JP2007005768A - 電子部品内蔵の印刷回路基板及びその製作方法 - Google Patents

電子部品内蔵の印刷回路基板及びその製作方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電子部品の電極と接合層の直接的な接合により電子部品が繋がれるので電気的な信頼性が優れた電子部品内蔵の印刷回路基板及びその製造方法を提供することができる。
【解決手段】外部電極を備えた電子部品を内蔵した印刷回路基板において、上記電子部品を収容する挿入孔が形成された基材と、上記電子部品と上記挿入孔の間に充填されて上記電子部品を固定する充填材と、上記基材上に積層されて上記電極と接する接合層を含んでおり、上記接合層には回路が形成される電子部品内蔵の印刷回路基板が提供される。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子部品を内蔵した印刷回路基板及びその製造方法に関するもので、より詳細には、電子部品の外部電極に接する接合層を備えた電子部品内蔵の印刷回路基板及びその製造方法に関する。
最近、電子機器の高性能化及び小型化の要求に応じて電子部品が高密度化及び高性能化されている。したがって、電子部品の高密度実装が可能な小型印刷回路基板の需要がますます増加している。このような要求に応じて互いに違う層で形成される配線間または電子部品と配線間をビアホール（ｖｉａｈｏｌｅ）によって電気的に接続する多層回路基板の開発が進行されている。このような多層回路基板は、電子部品間を接続する配線を短くすることができるだけでなく配線をより高密度化することができる。また、電子部品の実装により印刷回路基板の表面積を広げるだけでなく電気的特性にも優れる。
図１は、従来の電子部品を実装した印刷回路基板を示す断面図である。従来の印刷回路基板１０は、配線層１１の表面に電子部品１４を実装した後、絶縁層１２を積層してその上面にまた配線層１１を積層する。そして、配線層１１間の連結及び配線層１１と電子部品１４間の電気的な連結のために多数のビアホール（ｖｉａｈｏｌｅ）１３が形成されている。
このようなビアホール１３は、絶縁層１２を形成してホールを穿孔した後、金属をホールの内部にメッキすることで形成される。しかし、このようなビアホール１３はその製作過程が煩わしいだけではなく、ビアホール１３によって上記配線層１１の設計に多くの制約が生じる。
また、安定的な印刷回路基板を提供するためには、ビアホール１３は、その信頼性が重要である。しかしながら、印刷回路基板の製作の際発生する熱、及び、使用環境の温度変化に応じた絶縁層１２との熱膨脹の違いによってビアホール１３には応力が発生する。このような応力は、ビアホール１３の接続の信頼性を低下する原因になる。
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために導出されたもので、本発明の目的は、ビアホールを形成する必要のない電子部品内蔵の印刷回路基板及びその製造方法を提供することである。本発明は、上記のような目的を果たすために次のような実施例によって具現される。
本発明の一実施例による電子部品内蔵の印刷回路基板は、外部電極を備えた電子部品内蔵の印刷回路基板において、電子部品を収容する挿入孔の形成された基材と、電子部品と挿入孔の間に充填されて電子部品を固定する充填材と、基材上に積層されて電極と接する接合層を含んで、接合層には回路が形成される。
このような構成により、本発明の電子部品が内蔵された印刷回路基板は、接合層と電子部品の電極が直接に接するのでビアホールを形成する必要がなくなる。これにより、電子部品の電気的接続の信頼性を向上することができるし、印刷回路基板の設計をより柔軟性のあるようにできるだけではなく、製造費用及び時間を節減することができる効果がある。
