JP2011216634A - 電子部品内蔵基板、電子回路モジュール、および電子部品内蔵基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来よりも厚みの小さな電子部品内蔵基板を提供する。
【解決手段】 本発明の電子部品内蔵基板１００は、少なくとも一方の主面に収納部４が形成されたコア基板１０と、収納部４の底面に固定された電子部品６と、コア基板１０の主面上に形成された樹脂層７と、樹脂層７を貫通して形成され樹脂層内導電ビア８ａ、８ｂとを備えた構成からなる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、コア基板の内部に電子部品を内蔵した電子部品内蔵基板に関し、さらに詳しくは、従来よりも厚みを小さくした電子部品内蔵基板に関する。また、本発明は、本発明の電子部品内蔵基板の主面に、さらに電子部品を実装してなる電子回路モジュールに関する。さらに、本発明は、電子部品内蔵基板の製造方法に関する。

近時、電子機器の小型化が進み、電子機器の内部において、基板に電子部品を高密度に実装することが求められている。そして、高密度実装に応える技術として、たとえば特許文献１（特開２００９−１６４２８７号公報）に開示されるような、内部に電子部品を内蔵した電子部品内蔵基板が実用化されている。

図６（Ａ）、（Ｂ）に、特許文献１に開示された電子部品内蔵基板５００を示す。なお、図６（Ａ）は電子部品内蔵基板５００を示す断面図、図６（Ｂ）は電子部品内蔵基板５００を製造する際に実施される１つの工程を示す断面図である。

図６（Ａ）に示すように、電子部品内蔵基板５００は、複数のプリント配線板１０１ａ〜１０１ｄを、接着剤層１０２を介して一体化し、内部に電子部品１０３（たとえば半導体チップ）を内蔵させた構造からなる。電子部品内蔵基板２００は、さらに、内部に導電ビア１０４、内部配線パターン１０５が形成され、表面に外部配線パターン１０６が形成されている。

部品内蔵基板５００は、たとえば、次の方法により製造される。

まず、図５（Ｂ）に示すように、プリント配線板１０１ａ〜１０１ｄを準備する。

プリント配線板１０１ａは、上面に外部配線パターン１０６が形成され、下面にたとえば熱硬化性樹脂などからなる接着剤層１０２ａが形成され、上下面を貫通して形成されたビア孔の内部に導電性ペースト１０４ａが充填され、さらに下面に電子部品１０３が仮留めされている。

プリント配線板１０１ｂは、上面に内部配線パターン１０５が形成され、下面に接着剤層１０２ｂが形成され、上下面を貫通して形成されたビア孔の内部に導電性ペースト１０４ｂが充填され、さらに中央に電子部品１０３を収容するための開口が形成されている。

プリント配線板１０１ｃは、上面に接着剤層１０２ｃが形成され、下面に内部配線パターン１０５が形成され、上下面を貫通して形成されたビア孔の内部に導電性ペースト１０４ｃが充填され、さらに中央に電子部品１０３を収容するための開口が形成されている。

プリント配線板１０１ｄは、上面に接着剤層１０２ｄが形成され、下面に外部配線パターン１０６が形成され、上下面を貫通して形成されたビア孔の内部に導電性ペースト１０４ｄが充填されている。

次に、これらのプリント配線板１０１ａ〜１０１ｄを順に積層し、加熱しながら加圧する。この結果、接着剤層１０２ａ〜１０２ｄが一体化して接着剤層１０２が形成され、また導電性ペースト１０４ａ〜１０４ｄの所定のものどうしが一体化して導電ビア１０４が形成され、内部に電子部品１０３が内蔵された電子部品内蔵基板５００が完成する。

この電子部品内蔵基板５００は、さらに主面に別の電子部品を実装することにより、電子部品が高密度に実装された、所定の電子回路を有する電子回路モジュールとして使用することができる。

特開２００９−１６４２８７号公報

しかしながら、上述した従来の電子部品内蔵基板は、積層される各プリント配線板に接着剤層が形成されているため、積層されるプリント配線板の枚数が増加すると、部品内蔵基板の厚みが大きくなってしまうという問題があった。

