JP2013020993A

JP2013020993A - 部品内蔵基板の製造方法

Info

Publication number: JP2013020993A
Application number: JP2011150536A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Somada; 博史杣田; Motoro Kato; 元郎加藤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2013-01-31

Abstract

【課題】樹脂フィルムを熱圧着する際に発生する樹脂流動を抑制し、平坦性に優れ、導体パターンの歪みが抑制された部品内蔵基板を提供する。
【解決手段】本発明の部品内蔵基板２０に形成された電子部品９を内蔵するためのキャビティ８は、部品内蔵基板２０を積層方向から平面視したとき、電子部品９の面積より大きい貫通孔と、電子部品９の面積より小さい貫通孔によって構成されている。電子部品９をキャビティ８に挿入する際、第２の樹脂フィルム２の舌片部及びが電子部品９の挿入方向に折れ曲がり、キャビティ８と電子部品９の隙間を埋める。その結果、熱圧着時の樹脂流動を抑制し、導体パターン４の歪みや部品内蔵基板２０の表面の平坦性の悪化を抑制する。
【選択図】図３

Description

本発明は、樹脂フィルムが積層され構成されている部品内蔵基板の製造方法に関する。

従来の部品内蔵基板として、例えば特許文献１に記載の部品内蔵基板が知られている。以下に図５を参照しながら、特許文献１に記載の部品内蔵基板について説明する。図５は部品内蔵基板の製造方法を示す断面図である。なお、図５（ａ）は各層を分解した断面図である。

まず、電子部品１０７を挿入配置するための貫通孔１０６が形成されている樹脂フィルム１０２と、貫通孔が形成されていない樹脂フィルム１０３を積層する。貫通孔１０６には、樹脂フィルム１０３上に実装された電子部品１０７が配置されている。貫通孔１０６は、電子部品１０７が挿入配置しやすいよう、電子部品１０７の外形よりも大きく形成されている。また、樹脂フィルム１０２の厚みは、積層方向における電子部品１０７の高さより厚くなっている。そして、樹脂フィルム１０３には、ビア１０４及び導体パターン１０５が適宜形成されている（図５（ａ））。

次に、樹脂フィルム１０２や樹脂フィルム１０３を熱圧着する。その際、貫通孔１０６と電子部品１０７の隙間には、樹脂フィルム１０２と樹脂フィルム１０３の樹脂が流動する。その結果、貫通孔１０６と電子部品１０７の隙間は樹脂によって埋められる。

樹脂フィルム１０２と樹脂フィルム１０３は、熱圧着によって絶縁基材１０９となる。その絶縁基材１０９に埋め込まれた電子部品１０７は、電子部品１０７に形成された外部電極１０８がビア１０４と繋がることにより導体パターン１０５と適宜電気的に接続される。そして、部品内蔵基板１０１が形成される。なお、電子部品１０７の高さが高い場合は、貫通孔１０６が形成されている樹脂フィルム１０２を複数枚積層しても良い。（図５（ｂ）、（ｃ））。

特開２００８−１４１００７号公報

貫通孔１０６と電子部品１０７の間に隙間があると、熱圧着した際、貫通孔１０６と電子部品１０７の隙間を埋める方向に樹脂が流動する。その結果、部品内蔵基板１０１表面の平坦性が損なわれる可能性がある。また、樹脂流動により、導体パターン１０５が歪む可能性がある。

また、電子部品１０７の高さが高い場合、貫通孔１０６と電子部品１０７の隙間はより大きくなる。その結果、隙間を埋めるために流動する樹脂量が増加し、部品内蔵基板１０１の表面の平坦性が損なわれたり、導体パターン１０５が歪む可能性がさらに大きくなる。

本発明はこれらの状況を鑑み、貫通孔と電子部品の隙間を埋めるための樹脂流動を減少させることで、基板表面の平坦性に優れ、導体パターンの歪みが抑制された部品内蔵基板の製造方法を提供しようとするものである。

