JP2007266323A

JP2007266323A - 電子部品内蔵基板、電子部品内蔵基板の製造方法、及び電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP2007266323A
Application number: JP2006089616A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Kanetani; 大介金谷; Shuji Maeda; 修二前田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】コンデンサや抵抗器等の受動部品を小型化して内蔵することができ、且つ湿式メッキを使用することなく、安定して製造することができる電子部品内蔵基板を提供する。
【解決手段】絶縁基材１の両面にＢステージ状態の熱硬化性樹脂組成物からなる接着層２が積層して設けられると共に各接着層２の外面に保護フィルム層３が積層された基板形成材料Ｃに、厚み方向に貫通する貫通孔４を穿設し、前記貫通孔４にペースト状の電子部品形成材料６を充填し、前記保護フィルム層３を上記接着層２から剥離した後、前記接着層２に導体層を積層する。絶縁基材１に導体層７を設けると同時に絶縁基材１内にコンデンサ等の電子部品９を形成することができ、またこの絶縁基材１の両面の導体層７により電子部品９の電極が設けられると共にこの電子部品内蔵基板に形成される導体配線に導通させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品内蔵基板、及びその製造方法、並びに電子部品の製造方法に関するものである。

近年、電子機器の小型化が活発であり、その背景としては、集積回路の高集積化による多機能化が挙げられる。その一方、かかる電子機器に使用されている実装基板においては、コンデンサ、抵抗器などの占める面積割合は依然として高い。そのため、コンデンサ、抵抗器などの受動部品の小型化も図られているが、それによってコストの上昇も招いている。

ここで、セラミック基板の場合には、基板全体の誘電率が大きいこともあり、基板の表裏に電極パターンを形成することでコンデンサを基板に内蔵させる小型化技術もあるが、基板材料に誘電率の小さい有機物使用されている一般的なプリント基板においては、同様の技術でコンデンサを内蔵させることはできない。

そこで、電子部品をプリント基板内に後付けして埋設させたものが提案され、開示されている。例えば、特許文献１に係る「プリント基板」には、プリント基板に加工した貫通孔にリードレスの回路部品、例えば抵抗、コンデンサ、コイル、ジャンパー等を挿入して埋設したものが開示されており、特許文献２に係る「混成集積回路」には、インダクタ層とコンデンサ層とを積層した混成集積回路を垂直状態でプリント基板のスリットに差し込み、電気的に接合したものが提案されている。また、特許文献３に係る「受動素子付両面配線板」には、基板を貫通する孔に棒状抵抗体やセラミックコンデンサを圧入して埋設し接続する両面配線板が開示されており、特許文献４に係る「ハイブリッド回路装置」には、プリント基板に設けた貫通孔にコンデンサを挿入したものが示されている。

しかし、これらの従来技術では、プリント基板に電子部品を埋設させるために、やはりプリント基板の大型化を招いてしまい、また、部品接続のための半田接続等により製造コストの大幅な上昇を招いていた。

また、これらの技術的問題を解決する手法として、特許文献５では、スルーホールにチタン酸バリウムからなる高誘電率材料を埋め込んだ後に、湿式の無電解メッキ法にて電極を作製する電子部品内蔵プリント基板が提案されている。

しかしながら、チタン酸バリウム等の無機フィラーが強アルカリ液である無電解銅メッキ液に浸漬されて電極が作製される工程では、高誘電率材料の内部に無電解銅メッキ液が残留してしまい、電極のフクレやはがれ等の致命的な欠陥を生じるおそれがあるという問題があり、製造条件が非常に厳しくなってしまうという問題がある。
特開昭５４−３８５６１号公報特開昭５９−７６４５５号公報特公昭６０−４１４８０号公報特開平４−７３９９２号公報特開平１０−５６１２号公報