また、電子部品を内蔵した後に、プリント配線板がずれて積層されている、あるいは導電ビアが適正に形成されていないなどの不具合が発見された場合には、既に接着剤層が一体化されてしまっているため、内蔵された電子部品を取り外して再利用することができず、電子部品内蔵基板ごと廃棄しなければならないという問題があった。この問題は、特に、半導体チップなど、高価な電子部品を内蔵した場合に大きな問題となった。

本発明は、上述した従来の電子部品内蔵基板の有する問題を解決するためになされたものである。

その手段として、本発明の電子部品内蔵基板は、複数のプリント配線板が積層一体化されてなり、積層されたプリント配線板の所定の層間に形成された内部配線パターン、およびプリント配線板の所定の部分に表裏主面間を貫通して形成されたコア基板内導電ビアを有し、さらに少なくとも一方の主面に有底孔からなる収納部が形成されたコア基板と、収納部の底面に固定された、少なくとも１対の端子電極を有する電子部品と、電子部品を覆って、収納部が形成されたコア基板の主面上に形成された樹脂層と、樹脂層を貫通して形成され、電子部品の端子電極、内部配線パターン、コア基板内導電ビアの少なくとも１つと接続された樹脂層内導電ビアと、を備えた構造とした。

また、本発明の電子回路モジュールは、上述した本発明の電子部品内蔵基板の少なくとも一方の主面に、さらに別の電子部品を実装した構造とした。

さらに、本発明の電子部品内蔵基板の製造方法は、上述した本発明の電子部品内蔵基板の製造に適した工程からなる。

本発明の電子部品内蔵基板は、上述した構造からなるため、厚みを小さくすることができる。すなわち、上述した従来の電子部品内蔵基板ように、ある程度の厚みを有する接着剤層が形成されたプリント配線板を積層し、その接着剤層内に電子部品を内蔵するものではなく、厚みに無駄のないコア基板を用い、そのコア基板に形成された有底孔からなる収納部に電子部品を収納し、その上に樹脂層を設けたものであるので、厚みを小さくすることができる。

また、本発明の電子部品内蔵基板は、既に完成したコア基板の収納部に電子部品を収納するものであり、電子部品を収納する前にコア基板の配線などに不具合がないことを確認することができるため、コア基板の不具合が原因で電子部品内蔵基板が不良品となり、電子部品ごと電子部品内蔵基板を廃棄しなければならなくなることがなく、電子部品を無駄にしてしまうことがない。すなわち、上述した従来の電子部品内蔵基板ように、完成後に、プリント配線板がずれて積層されている、あるいは導電ビアが適正に形成されていないなどの不具合が発見され、内蔵された電子部品ごと電子部品内蔵基板を廃棄しなければならいようなことがない。

図１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態にかかる電子部品内蔵基板１００の製造方法において実施される各工程を示す断面図である。 図２（Ｄ）、（Ｅ）は、図１の続きであり、本発明の第１実施形態にかかる電子部品内蔵基板１００の製造方法において実施される各工程を示す断面図である。なお、図２（Ｅ）は、完成した電子部品内蔵基板１００を示す。 本発明の第２実施形態にかかる電子部品内蔵基板２００を示す断面図である。 本発明の第３実施形態にかかる電子部品内蔵基板３００を示す断面図である。 本発明の第４実施形態にかかる電子回路モジュール４００を示す断面図である。 従来電子部品内蔵基板５００を示し、図６（Ａ）は断面図、図６（Ｂ）は製造する際に実施される１つの工程を示す断面図である。

以下、図面とともに、本発明を実施するための形態について説明する。
［第１実施形態］
図１（Ａ）〜図２（Ｅ）に、本発明の第１実施形態にかかる電子部品内蔵基板１００を示す。ただし、図１（Ａ）〜図２（Ｅ）は、電子部品内蔵基板１００の製造方法において実施される各工程を示す断面図である。なお、図２（Ｅ）は、完成した電子部品内蔵基板１００を示している。