本発明の別の実施例によれば、基材は、電子部品と実質的に同じ厚さを有して、電子部品の一面には第１電極が、別の面には第２電極がそれぞれ形成されているし、接合層は、第１電極と接する第１接合層及び第２電極と接する第２接合層を含む。本発明のまた別の実施例によれば、電子部品の一面には２以上の電極が形成されていて、接合層は電極と接する一つの接合層を含むこともできる。
基材を銅箔積層板で形成することができる。そして、電子部品は受動素子だけではなく能動素子でありうるし、受動素子及び能動素子を同時に内蔵することもできる。また、印刷回路基板は２以上の層に積層されることができる。
本発明の一実施例による外部電極を備えた電子部品内蔵の印刷回路基板の製造方法は、基材に電子部品が収容される挿入孔を形成する段階と、挿入孔に電子部品を挿入して固定する段階と、挿入孔と電子部品の間を充填する段階と、基材の少なくとも一面に電極と接する接合層を形成する段階と、接合層に回路を形成する段階とを含む。
電子部品を挿入孔の内に固定する段階は、基材の一面に粘着シートを附着して固定するか、粘着剤を用いて電子部品を固定することができる。粘着シートまたは粘着剤は、熱またはＵＶ光によって粘着性をなくした物質を含むことができる。
基材に電子部品が収容される挿入孔を形成する段階は、挿入孔を形成する過程から発生するスミアをとり除くデスミア工程を追加で含むことが好ましい。
充填材を挿入孔に充填する段階では、真空印刷機を用いることで、挿入孔内部に気泡の発生を遮断するのが好ましい。基材は、絶縁層または絶縁層を含む銅箔積層板でありうる。電子部品は、受動素子及び/または能動素子でありうる。
以上の説明から明らかなように、本発明は、電子部品の電極と接合層の直接的な接合により電子部品が繋がれるので電気的な信頼性が優れた電子部品内蔵の印刷回路基板及びその製造方法を提供することができる。また、本発明は、ビアホールを形成する必要がないので製造が容易くて費用及び時間を節減することができる電子部品内蔵の印刷回路基板及びその製造方法を提供することができる。
以下、本発明による振動及び音響発生装置及び、これに用いられるヨークの好ましい実施例を、添付図面を参照して詳しく説明する事にするが、添付図面を参照して説明することにおいて、図面符号に構わずに同じであるものや対応する構成要素は同じ参照番号を付与してこれに対する重複される説明を省略する。
図２は、本発明の一実施例による電子部品内蔵の印刷回路基板の一実施例に応じた断面図である。図２に示されているように、本発明の一実施例による電子部品内蔵の印刷回路基板３０は、挿入孔３３を備えて電子部品４３と実質的に同じ厚さを有する基材３１と、上記挿入孔３３に充填される充填材３５と、上記基材３１の一面または両面に積層される接合層３７を含む。
上記基材３１は、上記接合層３７の間に介在される絶縁層である。上記基材３１は、熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物に無機フィラー（ｆｉｌｌｅｒ）を分散させた層で形成されることができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）樹脂、フェノール（ｐｈｅｎｏｌ）樹脂またはイソシアネート（ｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）樹脂から選択される少なくとも一種類を含むのが好ましい。これは、熱硬化性樹脂が機械的強度及び耐熱性が優れるためである。そして、樹脂組成物には、必要に応じてカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）剤、分散剤または着色剤などの各種添加剤を添加して基材３１の性能を進めることが好ましい。例えば、カップリング剤は、樹脂組成物と無機フィラーとの接着性を改善することができ、また、分散剤は、無機フィラーの分散性を改善して混合物内のムラをとり除くことができる。
無機フィラーはＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４などを含むグループから選択された一つまたは二つ以上の組み合わせとすることができる。これらの材料は、熱伝導性が優れるため上記基材３１の放熱性を高めることができる。