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、コンデンサや抵抗器等の受動部品を小型化して内蔵することができ、且つ湿式メッキを使用することなく、安定して製造することができる電子部品内蔵基板、この電子部品内蔵基板の製造方法、及び電子部品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る電子部品内蔵基板は、絶縁基材１の両面にＢステージ状態の熱硬化性樹脂組成物からなる接着層２が積層して設けられると共に各接着層２の外面に保護フィルム層３が積層された基板形成材料Ｃに、厚み方向に貫通する貫通孔４を穿設し、前記貫通孔４にペースト状の電子部品形成材料６を充填し、前記保護フィルム層３を上記接着層２から剥離した後、前記接着層２に導体層７を積層して成ることを特徴とする。

このため、絶縁基材１に導体層７を設けると同時に絶縁基材１内にコンデンサ等の電子部品９を形成することができ、またこの絶縁基材１の両面の導体層７により電子部品９の電極が設けられると共にこの電子部品内蔵基板Ａに形成される導体配線に導通させることができる。

また、本発明に係る他の電子部品内蔵基板は、一面に導体層７が設けられた絶縁基材１の他面にＢステージ状態の熱硬化性樹脂組成物からなる接着層２を積層して設けると共に前記接着層２の外面に保護フィルム層３を積層した基板形成材料Ｃに、前記絶縁基材１、接着層２及び保護フィルム層３を厚み方向に貫通すると共に導体層７は貫通しない非貫通孔５を穿設し、前記非貫通孔５にペースト状の電子部品形成材料６を充填し、前記保護フィルム層３を上記接着層２から剥離した後、前記接着層２に導体層７を積層して成ることを特徴とする。

上記電子部品内蔵基板において、上記電子部品形成材料６として高誘電率材料を用い、電子部品９としてコンデンサ９ａを内蔵するようにしても良い。この場合、コンデンサ９ａを内蔵した電子部品内蔵基板Ａを得ることができる。

また、上記高誘電率材料が、高誘電率のセラミックス粉体を含有する熱硬化性樹脂であることが好ましい。この場合、絶縁基材１に導体層７を設けるために加熱圧縮成形を行えば、同時に高誘電率材料が熱硬化してコンデンサ９ａの誘電体層１０を形成することができる。

また、本発明に係る電子部品内蔵基板の製造方法は、絶縁基材１の両面にＢステージ状態の熱硬化性樹脂組成物からなる接着層２が積層して設けられると共に各接着層２の外面に保護フィルム層３が積層された基板形成材料Ｃに厚み方向に貫通する貫通孔４を穿設する工程、前記貫通孔４にペースト状の電子部品形成材料６を充填する工程、前記保護フィルム層３を前記接着層２から剥離する工程、及び前記接着層２に導体層７を積層して重ねた状態で加熱加圧成形を行う工程を含むことを特徴とする。

このため、絶縁基材１に導体層７を設けると同時に絶縁基材１内にコンデンサ９ａ等の電子部品９を形成することができ、またこの絶縁基材１の両面の導体層７により電子部品９の電極が設けられると共にこの電子部品内蔵基板Ａに形成される導体配線に導通させることができる。

また、本発明に係る電子部品の製造方法は、絶縁基材１の両面にＢステージ状態の熱硬化性樹脂組成物からなる接着層２が積層して設けられると共に各接着層２の外面に保護フィルム層３が積層された基板形成材料Ｃに厚み方向に貫通する貫通孔４を穿設する工程、前記貫通孔４にペースト状の電子部品形成材料６を充填する工程、前記保護フィルム層３を前記接着層２から剥離する工程、前記接着層２に導体層７を積層して重ねた状態で加熱加圧成形を行い電子部品内蔵基板Ａを得る工程、及び前記電子部品内蔵基板Ａを切断して個片化する工程を含むことを特徴とする。

このため、絶縁基材１に導体層７を設けると同時に絶縁基材１内にコンデンサ等の電子部品を形成することができ、またこの絶縁基材１の両面の導体層７により電子部品９の電極が設けられると共にこの電子部品内蔵基板Ａに形成される導体配線に導通させることができる。そして、得られた電子部品内蔵基板Ａを切断することで、電子部品Ｃを得ることができる。

本発明によれば、コンデンサ等の電子部品を小型化して電子部品内蔵基板に内蔵することができ、且つこの電子部品内蔵部品の電極を湿式メッキ処理を伴わずに形成することができる。

