い封止圧力に対応できるようにすることもある。

この場合、液状レジストの塗布膜を追加形成し片面露光をしてから現像することにより、露光されない部品搭載面の反対面（配線基板の下面）の穴埋め充填部材６の一部は溶解除去される。

次に配線基板１の非貫通導通穴７内に不規則となっている凹面状態に穴埋めされている穴埋め充填部材６を配線基板１の下面側から炭酸ガスレーザー加工により配線基板１の下端面から充填部材６の下端面までの深さが所望する略均一な深さ（ｔ）となるようにし、深さ（ｔ）が板厚の１／３〜１／７として充填部材６をほぼ均等の厚みとなるように余分の穴埋め樹脂を除去する。

つまり非貫通導通穴７の充填部材６の下端面の非貫通導通穴７内部に凹形状に陥没してなる底面が平坦となるように形成する。
この非貫通導通穴７の下端面の非貫通導通穴の凹形状の陥没部の非貫通導通穴７内壁には金属導体が露呈している。

この穴埋め樹脂の下端面は非貫通導通穴７の下端面から略均一な深さで陥没してなる穴埋め充填部材６で閉鎖されている非貫通導通穴７を有する配線基板１である。
次にこの配線基板１の部品搭載面に電子部品素子を実装した後、該非貫通導通穴７の分割切断線１８上で端面電極用の非貫通導通穴７のほぼ中心を分割切断（ダイシングカット）して非貫通導通溝となる端面電極を形成するものである。

また、配線基板１の貫通導通穴（スル−ホ−ル）に充填した穴埋め阻止部材である充填部材６で閉鎖されている非貫通導通穴の上端は平坦になるように研磨して、充填部材６の上端は配線基板１の部品搭載面の上部外層導体と略同一面となるようにする。

この炭酸ガスレーザー加工の後、この非貫通導通穴７の下端部に形成する陥没部は半田付け性のよい金属導体が露呈しており必要に応じてＮｉめっき−金めっき（Ａｕ）、Ｎｉめっき−銀めっき（Ａｇ）などの追加めっき処理をする。

図２は本発明の実施例２のチップ形電子部品に使用する非貫通導通穴を有する配線基板を示す断面図である。
まず、図２に示すように、配線基板１の非貫通導通穴７内の穴埋め充填部材６を配線基板１の下面側から炭酸ガスレーザー加工により余分の穴埋め樹脂を除去した後、この絶縁基材２の非貫通導通穴７の下端部に形成する陥没部の内壁と底面部及び下部の下面外層導体面、そして非貫通導通穴７の上端面と上部外層導体部面にめっき導体８を形成する。
従って、配線基板１の部品搭載面の上部外層導体と下面外層導体のめっき導体８とは非貫通導通穴７内の内壁のめっき導体４を介して電気的に接続される。

そして、この配線基板の非貫通導通穴７の充填部材６の上端面に密着して上部外層の金属導体８と、この陥没してなる非貫通導通穴７の充填部材６の陥没部の内壁、及び底面である下端面とに、めっきによって金属導体８を形成する。

封止樹脂の侵入を阻止するための阻止部材として非貫通導通穴７の上端面にめっき導体８を追加形成することことによりトランスファモ−ルド法の封止樹脂の高い封止圧力に対応できる耐応力を強化することができる。

さらに、非貫通導通穴７の下端部に形成する凹形状の陥没部の内周壁と底面部及び下面外層導体面にめっき導体８を追加形成するすることで、はんだ接続面積が増加し半田付け性、はんだ濡れ性、はんだ接続信頼性などが得られ高い電気的接続信頼性を有する高品質の端面電極が薄型高密度で形成できる。

従って、平坦になっている穴埋め充填部材６で閉鎖されている非貫通導通穴７の上端にめっき金属導体８を形成し、阻止部材である充填部材６の上端のめっき導体８に部品素子を接続する配線回路やランドを形成することもできる。よって、トランスファモ−ルド法における高い圧力と高温の熱に対する応力を高めと共に電子部品素子の実装密度を向上できる。

非貫通導通穴７の下端部に形成する凹形状の陥没部（内壁と底面部及び下面外層導体面）、そして非貫通導通穴７の上部（上端面と上部外層導体部）にめっき導体８を形成した後、必要に応じてＮｉめっき−金めっき（Ａｕ）、Ｎｉめっき−銀めっき（Ａｇ）などの追加めっき処理をする。

なお、非貫通導通穴７の上面の上部外層の金属導体８にチップ部品の接続ランド（面付ランド、ワイヤ−ボンデングランド、バンプ接続ランド等）を設けることもできる。また、陥没してなる非貫通導通穴７の充填部材６の底面に金属導体８を形成するから、端面電極を形成する非貫通導通穴７の内周面と底面は半田付け性が良好な金属導体８となる。

非貫通導通穴を有する配線基板を使用してチップ形電子部品に高いはんだ接続信頼性と高い電気的接続信頼性で高品質の薄型高密度の端面電極を形成する場合、まず図３に示す大版の配線基板１０１から個々の配線基板１に分割切断線１８で分割してチップ形電子部品１０５を効率良く大量生産するものである。