上記基材３１の所定の位置には挿入孔３３が穿孔される。上記挿入孔３３には上記電子部品４３が挿入されるから、上記挿入孔３３の大きさは上記電子部品４３の大きさより多少大きく形成される。上記挿入孔３３を形成する方法にはプレッシング（ｐｒｅｓｓｉｎｇ）、ドリリング（ｄｒｉｌｌｉｎｇ）またはレーザ加工など多様な方法がある。ドリリングまたはプレッシング工程を用いて上記挿入孔３３を形成する場合、発生するスミア（ｓｍｅａｒ）をとり除くデスミア（ｄｅｓｍｅａｒ）工程を追加で遂行するのが好ましい。
上記充填材３５は、上記挿入孔３３に挿入されて固定された電子部品４３と上記挿入孔３３との間に充填されるもので、上記電子部品４３を固定する役目をする。上記充填材３５としては一般的にエポキシ樹脂を用いることができる。上記充填材３５を充填する場合、真空印刷機を用いて上記挿入孔３３での気泡の発生を遮断するのが好ましい。
上記接合層３７は、上記基材３１の一面または両面に積層される金属層であって、電子部品４３の外部電極４３１、４３３と接する。上記接合層３７は銅メッキによって形成されることができる。上記接合層３７は、電子部品４３の電極４３１、４３３と直接に接するので、本発明の電子部品内蔵の印刷回路基板は、ビアホールを形成する必要がなくなる。したがって、上記接合層３７上に回路を形成する場合、従来のようにビアホールを考慮する必要がないので、より柔軟性のある設計が可能であり、製造費用及び時間を節減することができる。そして、上記接合層３７と電子部品４３の電極４３１、４３３が直接に接するので電気的な信頼性が優れる。上記接合層３７上には、印刷回路工程によって各種回路が形成される。
電子部品４３は、上記基材３１と実質的に同じ厚さを有する。そして、上面及び下面には、第１電極４３１及び第２電極４３３がそれぞれ形成されている。上記第１電極４３１及び第２電極４３３は上記接合層３７と接する。電子部品４３は、トランジスタ（ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、IＣ、ＬＳＩなどのような能動素子または、抵抗（ｒｅｓｉｓｔｏｒ）、コンデンサ（ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）またはインダクタ（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）のような受動素子でありうる。
図３は、本発明の別の実施例による電子部品内蔵の印刷回路基板を示す断面図である。本実施例では、上記基材３１を銅箔積層板（ｃｏｐｐｅｒｃｌａｄｌａｍｉｎａｔｅ、ＣＣL）３１により形成した。上記銅箔積層板３１の上面及び下面にそれぞれ形成された上部銅箔３１１及び下部銅箔３１５上には接合層３７がそれぞれ積層される。そして、上記上部銅箔３１１及び下部銅箔３１５と上記接合層３７には、印刷回路工程によって回路が形成される。
図４は、本発明の別の実施例による電子部品内蔵の印刷回路基板の断面図である。電子部品４３は、図４ないし図５に示されているように、一面にだけ外部電極４３１、４３３が形成されている。上記電極４３１、４３３は一つの接合層３７と接する。この際、上記基材３１の厚さは電子部品４３の厚さと同じか大きいことができる。上記基材３１は、図５のように銅箔積層板３１によって形成されることができる。
図６ａないし図６ｂは、電子部品４３の外部電極の形状を示す概略図である。電子部品４３の外部に形成された電極は、図２ないし図３に示されているように上下方向に形成されることができるが、電子部品４３の一面に多数個が形成されることもできる。このように電子部品４３の一面にだけ電極が形成された場合には、電極と接する接合層３７を一面にだけ形成することができるようになる。
