JP2007258605A - 部品内蔵プリント配線板、部品内蔵プリント配線板の製造方法および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイド除去のための樹脂注入等の処理工程を介在させることなく経済的に有利な製造技術で信頼性の高い部品内蔵プリント配線板を製造すること。
【解決手段】内蔵部品となる電子部品２０がはんだ接合される電極１２，１２にボイド誘導溝１３，１３を設けてボイド誘導路（ａａ）を形成したことにより、電子部品２０の下面と部品実装面部との間隙に発生するボイド（Ｖ）を確実に排除することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子回路に介在されるチップ部品を内蔵した部品内蔵プリント配線板、部品内蔵プリント配線板の製造方法、および部品内蔵プリント配線板を用いた電子機器に関する。

従来、プリント配線板を対象とした部品実装技術として、部品実装時に於けるボイドの弊害に対処する技術が種々提案されている。具体例を挙げると、ＢＧＡ（ball grid array）部品実装時のボイド発生に対して、ボイドを特定のエリアに集中させることによって、温度サイクルによるはんだクラックの発生を抑止する技術が存在する。
特開平８−２７４２１１号公報

一方、近年では、電子回路装置に用いられる、複数層を形成するプリント配線板として、内層側のパターン形成面に形成した導体パターン（パッド）上に受動素子等のチップ部品を半田接合し、上記内層側に絶縁材料を積層して、チップ部品を絶縁材料で覆うことによって電子部品内蔵プリント配線板を製造する基板製造技術が実用化に向けて開発されている。このような構造の部品内蔵プリント配線板に於いては、チップ部品と、このチップ部品に回路接合した導体パターンの形成面との間の間隙部にボイド（空気溜まり若しくはガス溜まり）が形成される。この間隙部に形成されたボイドが、後の積層工程、部品実装（リフロー）工程等を含む基板製造時に於ける各種の加熱処理加工、若しくは電子機器内への組み込み後に於ける受熱等に於いて加熱されると、ボイドの熱膨張により、導体パターンの剥離、チップ部品の損傷、回路切断、基板の剛性劣化等、種々の不具合を招く虞がある。

本発明は上記実情に鑑みなされたもので、信頼性の高い部品内蔵プリント配線板を提供することを目的とする。

またボイド除去のための樹脂注入等の処理工程を介在させることなく、経済的に有利な製造技術で、信頼性の高い部品内蔵プリント配線板を製造することのできる部品内蔵プリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。

さらに安定した動作が期待できる部品内蔵プリント配線板を用いた電子機器を提供することを目的とする。

本発明は、基材の内層側のパターン形成面に電子部品が実装される部品内蔵プリント配線板であって、前記電子部品を実装する部品実装面に、前記電子部品の実装時に発生するボイドを外部に誘導する誘導路を形成したことを特徴とする。

さらに前記部品内蔵プリント配線板に於いて、前記誘導路は、前記パターン形成面に形成された、前記電子部品の対を為す端子を接合する電極相互の間に形成されることを特徴とする。

また本発明は、部品内蔵プリント配線板に実装される部品の実装方法であって、前記部品を実装する部品実装面の電極により、前記部品の実装時に発生するボイドを外部に誘導する誘導路を形成したことを特徴とする。

また本発明は、電子機器本体と、この電子機器本体に設けられた部品内蔵プリント配線板を用いた回路基板とを備え、前記部品内蔵プリント配線板は、部品を実装する部品実装面の電極形状により、前記部品の実装時に発生するボイドを外部に誘導する誘導路を形成した基板であることを特徴とする。

信頼性の高い部品内蔵プリント配線板を安価に提供することができる。さらに安定した動作が期待できる電子機器を提供することができる。

本発明は、部品内蔵プリント配線板に於いて、内蔵する電子部品を実装する部品実装面部に、電子部品の実装時に発生するボイドを実装面の外部に誘導する誘導路を形成したことを特徴とするもので、以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

本発明の第１実施形態を図１乃至図３を参照して説明する。なお、この第１実施形態に於いては、内蔵部品（内層側のパターン形成面に実装される電子部品）として、直方体形状の部品本体に一対の端子を設けた、例えばコンデンサ、抵抗素子等のチップ部品を例に採るが、これらのチップ部品に限らず、特定の動作機能を有する２端子若しくは３端子以上の能動素子であってもよい。

本発明の第１実施形態に係る部品内蔵プリント配線板は、図１乃至図３に示すように、基材１０の内層側パターン形成面の予め定められた部品実装面部にパターン形成した電極１２，１２に、ボイドを外部に誘導する誘導路を形成した構造を特徴とする。