まず、図２（Ｅ）を参照して、第１実施形態にかかる電子部品内蔵基板１００の構造について説明する。

電子部品内蔵基板１００は、コア基板１０を備える。

コア基板１０は、複数のプリント配線板１ａ〜１ｃが積層一体化されたものからなる。積層されたプリント配線板１ａ〜１ｃの層間の所定の部分には、内部配線パターン２が形成されている。また、プリント配線板１ａ〜１ｃの所定の部分には、表裏面を貫通して、コア基板内導電ビア３が形成されている。そして、内部配線パターン２とコア基板内導電ビア３とは、所定のものどうしが所定の部分で接続されている。

なお、プリント配線板１ａ〜１ｃの材質は限定されないが、たとえば、ガラスエポキシやアルミナなどを用いることができる。また、内部配線パターン２やコア基板内導電ビア３の材質も限定されないが、たとえば、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、これらの混合物などを用いることができる。

また、コア基板１０は、上側主面に、有底孔からなる収納部４が形成されている。そして、収納部４の底部には、接着剤層５を介して、電子部品６が固定されている。なお、第１実施形態を示す図１、図２では、電子部品６として、両端に１対の端子電極を有するコンデンサを示しているが、電子部品６はコンデンサには限られず、抵抗、コイル、半導体など、種々の種類の電子部品を固定することができる。また、電子部品６の有する端子電極の個数は１対には限られず、それよりも多くても良い。

コア基板１０の上側主面には、電子部品６を覆って、全面に樹脂層７が形成されている。そして、樹脂層７には、樹脂層７を貫通して、電子部品６の端子電極に接続された樹脂層内導電ビア８ａと、内部配線パターン２に接続された樹脂層内導電ビア８ｂとが、それぞれ形成されている。なお、内部配線パターン２に接続された樹脂層内導電ビア８ｂは、プリント配線板１ａをも貫通して形成されている。また、本実施形態にかかる樹脂内蔵基板１００においては形成されていないが、樹脂層７に、コア基板１０のコア基板内導電ビア３に直接接続される樹脂層内導電ビアを形成しても良い。

電子部品内蔵基板１００の両主面には、外部配線パターン９ａ、９ｂが形成されている。そして、上側主面に形成された外部配線パターン９ｂは樹脂層内導電ビア８ａ、８ｂと接続され、下側主面に形成された外部配線パターン９ａはコア基板内導電ビア３と接続されている。なお、外部配線パターン９ａ、９ｂは、電子部品内蔵基板１００の、少なくとも一方の主面に形成されていれば良い。

かかる構造からなるからなる電子部品内蔵基板１００は、たとえば、次の方法により製造される。

まず、図１（Ａ）に示すように、コア基板１０を準備する。コア基板１０は、上述したように、複数のプリント配線板１ａ〜１ｃが積層一体化され、内部に、内部配線パターン２とコア基板内蔵導電ビア３が形成され、上側主面に収納部４が形成されている。コア基板１０は、たとえば、必要に応じて、それぞれ、内部配線パターン２、コア基板内蔵導電ビア３、収納部４を形成するための開口、外部配線パターン９ａが形成されたプリント配線板１ａ〜１ｃを、加熱圧着することにより形成することができる。あるいは、加熱圧着に代えて、薄層のプリプレグなどの接着剤を用いて一体化するようにしても良い。なお、収納部４については、プリント配線板１ａ〜１ｃに予め開口を設けておくのではなく、プリント配線板１ａ〜１ｃを積層一体化してコア基板１０を形成した後に、くり抜いて形成しても良い。

次に、図１（Ｂ）に示すように、コア基板１０の収納部４の底部に、接着剤層５を介して、両端に１対の端子電極を有する電子部品６を固定する。

次に、第１図（Ｃ）に示すように、コア基板１０の上側主面に、樹脂層７を形成する。樹脂層７は、たとえば、コア基板１０の上側主面に、熱硬化性樹脂シートを載置し、加圧しながら加熱し、硬化させて形成することができる。あるいは、液状の熱硬化性樹脂を塗布し、加熱して硬化させて形成しても良い。熱硬化性樹脂の材質としては、たとえばエポキシ樹脂を用いることができる。