図３について、もう少し詳細に説明する。
大版の配線基板１０１の分割切断線１８上、又はその交点には非貫通導通穴７が多数配置されている。本例では非貫通導通穴７は長穴非貫通導通穴とし分割切断線１８の線上（辺）と交点（角部）に配置した。
この大版の配線基板１０１に部品素子１０を分割される個々の配線基板１に対応して一定の配列で部品素子１０を多数搭載し、前記搭載した多数の部品素子１０の全体を封止物質１５で平坦に被覆した後、前記大版の配線基板１０１に一定の配列で形成された多数の非貫通導通穴７のほぼ中心の複数の縦．横との分割切断線１８で分割切断して非貫通導通溝からなる複数の端面電極を個々のチップ形電子部品の側面の下部に効率良く多数形成する。

例えば図４に示すように本発明のチップ形電子部品１０５では、図１に示す実施例１の配線基板１に電子部品素子１０をはんだ１４で実装し、実装した電子部品素子１０を封止樹脂１５で封止してから、非貫通導通穴７のほぼ中心の複数の分割切断線１８で分割切断してチップ形電子部品１０５の側面の下部の一部分に非貫通導通溝１３を形成して、外部に接続する端面電極９とするものである。

つまり、非貫通導通溝１３を閉口させている充填部材６は高耐熱性であるエポキシ樹脂系としたため樹脂の軟化点温度が高い。
尚、充填部材６の下端は貫通導通穴の下面から均一な深さで陥没してなるエポキシ樹脂系の部材である非貫通導通溝１３を有するチップ形電子部品１０５とする。
この端面電極９の下端部に形成する凹形状に陥没している非貫通導通溝１３は半田付け性のよい金属導体が露呈しており、この非貫通導通溝１３の内周部が半円筒状で下端部のみが外部に露呈した端面電極９となり電気的及びはんだ接続信頼性の高い端面電極９を形成するものである。

本発明の実施例２の配線基板１の非貫通導通穴７の充填部材６の上端面の上部外層の金属導体８と、非貫通導通穴７の充填部材６の陥没部の底面である下端面とに金属導体８を形成する配線基板１の非貫通導通穴７のほぼ中心の分割切断線１８で分割切断して端面電極９用の非貫通導通溝１３を形成することもできる。

配線基板に電子部品素子を実装し、実装した電子部品素子や電子部品を樹脂封止して端面電極を有するモ−ルド型チップ部品とする際にトランスファモ−ルド法の熱や圧力に対応できる封止樹脂の侵入を阻止する部材である、つまり貫通導通穴内に充填する阻止部材である充填部材は樹脂の軟化点温度（Ｔｇ）が高く高耐熱であるほうが有利である。
樹脂の軟化点温度（Ｔｇ）はエポキシ樹脂系は１２０〜１４０℃、アクリル樹脂系は７０〜１００℃であり、樹脂の軟化点温度が低いと穴埋め樹脂が軟化し変形したり、非貫通導通穴から抜けてしまう。

本発明の実施例１のチップ形電子部品に使用する非貫通導通穴を有する配線基板の断面図である。 本発明の実施例２のチップ形電子部品に使用する非貫通導通穴を有する配線基板の断面図である。 大版の配線基板から個々のチップ形電子部品を形成する説明図である。 本発明の端面電極を有するチップ形電子部品の実装断面図である。

符号の説明

１…配線基板、２…絶縁基材、４…めっき導体、６…充填部材
７…非貫通導通穴、８…金属導体、９…端面電極、１０…部品素子
１３…非貫通導通溝、１５…封止樹脂、１８…分割切断線。

Claims (3)

1. 複数の非貫通導通穴を配置する配線基板において、この配線基板の該非貫通導通穴を介して両面の外層導体を電気的に直接接続する非貫通導通穴であり、前記配線基板の非貫通導通穴は非貫通導通穴内部の上方（部品搭載面側）のみに充填された充填部材と、この充填部材の下部は金属導体が露呈した凹形陥没部とからなる非貫通導通穴を有する配線基板。
2. 多数の貫通導通穴を有する大版の配線基板と、前記貫通導通穴の上面を塞ぐ封止物質の侵入を防ぐ防止部材と、前記配線基板に搭載する部品素子又は電子部品と、前記搭載した部品素子又は電子部品を被覆する封止物質とから形成される電子部品において、前記の封止物質の侵入を防ぐ防止部材を不要とし、大版の配線基板の貫通導通穴内部の部品搭載面側のみに充填された充填部材で封止物質の侵入を防止する非貫通導通穴とし、該非貫通導通穴は非貫通導通穴内部の上方のみに充填された充填部材と、この非貫通導通穴内の充填部材の下部は金属導体が露呈した凹形陥没部とからなる非貫通導通穴であり、大版の配線基板に部品素子又は電子部品を搭載し、前記搭載した部品素子又は電子部品を封止物質で被覆した後、該大版配線基板の非貫通導通穴のほぼ中心を多分割切断して形成する非貫通導通溝を外部との電気的な接続をする端面電極（側面電極）とすることを特徴とするチップ形電子部品。
3. 請求項２のチップ形電子部品において、端面電極が少なくとも一つの対面、又は対角に形成されていることを特徴とするチップ形電子部品。

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