また、本発明によれば、通常の基板に半田実装等により実装可能な電子部品を非常に効率よく作製することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

（実施形態１）
本実施形態を図１を示して説明する。

基板形成材料Ｃは、図１（ａ）に示すように絶縁基材１の両面にそれぞれ接着層２と保護フィルム層３とを順次積層して構成される。

絶縁基材１は、一般的に配線板材料として使用されるものであれば適宜使用できるが、例えばガラス織布基材エポキシ樹脂積層板、ガラス不織布基材エポキシ樹脂積層板、ガラス織布基材ビスマレイミドトリアジン樹脂積層板、アラミド不織布基材エポキシ樹脂積層板、ガラス織布基材フッ素樹脂積層板等のような不織布又は織布を基材とする絶縁基板や、ポリイミド、液晶ポリマーに代表されるフレキシブルな絶縁材料からなるものを用いることができる。

絶縁基材１の寸法は適宜設定されるが、例えば４０〜２００μｍの厚み範囲に形成することができる。

また、接着層２はＢステージ状態の熱硬化性樹脂組成物にて形成される。このＢステージ状態の熱硬化性樹脂組成物は、加熱により一時的に溶融させることが可能なものを用いる。前記熱硬化性樹脂組成物としては、適宜のものを挙げることができ、例えばエポキシ樹脂及び硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物のほか、ポリイミド系、ビスマレイミドトリアジン系、アクリレート系、フェノール系等の熱硬化性樹脂組成物を用いることができる。接着層２の厚みは、金属箔や金属膜等との十分な接着性が確保することができる程度に適宜調整されるが、この厚みが過大になると基板形成材料Ｃの厚みの増大化を招く。好ましくは接着層２の厚みを１５〜３０μｍの範囲とする。

また、保護フィルム層３は適宜のシート材にて形成することができるが、例えばポリエチレンテレフタレート製のシート材にて形成することができる。ここで、保護フィルム層３の厚みにより、後述するようにペースト状の電子部品形成材料６の貫通孔４からの突出寸法が決定されるため、保護フィルム層３の厚みはペースト状の電子部品形成材料６の突出量を十分確保することができるように適宜調整されるものであるが、好ましくは１０〜５０μｍの範囲とする。

接着層２及び保護フィルム層３は適宜の手法で形成することができるが、例えば絶縁基材１の両面に接着層２の形成のための熱硬化性樹脂組成物をロールコータ、カーテンコータ、スプレーコータ、スクリーン印刷などの手段で塗布し、乾燥した後、保護フィルム層３となるシート材を積層して配置し、この状態で加熱することにより熱硬化性樹脂組成物を半硬化させてＢステージ状態とする。これにより、Ｂステージ状態となった熱硬化性樹脂組成物にて接着層２が形成されると共に、シート材にて保護フィルム層３が形成される。また、保護フィルム層３となるシート材の一面に接着層２の形成のための熱硬化性樹脂組成物を塗布した後、これを熱ロール等を用いて絶縁基材１の両面にラミネートしてもよく、この場合も、Ｂステージ状態となった熱硬化性樹脂組成物にて接着層２が形成されると共に、シート材にて保護フィルム層３が形成される。

次に、このような基板形成材料Ｃを用いた電子部品内蔵基板Ａの製造方法について説明する。

まず、基板形成材料Ｃにドリル加工やレーザ加工等を施すことにより、図１（ｂ）に示すように一方の保護フィルム層３、一方の接着層２、絶縁基材１、他方の接着層２、他方の保護フィルム層３を順次貫通する貫通孔４を穿設する。この貫通孔４の開口径は特に制限されないが、ペースト状の電子部品形成材料６の充填量を適正に確保する為には、直径１００〜５００μｍの範囲とすることが好ましい。

次に、図１（ｃ）に示すように一方の保護フィルム層３側から、ペースト状の電子部品形成材料６を貫通孔４内に印刷法等により充填した後、図１（ｄ）に示すように両側の保護フィルム層３を剥離する。このとき保護フィルム層３の厚み分だけ、ペースト状の電子部品形成材料６が貫通孔４から突出することになる。