次に、図２（Ｄ）に示すように、樹脂層７に、電子部品６の端子電極に達するビア孔８ａ’、およびコア基板１０の内部配線パターン２に達するビア孔８ｂ’を形成する。ビア孔８ａ’、８ｂ’は、たとえば、ＣＯ₂レーザを照射して形成することができる。

次に、図２（Ｅ）に示すように、樹脂層７に形成されたビア孔８ａ’、８ｂ’の内部に、導電性材料を充填して樹脂層内導電ビア８ａ、８ｂを形成する。導電性材料の充填は、たとえば、ビア孔８ａ’、８ｂ’の内部に、まず、Ｃｕ無電解メッキを施し、さらにその上にＣｕ電解メッキを施すことによりおこなうことができる。そして、このとき同時に、樹脂層７の上側表面の全面にもＣｕ無電解メッキ、Ｃｕ電解メッキにより導電膜を形成することができる。最後に、形成した導電膜にフォトリソエッチングを施し、外部配線パターン９ｂを形成して電子部品内蔵基板１００を完成させる。なお、上記のＣｕ無電解メッキ、Ｃｕ電解メッキに代えて、樹脂層内導電ビア８ａ、８ｂの形成は、Ｃｕ導電ペーストを充填することによりおこなっても良いし、樹脂層内樹脂層７の上側表面への導電膜の形成は、Ｃｕ箔を熱圧着することによりおこなっても良い。

以上、本発明の第１実施形態にかかる電子部品内蔵基板１００の構造、およびその製造方法の一例について説明した。しかしながら、本発明が上述の内容に限定されることはなく、発明の主旨に沿って種々の変形をなすことができる。

たとえば、電子部品内蔵基板１００では、コア基板１０の一方主面のみに収納部４を形成したが、他方主面にも収納部を形成し、そこに別の電子部品を内蔵させるようにしても良い。かかる構造にすれば、さらに多くの電子部品を内蔵させることができ、電子部品の高密度実装に、より貢献することができる。

また、樹脂層７を、電子部品６の固定された収納部４を含む、コア基板１０の上側主面の全面に形成したが、樹脂層は必ずしもコア基板１０の全面に形成される必要はなく、少なくとも電子部品６を覆っていれば良い。また、樹脂層７の材料として熱硬化性樹脂を用いたが、これには限定されず、熱可塑性樹脂を用いても良い。

さらに、樹脂層内導電ビア８ａ、８ｂの導電性材料としてＣｕを用いたが、これには限定されず、たとえばＡｇ、Ｎｉなど、他の金属を用いても良い。
［第２実施形態］
図３に、本発明の第２実施形態にかかる電子部品内蔵基板２００を示す。ただし、図３は、電子部品内蔵基板２００の断面図である。

第２実施形態にかかる電子部品内蔵基板２００は、第１実施形態にかかる電子部品内蔵基板１００の両主面に、さらに樹脂層１７を形成し、樹脂層１７に樹脂層内導電ビア１８を形成した。そして、樹脂層１７の表面には、外部配線パターン１９ｂを形成した。なお、この結果、電子部品内蔵基板１００の外部配線パターン９ａ、９ｂは、内部配線パターンの役割をはたす。

樹脂層１７、樹脂層内導電ビア１８、外部配線パターン１９ｂは、第１実施形態における、樹脂層７、樹脂層内導電ビア８ａ、８ｂ、外部電極９ｂと同じ方法で形成することができる。

このように、電子部品内蔵基板の主面に樹脂層、樹脂層内導電ビア、内部配線パターン、外部配線パターンを付加すると、電子部品内蔵基板内の配線回路をより任意に形成することができ、所望の配線回路を得ることができる。
［第３実施形態］
図４に、本発明の第３実施形態にかかる電子部品内蔵基板３００を示す。ただし、図４は、電子部品内蔵基板３００の断面図である。