電気絶縁基板を構成する基材１０の内層側パターン形成面の予め定められた部品実装面部には、内蔵部品となる電子部品２０をはんだ接合する一対の電極１２，１２がパターン形成されて設けられる。この電極１２，１２には、実装された電子部品２０の下面に溜まる気体（ガス、空気等）により生成されるボイド（Ｖ）を部品実装面部の外に導くボイド誘導溝１３，１３が形成される。このボイド誘導溝１３，１３は一対の電極１２，１２の互いに向かい合う辺に開口を有する切り溝によって構成される。

上記電極１２，１２に、電子部品２０の端子２１，２１が溶融はんだにより、はんだ接合され、電子部品２０が部品実装面部に実装されることにより、上記切り溝の開口部を入口として、はんだ接合部１５，１５の下を通り、切り溝の終端開口部１４を出口としたボイド誘導路（ａａ）が形成される。

上記基材１０の内層側パターン形成面に電子部品２０が実装された後、上記基材１０の内層側パターン形成面上に絶縁層を形成する層間樹脂３０が供給される。この層間樹脂３０の供給時に於いて、電子部品２０の下面と部品実装面部との間隙にボイド（Ｖ）が発生すると、このボイド（Ｖ）は、樹脂３０の供給量がＬ１の位置から矢印ｂ方向にさらに増加してＬ２の位置に至るまでの間に、上記ボイド誘導路（ａａ）を通って開口部１４から抜け出る。これにより、図２に示すように、基材１０の内層側パターン形成面上に、所定量の層間樹脂３０が供給された状態では、電子部品２０の下面と部品実装面部との間隙にボイド（Ｖ）は存在せず、上記間隙部分およびボイド誘導溝１３，１３がすべて層間樹脂３０で埋まった状態になる。

このように本発明の第１実施形態では、電極１２，１２にボイド誘導溝１３，１３を設けてボイド誘導路（ａａ）を形成したことにより、電子部品２０の下面と部品実装面部との間隙に発生するボイド（Ｖ）を確実に排除することができる。このボイド排除機能は、基材１０の内層側パターン形成面に形成する電極１２，１２の形状を工夫するのみで実現することができる。従ってボイド除去のための樹脂注入等の処理工程を介在させることなく、経済的に有利な製造技術で、信頼性の高い部品内蔵プリント配線板を製造することができる。

本発明の第２実施形態を図４に示す。この第２実施形態は部品内蔵プリント配線板を用いた電子機器である。

上記第１実施形態の部品内蔵プリント配線板を用いたプリント回路板を実装した電子機器の構成を図４に示している。この図４は、上記第１実施形態に係る部品内蔵プリント配線板をポータブルコンピュータ等の小型電子機器に適用した例を示している。

図４に於いて、ポータブルコンピュータ１の本体２には、表示部筐体３がヒンジ機構を介して回動自在に設けられている。本体２には、ポインティングデバイス４、キーボード５等の操作部が設けられている。表示部筐体３には例えばＬＣＤ等の表示デバイス６が設けられている。

また本体２には、上記ポインティングデバイス４、キーボード５等の操作部および表示デバイス６を制御する制御回路を組み込んだプリント回路板（マザーボード）８が設けられている。このプリント回路板８は、上記図１乃至図３に示した第１実施形態の部品内蔵プリント配線板を用いて実現される。

このプリント回路板８に用いた部品内蔵プリント配線板は、内蔵部品となる電子部品２０をはんだ実装する電極１２，１２にボイド誘導溝１３，１３を設けてボイド誘導路（ａａ）を形成した構造であることから、電子部品２０の下面と部品実装面部との間隙にボイド（Ｖ）は存在しない。従って、電子機器内への組み込み後に於ける受熱等に於いて、プリント回路板８が加熱されても、ボイドの熱膨張により、導体パターンの剥離、チップ部品の損傷、回路切断、基板の剛性劣化等を招くという虞がすべて排除され、安定した機器動作が可能になる。さらにプリント回路板８を構成する部品内蔵プリント配線板が安価に提供できることから製品コストを低減できる。

上記した第１実施形態の電極構造を変形した本発明の他の実施形態を図５乃至図１６に示す。なお、図５乃至図１６に示す各実施形態では、電極にはんだ接合される電子部品を上記第１実施形態と同様に符号２０で示している。また導体パターン（Ｐ）の端部に電極（ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，…）を設けたパターン構成を例に示している。

本発明の第３実施形態に於ける電極構造を図５に示す。上記図１乃至図３に示した第１実施形態の電極１２，１２が、１つの切り溝によるボイド誘導溝１３，１３であるのに対して、この図５に示す第３実施形態の電極構造では、電極ＰＡ，ＰＡに、複数の切り溝によるボイド誘導溝を設けている。このような電極構造とすることで、電子部品２０の下面と部品実装面部との間隙に発生するボイドを並行する複数のボイド誘導路により確実に排除することができる。