上記電子部品形成材料６としては、例えばフェノール・ノボラック樹脂等の熱硬化性樹脂に、チタン酸バリウム等の高誘電率材料の粉体を含有させたものを用いることができる。この場合の電子部品形成材料６中の高誘電率材料の粉体の含有量は４０〜９０重量％の範囲が好ましい。この場合、電子部品９としてコンデンサ９ａを内蔵した電子部品内蔵基板Ａを形成することができる。

次に、図１（ｅ）に示すように、露出した各接着層２の表面にそれぞれ金属箔等からなる導体層７を配置した状態で、加熱加圧成形する。

この加熱加圧成形時においては、接着層２は一旦加熱により溶融した後、熱硬化することとなり、このため接着層２と導体層７（金属箔）とが密着し、また同時に絶縁基材１とその両側の接着層２とによって、絶縁層８が形成される。

また、このときペースト状の電子部品形成材料６の両側の貫通孔４から突出する部分が導体層７（金属箔）に密接すると共に、この電子部品形成材料６が熱硬化して誘電体層１０が形成される。これにより、電子部品９として、誘電体層１０の両側に導体層７が配置された構造を有するコンデンサ９ａが形成される。

ここで、上記工程において、基板形成材料Ｃに形成した複数の貫通孔４のうち、特定の貫通孔４に上記のように電子部品形成材料６を充填し、他の貫通孔４に導電性ペーストを充填しても良い。この場合、導電性ペーストが充填された貫通孔４の形成位置では、両側の導体層７を導通するバイアホールが形成される。

このようにして得られた電子部品内蔵基板Ａには、更に必要に応じて絶縁層８の両側の導体層７（金属箔）にアディティブ法やサブトラクティブ法等を施すことにより、導体配線を形成することができる。

各接着層２の一方又は双方に重ねる導体層７としては、上記のような金属箔に限るものではない。例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の剥離フィルムの表面に導体層７として配線加工がなされた金属膜を形成したものを用いることもできる。この場合、保護フィルム層３を剥離することにより露出した各接着層２の表面にそれぞれ剥離フィルムを金属膜からなる導体層７が各接着層２と重なるように配置した状態で、加熱加圧成形する。このとき導体層７（金属膜）における所定位置が上記貫通孔４から突出するペースト状の電子部品形成材料６と重なるようにする。この加熱加圧成形時においても、接着層２と導体層７（金属膜）とが密着すると共に絶縁基材１とその両側の接着層２とによって絶縁層８が形成され、また貫通孔４の形成位置において電子部品９が形成される。

次に、剥離フィルムを剥離して導体層７（金属膜）を絶縁層８側に残存させることにより、電子部品内蔵基板Ａが形成される。このとき、導体層７（金属膜）は既に配線加工がなされているため、更にアディティブ法やサブトラクティブ法等を施すことなく、導体配線として形成される。

また、このように形成された電子部品内蔵基板Ａに対して更に絶縁層と導体層を積層成形し、更に多層の電子部品内蔵基板Ａを得ることもできる。

また、このように形成された複数の電子部品９を内蔵する電子部品内蔵基板Ａを切断して、図１（ｆ）に示すように電子部品９を含む複数の個片を形成することにより、この各個片を電子部品Ｂとして形成することができる。このようにして形成される電子部品Ｂは、端部の銅箔面等の導体層７を電極として、他の配線板に半田実装等により実装することで、チップコンデンサー等としての働きを有することが可能になる。

（実施形態２）
本実施形態を図２を示して説明する。

基板形成材料Ｃは、図１（ａ）に示すように、一面に導体層７が形成された絶縁基材１の他面に、接着層２と保護フィルム層３とを順次積層して構成される。

絶縁基材１としては、上記実施形態１と同様のものが用いられる。この絶縁基材１の一面に設ける導体層７としては、銅箔等の金属箔を挙げることができる。このような一面に導体層７が形成された絶縁基材１としては、ガラス織布基材フッ素樹脂片面銅張積層板等のような、一般的に配線板材料として使用される適宜のものを用いることができる。