第３実施形態にかかる電子部品内蔵基板３００は、コア基板１０の上側主面の全面に樹脂層を形成するのではなく、電子部品９が収納された収納部４にのみ樹脂層２７を形成した。この結果、外部配線パターン２９ｂの一部は、樹脂層２７の表面のみならず、コア基板１０を構成するプリント基板１ａの表面にもまたがって形成される。電子部品内蔵基板３００の他の構成については、第１実施形態にかかる電子部品内蔵基板１００と同様にした。

このように、樹脂層はコア基板の主面の全面に形成する必要はなく、部分的に形成しても良い。電子部品内蔵基板３００のように、収納部４にのみ樹脂層２７を形成すれば、電子部品内蔵基板の厚みをより小さくすることができる。
［第４実施形態］
図５に、本発明の第４実施形態にかかる電子回路モジュール４００を示す。ただし、図５は、電子回路モジュール４００の断面図である。

電子回路モジュール４００は、第１実施形態にかかる電子部品内蔵基板１００の主面に、さらに別の電子部品１６を実装して構成されている。具体的には、電子部品内蔵基板１００の所定の外部配線パターン９ｂに、電子部品１６をはんだにより固定した。

このように、本発明にかかる電子部品内蔵基板に、さらに別の電子部品を実装して電子回路モジュールを構成することにより、より電子部品を高密度に実装し、かつ所望の電子回路を得ることができる。なお、電子回路モジュール４００のように、一方の主面のみに電子部品１６を実装するのではなく、両方の主面に電子部品を実装すれば、より実装の高密度化をはかることができる。

１ａ、１ｂ、１ｃ：プリント配線板
２：内部配線パターン
３：コア基板内導電ビア
４：収納部
５：接着剤層
６、１６：電子部品
７、１７、２７：樹脂層
８ａ’、８ｂ’：ビア孔
８ａ、８ｂ、１８：樹脂層内導電ビア
９ａ、９ｂ、１９ｂ：外部配線パターン
１０：コア基板
１００、２００、３００：電子部品内蔵基板
４００：電子回路モジュール

Claims (5)

1. 複数のプリント配線板が積層一体化されてなり、積層された前記プリント配線板の所定の層間に形成された内部配線パターンと、前記プリント配線板の所定の部分に表裏主面間を貫通して形成されたコア基板内導電ビアとを有し、さらに少なくとも一方の主面に有底孔からなる収納部が形成されたコア基板と、
   前記収納部の底面に固定された、少なくとも１対の端子電極を有する電子部品と、
   前記電子部品を覆って、前記収納部が形成された前記コア基板の主面上に形成された樹脂層と、
   前記樹脂層を貫通して形成され、前記電子部品の前記端子電極、前記内部配線パターン、前記コア基板内導電ビアの少なくとも１つと接続された樹脂層内導電ビアと、を備えてなる電子部品内蔵基板。
2. 少なくとも一方の主面上に、外部配線パターンが形成されていることを特徴とする、請求項１に記載された電子部品内蔵基板。
3. 少なくとも一方の主面上に、さらに樹脂層が形成され、当該樹脂層にも、樹脂層内導電ビアが形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載された電子部品内蔵基板。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載された電子部品内蔵基板と、当該電子部品内蔵基板の少なくとも一方の主面に実装された電子部品とを備えてなる電子回路モジュール。
5. 複数のプリント配線板が積層一体化されてなり、積層された前記プリント配線板の所定の層間に形成された内部配線パターンと、前記プリント配線板の所定の部分に表裏主面間を貫通して形成されたコア基板内導電ビアとを有し、さらに少なくとも一方の主面に収納部が形成されたコア基板を準備するコア基板準備工程と、
   前記コア基板の前記収納部の底面に、少なくとも１対の端子電極を有する電子部品を固定する電子部品固定工程と、
   前記電子部品を覆って、前記収納部が形成された前記コア基板の主面上に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
   前記樹脂層を貫通して、前記電子部品の前記端子電極、前記内部配線パターン、前記コア基板内導電ビアの少なくとも１つに達するビア孔を形成し、当該ビア孔内部に導電性材料を充填して樹脂層内導電ビアを形成する樹脂層内導電ビア形成工程と、を備えてなる電子部品内蔵基板の製造方法。