本発明の第４実施形態に於ける電極構造を図６に示す。この図６に示す第４実施形態は、図６（ｂ）に示すように、電極ＰＢ，ＰＢを部品実装面の中央に向かって漸次高さが低くなる形状にしたことを特徴とする。この電極ＰＢ，ＰＢにより、パターン形成面からの電子部品２０の実装位置を低く抑えて部品下にボイドが出来難い構造としている。さらに電極ＰＢ，ＰＢの形状を図６（ａ）に示すように、部品実装面の中央に向かって角部を円弧状にすることで、ボイド誘導路（ａｂ）を形成している。

本発明の第５実施形態に於ける電極構造を図７に示す。この図７に示す第５実施形態の電極ＰＣ，ＰＣは、面形状を部品実装面の中央に向かって斜面にしたことを特徴とする。この電極ＰＣ，ＰＣにより、部品実装面に、ボイド誘導路（ａｃ）を形成している。

本発明の第６実施形態に於ける電極構造を図８に示す。この図８に示す第６実施形態の電極ＰＤ，ＰＤは、面形状を部品実装面の中央に向かって先端部分のみ斜面にしたことを特徴とする。この電極ＰＤ，ＰＤにより、部品実装面に、ボイド誘導路（ａｄ）を形成している。

本発明の第７実施形態に於ける電極構造を図９に示す。この図９に示す第７実施形態の電極ＰＥ，ＰＥは、面形状を部品実装面の中央に向かって先端部分を除き斜面にしたことを特徴とする。この電極ＰＥ，ＰＥにより、部品実装面に、ボイド誘導路（ａｅ）を形成している。

本発明の第８実施形態に於ける電極構造を図１０に示す。この図１０に示す第８実施形態の電極ＰＦ，ＰＦは、面形状を部品実装面の中央に向かって尖端部を有する形状にしたことを特徴とする。この電極ＰＦ，ＰＦにより、部品実装面に、ボイド誘導路（ａｆ）を形成している。

本発明の第９実施形態に於ける電極構造を図１１（ａ）に示す。この図１１（ａ）に示す第９実施形態の電極ＰＧａ，ＰＧａは、面形状を部品実装面の中央に向かって半円状にしたことを特徴とする。この電極ＰＧａ，ＰＧａにより、部品実装面に、ボイド誘導路（ａｇ）を形成している。

本発明の第１０実施形態に於ける電極構造を図１１（ｂ）に示す。この図１１（ｂ）に示す第１０実施形態の電極ＰＧｂ，ＰＧｂは、面形状を部品実装面の中央に向かって凸円弧にしたことを特徴とする。この電極ＰＧａ，ＰＧａにより、部品実装面に、ボイド誘導路（ａｇ）を形成している。

本発明の第１１実施形態に於ける電極構造を図１２に示す。この図１２に示す第１１実施形態の電極ＰＨ，ＰＨは、面形状を部品実装面の中央に向かって円弧状にしたことを特徴とする。この電極ＰＨ，ＰＨにより、部品実装面に、ボイド誘導路（ａｈ）を形成している。

本発明の第１２実施形態に於ける電極構造を図１３に示す。この図１３に示す第１２実施形態の電極ＰＩ１，ＰＩ２は、面形状を部品実装面の中央に向かって凸円弧と凹円弧の組み合わせにしたことを特徴とする。この電極ＰＩ１，ＰＩ２により、部品実装面に、ボイド誘導路（ａｉ）を形成している。

本発明の第１３実施形態に於ける電極構造を図１４に示す。この図１４に示す第１３実施形態の電極ＰＪ，ＰＪは、面形状を部品実装面の中央に向かって凹円弧にしたことを特徴とする。この電極ＰＪ，ＰＪにより、部品実装面に、ボイド誘導路（ａｊ）を形成している。

本発明の第１４実施形態に於ける電極構造を図１５に示す。この図１５に示す第１４実施形態は、本発明に係る電極構造を半導体パッケージの実装面に適用したもので、この例では、例えばＱＦＰ（quad flat package）等の多ピン電子部品２０Ａの各端子に、はんだ接合する電極ＰＫ，ＰＫ，…をそれぞれ楕円形状として、電子部品２０Ａの下面に発生したボイドが隣接する電極ＰＫ，ＰＫ相互の間から抜け易い電極構造としている。