また、接着層２及び保護フィルム層３としては、実施形態１と同様のものを設けることができ、また、絶縁基材１の他面にのみ設けることを除けば、実施形態１と同様の手法により形成することができる。

まず、基板形成材料Ｃにレーザ加工等を施すことにより、図２（ｂ）に示すように保護フィルム層３、接着層２、絶縁基材１を順次貫通すると共に導体層７は貫通しない非貫通孔５を穿設する。この非貫通孔５の開口径は特に制限されないが適正な電子部品形成材料６の充填量を確保するためには、直径１００〜５００μｍの範囲とすることが好ましい。

次に、図２（ｃ）に示すように保護フィルム層３側から、ペースト状の電子部品形成材料６を非貫通孔５内に印刷法等により充填した後、図２（ｄ）に示すように保護フィルム層３を剥離する。このとき保護フィルム層３の厚み分だけ、ペースト状の電子部品形成材料６が非貫通孔５から突出することになる。

上記電子部品形成材料６としては、実施形態１の場合と同様のものを用いることができる。

次に、図２（ｅ）に示すように、露出した接着層２の表面に金属箔等からなる導体層７を配置した状態で、加熱加圧成形する。

この加熱加圧成形時においては、接着層２は一旦加熱により溶融した後、熱硬化することとなり、このため接着層２と導体層７（金属箔）とが密着し、また同時に絶縁基材１と接着層２とによって、絶縁層８が形成される。

また、このときペースト状の電子部品形成材料６の片側の非貫通孔５から突出する部分が導体層７（金属箔）に密接すると共に、この電子部品形成材料６が熱硬化して誘電体層１０が形成される。これにより、電子部品９として、誘電体層１０の両側に導体層７が配置された構造を有するコンデンサ９ａが形成される。

ここで、上記工程において、基板形成材料Ｃに形成した複数の非貫通孔５のうち、特定の非貫通孔５に上記のように電子部品形成材料６を充填し、他の非貫通孔５に導電性ペーストを充填しても良い。この場合、導電性ペーストが充填された非貫通孔５の形成位置では、両側の導体層７を導通するバイアホールが形成される。

各接着層２の一方又は双方に重ねる導体層７としては、上記のような金属箔に限るものではなく、上記実施形態１と同様に適宜の手法で導体層７を形成することができる。

また、このように形成された複数の電子部品９を内蔵する電子部品内蔵基板Ａを切断して、図２（ｆ）に示すように電子部品９を含む複数の個片を形成することにより、この各個片を電子部品Ｂとして形成することができる。

（実施形態３）
上記実施形態１，２において、図３又は図４に示すように、各接着層２の一方又は双方に重ねる導体層７として、別の配線板Ｄに形成された導体配線７ａを適用することもできる。図示の例では、配線板Ｄは絶縁基材１１の両面に導体層７が設けられており、このうち接着層２に重ねられる面の導体層７として、導体配線７ａが形成されている。この場合、保護フィルム層３を剥離することにより露出した接着層２の表面に別の配線板Ｄを、その導体配線７ａが各接着層２と重なるように配置した状態で、加熱加圧成形する。このとき配線板Ｄの導体層７（導体配線７ａ）における所定位置が上記貫通孔４又は非貫通孔５から突出するペースト状の電子部品形成材料６と重なるようにする。この加熱加圧成形時においても、接着層２と導体層７（導体配線７ａ）とが密着すると共に絶縁基材１と接着層２とによって絶縁層８が形成され、また貫通孔４又は非貫通孔５の形成位置において両側の導体層７（導体配線７ａ）に挟まれた構造を有するコンデンサ９ａ等の電子部品９が形成される。これにより、多層の電子部品内蔵基板Ａが形成されるものである。

以下、本発明を実施例にて更に詳述する。

絶縁基材１（松下電工株式会社製のＦＲ−４タイプのガラス基材エポキシ樹脂積層板、品番「Ｒ１７２１」、厚み０．１ｍｍ）の両面に、液状のエポキシ樹脂組成物（前記絶縁基板２を構成するエポキシ樹脂組成物と同一のもの）をロールコータにて厚み３０μｍの塗布厚みで塗布し、６０℃でタック性が無くなるまで加熱乾燥してＢステージ状態の接着層２を形成した。この各接着層２に、厚み３８μｍのＰＥＴフィルム（東レ株式会社製「Ｔ−６０」）を１８０℃、０．０５ｍＰａの条件で熱圧着して、保護フィルム層３を形成し、基板形成材料Ｃを得た。