図７は、本発明の一実施例による電子部品内蔵の印刷回路基板の製造方法を示すフローチャートである。図７によれば、本発明の一実施例による電子部品内蔵の印刷回路基板の製造方法は、上記基材３１に電子部品４３の収容される挿入孔３３を形成する段階（Ｓ１０）、上記挿入孔３３に電子部品４３を挿入して固定する段階（Ｓ２０）、上記挿入孔３３と電子部品４３との間を充填する段階（Ｓ３０）、上記基材３１の一面に電極と接する上記接合層３７を形成する段階（Ｓ４０）及び上記接合層３７に回路を形成する段階（Ｓ５０）を含む。以下では、上記Ｓ１０段階ないしＳ５０段階を図８ないし図１２を参照して説明する事にする。
図８は、上記基材３１に上記挿入孔３３を形成する上記Ｓ１０段階に応ずる断面図である。上記挿入孔３３は、プレッシング、ドリリングまたはレーザ加工などによって形成される。上記挿入孔３３の大きさは電子部品４３の大きさより多少大きく形成して、上記挿入孔３３に電子部品４３が収容されられるのが好ましい。
図９ａは、上記挿入孔３３に収容された電子部品４３を固定する上記Ｓ２０段階の一実施例を示す断面図である。上記基材３１の一面には粘着シート３９が附着されるが、上記粘着シート３９によって電子部品４３が上記挿入孔３３の内部に固定される。上記粘着シート３９としては一般の両面テープを使うことができる。上記粘着シート３９は上記充填材３５の充填の後剥離される。
図９ｂは、上記Ｓ１０段階の別の実施例を示す断面図である。先ず、テーブルの上（Ｔ）に電子部品４３の大きさより多少大きい面積に粘着剤４１を塗布した後、上記基材３１及び電子部品４３を順次に位置させる。上記粘着剤４１としては粘着性インクを使うことができる。電子部品４３を粘着剤４１により固定した状態で上記充填材３５を充填した後、上記粘着剤４１が上記基材３１の表面より突出したり、上記電子部品４３の電極を覆う場合は、研磨工程によってこれを取り除く。
上記粘着シート３９または上記粘着剤４１は、熱またはＵＶ露光によって粘着性を無くすのが好ましい。これにより、上記粘着シート３９または上記粘着剤４１によって電子部品４３を固定した状態で充填材を充填した後、熱またはＵＶ露光を加えて上記粘着シート３９を容易く分離するとか上記基材３１をテーブル（Ｔ）から容易に分離することができる。
図１０は、上記挿入孔３３と上記電子部品４３との間を充填する上記Ｓ３０段階を示す断面図である。電子部品４３は、上記挿入孔３３にエポキシ樹脂などの充填材３５が充填されることで固定される。上記充填材３５は、真空印刷機によって充填されることで、上記挿入孔３３内部の気泡発生を抑制することができる。上記充填材３５は、一般的にプラギング（ｐｌｕｇｇｉｎｇ）工程において充填される。
図１１は、上記基材３１に、電子部品４３の電極４３１、４３３と接する上記接合層３７を形成した上記Ｓ４０段階を示す断面図である。図１１に示されているように、上記接合層３７は、銅メッキなどによって上記基材３１の両面に積層されて電子部品４３の電極４３１、４３３と接合する。勿論、図４ないし図５に示したように電子部品４３の一面に電極が形成された場合には上記接合層３７を上記基材３１の一面にだけ形成することもできる。
図１２は、上記接合層３７に回路を形成する上記Ｓ５０段階に応ずる断面図である。上記基材３１の上部及び下部に形成された接合層３７には、一般的な回路形成工程を通じて回路が形成される。そして、電子部品４３が内蔵された部分には上記接合層３７を選択的に残して電気的な接続が可能にする。以上のように形成された電子部品内蔵の印刷回路基板３０を２層以上積層できる。
以上の内容は、本発明の技術的思想を具現する実施例に過ぎないし、本発明は上記のような実施例に限定されなく本発明の技術的思想を具現する限りどんな実施例または変更例も本発明の範囲に属することに解釈されるべきである。