本発明の第１５実施形態に於ける電極構造を図１６に示す。この図１６に示す第１５実施形態は、上記図１５に示す第１４実施形態と同様に本発明に係る電極構造を半導体パッケージの実装面に適用したもので、この例では、例えばＳＯＰ（small outline package）等の多ピン電子部品２０Ｂの各端子に、はんだ接合する電極ＰＬ，ＰＬ，…をそれぞれ楕円形状として、電子部品２０Ｂの下面に発生したボイドが隣接する電極ＰＬ，ＰＬ相互の間から抜け易い電極構造としている。

なお、本発明の部品内蔵プリント配線板に於ける電極構造は、上記した実施形態に限るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

本発明の第１実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の構造を示す図。 上記第１実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の構造を示す図。 上記第１実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の構造を示す図。 本発明の第２実施形態に係る電子機器の構成を示す図。 本発明の第３実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の電極構造を示す図。 本発明の第４実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の電極構造を示す図。 本発明の第５実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の電極構造を示す図。 本発明の第６実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の電極構造を示す図。 本発明の第７実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の電極構造を示す図。 本発明の第８実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の電極構造を示す図。 本発明の第９実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の電極構造（ａ）、および第１０実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の電極構造（ｂ）を示す図。 本発明の第１１実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の電極構造を示す図。 本発明の第１２実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の電極構造を示す図。 本発明の第１３実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の電極構造を示す図。 本発明の第１４実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の電極構造を示す図。 本発明の第１５実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の電極構造を示す図。

符号の説明

１…ポータブルコンピュータ、２…本体、３…表示部筐体、４…ポインティングデバイス、５…キーボード、６…表示デバイス、８…プリント回路板（マザーボード）、１０…基材、
１２…電極、１３…ボイド誘導溝、１４…開口部、１５…はんだ接合部、２０…電子部品、２１…端子、３０…層間樹脂、Ｖ…ボイド、Ｐ…導体パターン、ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤ，ＰＥ，ＰＦ，ＰＧａ，ＰＧｂ，ＰＨ，ＰＩ１，ＰＩ２，ＰＪ，ＰＫ，ＰＬ…電極、ａａ，ａｂ，ａｃ，ａｄ，ａｅ，ａｆ，ａｇ，ａｈ，ａｉ，ａｊ…ボイド誘導路。

Claims (14)

1. 基材の内層側のパターン形成面に電子部品が実装される部品内蔵プリント配線板であって、
   前記電子部品を実装する部品実装面に、前記電子部品の実装時に発生するボイドを外部に誘導する誘導路を形成したことを特徴とする部品内蔵プリント配線板。
2. 前記誘導路は、前記パターン形成面に形成された、前記電子部品の対を為す端子を接合する電極相互の間に形成されることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵プリント配線板。
3. 前記誘導路は、前記電極に形成した誘導溝により形成される請求項２記載の部品内蔵プリント配線板。
4. 前記誘導路は、前記電極に形成した、並行する複数の誘導溝により形成される請求項２記載の部品内蔵プリント配線板。
5. 前記電極を部品実装面の中央に向かって漸次高さが低くなる形状にしたことを特徴とする請求項２記載の部品内蔵プリント配線板。
6. 前記電極の形状を部品実装面の中央に向かって斜面にしたことを特徴とする請求項２記載の部品内蔵プリント配線板。
7. 前記電極の形状を部品実装面の中央に向かって円弧状にしたことを特徴とする請求項２記載の部品内蔵プリント配線板。
8. 前記電極の形状を部品実装面の中央に向かって半円状にしたことを特徴とする請求項２記載の部品内蔵プリント配線板。
9. 前記電極の形状を部品実装面の中央に向かって先端を除き斜面にしたことを特徴とする請求項２記載の部品内蔵プリント配線板。
10. 前記電極を部品実装面の中央に向かって尖端部を有する形状にしたことを特徴とする請求項２記載の部品内蔵プリント配線板。
11. 前記電極の形状を部品実装面の中央に向かって凸円弧にしたことを特徴とする請求項２記載の部品内蔵プリント配線板。
12. 前記電極の形状を部品実装面の中央に向かって凸円弧と凹円弧の組み合わせにしたことを特徴とする請求項２記載の部品内蔵プリント配線板。
13. 部品内蔵プリント配線板に実装される部品の実装方法であって、
    前記部品を実装する部品実装面の電極により、前記部品の実装時に発生するボイドを外部に誘導する誘導路を形成したことを特徴とする部品内蔵プリント配線板。
14. 電子機器本体と、この電子機器本体に設けられた部品内蔵プリント配線板を用いた回路基板とを備え、
    前記部品内蔵プリント配線板は、部品を実装する部品実装面の電極形状により、前記部品の実装時に発生するボイドを外部に誘導する誘導路を形成した基板であることを特徴とする電子機器。

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