この基板形成材料Ｃに対して、ドリルマシンにて直径２００μｍの貫通孔４を穿設し、この貫通孔４内に、スクリーン印刷法にてペースト状の電子部品形成材料６（主成分としてチタン酸バリウム粉を８５重量％、フェノール・ノボラック樹脂を１５重量％含むペースト）を印刷充填した。

次に、両面の保護フィルム層３を剥離して、ペースト状の電子部品形成材料６からなるバンプを突出させて露出させ、この状態で厚み３５μｍ銅箔を各両面に配して、真空プレスを用いて真空下で、１８０℃、１．０ＭＰａの条件下で１時間、加熱加圧成形した。

これにより、電子部品９としてコンデンサ９ａを内蔵する電子部品内蔵基板Ａを得ることができた。

本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）乃至（ｆ）は断面図である。本発明の実施の形態の他例を示すものであり、（ａ）乃至（ｆ）は断面図である。本発明の実施の形態の更に他例を示すものであり、（ａ）（ｂ）は断面図である。本発明の実施の形態の更に他例を示すものであり、（ａ）（ｂ）は断面図である。

符号の説明

Ａ電子部品内蔵基板
Ｂ電子部品
Ｃ基板形成材料
１絶縁基材
２接着層
３保護フィルム層
４貫通孔
５非貫通孔
６電子部品形成材料６
７導体層
９電子部品
９ａコンデンサ

Claims

絶縁基材の両面にＢステージ状態の熱硬化性樹脂組成物からなる接着層が積層して設けられると共に各接着層の外面に保護フィルム層が積層された基板形成材料に、厚み方向に貫通する貫通孔を穿設し、前記貫通孔にペースト状の電子部品形成材料を充填し、前記保護フィルム層を上記接着層から剥離した後、前記接着層に導体層を積層して成ることを特徴とする電子部品内蔵基板。
一面に導体層が設けられた絶縁基材の他面にＢステージ状態の熱硬化性樹脂組成物からなる接着層が積層して設けられると共に前記接着層の外面に保護フィルム層が積層された基板形成材料に、前記絶縁基材、接着層及び保護フィルムを厚み方向に貫通すると共に導体層は貫通しない非貫通孔を穿設し、前記非貫通孔にペースト状の電子部品形成材料を充填し、前記保護フィルム層を上記接着層から剥離した後、前記接着層に導体層を積層して成ることを特徴とする電子部品内蔵基板。
上記電子部品形成材料が高誘電率材料であり、電子部品としてコンデンサを内蔵していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品内蔵基板。
上記高誘電率材料が、高誘電率のセラミックス粉体を含有する熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の電子部品内蔵基板。
絶縁基材の両面にＢステージ状態の熱硬化性樹脂組成物からなる接着層を積層して設けると共に各接着層の外面に保護フィルム層を積層した基板形成材料に厚み方向に貫通する貫通孔を穿設する工程、前記貫通孔にペースト状の電子部品形成材料を充填する工程、前記保護フィルム層を前記接着層から剥離する工程、及び前記接着層に導体層を積層して重ねた状態で加熱加圧成形を行う工程を含むことを特徴とする電子部品内蔵基板の製造方法。
絶縁基材の両面にＢステージ状態の熱硬化性樹脂組成物からなる接着層を積層して設けると共に各接着層の外面に保護フィルム層を積層した基板形成材料に厚み方向に貫通する貫通孔を穿設する工程、前記貫通孔にペースト状の電子部品形成材料を充填する工程、前記保護フィルム層を前記接着層から剥離する工程、前記接着層に導体層を積層して重ねた状態で加熱加圧成形を行い電子部品内蔵基板を得る工程、及び前記電子部品内蔵基板を切断して個片化する工程を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。