従来の電子部品内蔵の印刷回路基板を示す断面図。 上下方向の外部電極を有する電子部品を内蔵した本発明の一実施例による電子部品内蔵の印刷回路基板の断面図。 基材が銅箔積層板である本発明の別の実施例による電子部品内蔵の印刷回路基板の断面図。 電子部品の一面だけ外部電極を有する本発明のまた別の実施例による電子部品内蔵の印刷回路基板の断面図。 基材が銅箔積層板である本発明のまた別の実施例による電子部品内蔵の印刷回路基板を示す断面図。 電子部品の一面に形成された外部電極の一実施例を示す概略図。 電子部品の一面に形成された外部電極の別の実施例を示す概略図。 本発明の一実施例による電子部品内蔵の印刷回路基板の製造方法を示すフローチャート。 基材に電子部品が収容される挿入孔を形成した状態を示す断面図。 粘着シートを利用して電子部品を固定する段階を示す断面図。 粘着剤を塗布して電子部品を固定する段階を示す断面図。 挿入孔と電子部品との間を充填した状態を示す断面図。 基材の両面に電子部品の電極と接する接合層を積層した状態を示す断面図。 接合層の両面に回路が形成された状態を示す断面図。
符号の説明
３１ 基材、３３ 挿入孔、３５ 充填材、３７ 接合層、３９ 粘着シート、４１ 粘着剤、４３ 電子部品、４３１ 第１電極、４３３ 第２電極

Claims (13)

  1. 外部電極を備えた電子部品を内蔵した印刷回路基板において、
    上記電子部品を収容する挿入孔が形成された基材と、
    上記電子部品と上記挿入孔の間に充填されて上記電子部品を固定する充填材と、
    上記基材上に積層されて上記電極と接する接合層を含んでおり、
    上記接合層には回路が形成される電子部品内蔵の印刷回路基板。
  2. 上記基材は、上記電子部品と実質的に同じ厚さを有し、
    上記電子部品の一面には、第１電極が、別の面には第２電極がそれぞれ形成されているし、
    上記接合層は、上記第１電極と接する第１接合層及び、上記第２電極と接する第２接合層を含む請求項１に記載の電子部品内蔵の印刷回路基板。
  3. 上記電子部品の一面には２以上の電極が形成されているし、
    上記接合層は、上記電極と接する一つの接合層を含む請求項１に記載の電子部品内蔵の印刷回路基板。
  4. 上記基材は、銅箔積層板である請求項１ないし３項のいずれかに記載の電子部品内蔵の印刷回路基板。
  5. 上記電子部品は、受動素子及び/または能動素子である請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品内蔵の印刷回路基板。
  6. 外部電極を備えた電子部品内蔵の印刷回路基板の製造方法において、
    （ａ）基材に上記電子部品が収容される挿入孔を形成する段階と、
    （ｂ）上記挿入孔に上記電子部品を挿入して固定する段階と、
    （ｃ）上記挿入孔と上記電子部品の間を充填する段階と、
    （ｄ）上記基材の少なくとも一面に上記電極と接する接合層を形成する段階と、
    （ｅ）上記接合層に回路を形成する段階を含む電子部品内蔵の印刷回路基板の製造方法。
  7. 上記（ｄ）段階は、上記基材の一面に粘着シートを附着して上記電子部品を固定する請求項６に記載の電子部品内蔵の印刷回路基板の製造方法。
  8. 上記（ｂ）段階は、粘着インクを用いて上記電子部品を固定する請求項６に記載の電子部品内蔵の印刷回路基板の製造方法。
  9. 上記粘着シートまたは粘着インクは、熱またはＵＶ光によって粘着性を無くす物質を含む請求項７または８のいずれかに記載の電子部品内蔵の印刷回路基板の製造方法。
  10. 上記（ａ）段階は、上記挿入孔に形成されたスミアをとり除くデスミア工程を含む請求項６に記載の電子部品内蔵の印刷回路基板の製造方法。
  11. 上記（ｃ）段階は、真空印刷機により充填される請求項６に記載の電子部品内蔵の印刷回路基板の製造方法。
  12. 上記基材は、銅箔積層板である請求項６に記載の電子部品内蔵の印刷回路基板の製造方法。
  13. 上記電子部品は、受動素子及び/または能動素子である請求項６に記載の電子部品内蔵の印刷回路基板の製造方法。
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