本発明に係る部品内蔵基板の製造方法は、複数枚の樹脂フィルムが積層されて絶縁基材が形成され、前記絶縁基材中に電子部品が埋め込まれてなる部品内蔵基板の製造方法であって、前記樹脂フィルムとして、積層方向から平面視したとき、前記電子部品の面積より大きいキャビティ形成用の貫通孔が形成された第１の樹脂フィルムと、積層方向から平面視したとき、前記電子部品の面積より小さいキャビティ形成用の貫通孔が形成された第２の樹脂フィルムと、キャビティ形成用の貫通孔が形成されていない第３の樹脂フィルムとを準備する樹脂フィルム準備工程と、前記第１の樹脂フィルムと前記第２の樹脂フィルムと前記第３の樹脂フィルムを積層する工程であって、前記第１の樹脂フィルムに形成された貫通孔及び前記第２の樹脂フィルムに形成された貫通孔が連なることで前記電子部品を挿入配置するための前記キャビティを形成し、前記キャビティ形成用の貫通孔が形成された樹脂フィルムの少なくともキャビティの底に最も近い層には前記第１の樹脂フィルムを配置し、その第１の樹脂フィルムより前記キャビティの開口部側のいずれか１層に前記第２の樹脂フィルムを配置するように樹脂フィルムを積層する樹脂フィルム積層工程と、前記キャビティに前記電子部品を挿入配置する工程であって、前記第２の樹脂フィルムに形成された貫通孔を前記電子部品が通過する際、前記電子部品の通過とともに前記第２の樹脂フィルムが前記キャビティと前記電子部品との隙間を埋める方向に曲がるように構成した電子部品配置工程と、前記積層した第１の樹脂フィルムと、第２の樹脂フィルムと、第３の樹脂フィルムを熱圧着する熱圧着工程とを備えた部品内蔵基板の製造方法であることを特徴としている。

なお、ここでの貫通孔とは、前述の通り電子部品を挿入配置するためのキャビティ形成用の孔であり、樹脂フィルムの上面から下面まで完全に貫通している孔のことを指す。

電子部品をキャビティに挿入配置する際、第２の樹脂フィルムがキャビティと電子部品との隙間を埋める方向に曲がることにより、キャビティと電子部品の隙間が埋められる。その結果、熱圧着の際、その隙間を埋めるための樹脂流動が減少され、部品内蔵基板表面の平坦性が向上する。また導体パターンの歪みが抑制できる。

また、本発明に係る部品内蔵基板の製造方法は、好ましくは、前記キャビティ形成用の貫通孔が形成された樹脂フィルムの少なくともキャビティの開口部を形成する層には、前記第２の樹脂フィルムを配置するようにしたものである。

この場合、キャビティと電子部品の隙間をより多く樹脂で埋めることが可能である。

また、本発明に係る部品内蔵基板の製造方法は、好ましくは、前記キャビティ形成用の貫通孔が形成された樹脂フィルムの少なくともキャビティの開口部を形成する層には、前記第１の樹脂フィルムを配置するようにしたものである。

この場合、キャビティの最上部分には、電子部品より面積の大きい貫通孔が配置されるため、電子部品の搭載が容易になる。

本発明によれば、電子部品をキャビティに挿入配置する際、第２の樹脂フィルムがキャビティと電子部品との隙間を埋める方向に曲がることにより、キャビティと電子部品の隙間が埋められる。その結果、熱圧着の際、その隙間を埋めるための樹脂流動が減少され、部品内蔵基板表面の平坦性が向上する。また導体パターンの歪みが抑制できる。

本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を示す断面図である。図１に続く製造工程を示す断面図である。図２に続く製造工程を示す断面図である。第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムの平面図である。従来の部品内蔵基板の断面状態を示す断面図である。

以下に、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法について、図１〜図４を参照して説明する。なお、図１（ａ）〜図３（ｉ）は断面図であり、その断面は、部品内蔵基板を積層方向から平面視したとき、図４（ａ）及び図４（ｂ）のＡ−Ａ部分で切断した場合のものである。また、図３（ｊ）（ｋ）は断面図であり、その断面は、部品内蔵基板を積層方向から平面視したとき、図４（ａ）及び図４（ｂ）のＢ−Ｂ部分で切断した場合の断面図である。

まず、熱可塑性樹脂であるＬＣＰ（液晶ポリマー）からなる樹脂フィルム１ａを用意する。樹脂フィムル１ａの構成材料としては、ＬＣＰの他にＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＰＳ（ポニフェニレンスルファイド）、ＰＩ（ポリイミド）等が用いられる。この実施例では、厚さ５０μｍのものを用いる。この樹脂フィルム１ａは、片面に厚さ１２μｍの銅箔４ａを有している。なお、ここでは銅箔を例示しているが、Ａｇ、Ａｌ、ＳＵＳ、Ｎｉ、Ａｕやその合金等からなる箔に置き換えることが可能である。また、ここでは１２μｍの厚さの箔を用いたが、箔の厚みは５〜５０μｍ程度で回路形成が可能な厚さであればよい。（図１（ａ））。

次に、樹脂フィルム１ａの銅箔４ａを設けていない側に、炭酸ガスレーザーを照射してビア用の孔５ａを形成する。その後、ビア用の孔５ａのスミアを除去する。（図１（ｂ））。

次に、樹脂フィルム１ａの銅箔４ａの上に、所望の導体パターンに対応するレジスト６を形成する。（図１（ｃ））。

次に、銅箔４ａのうち、レジスト６で被膜されていない部分をエッチングする。その後、レジスト６を除去して導体パターン４を形成する。（図１（ｄ））。

次に、ビア用の孔５ａに、スクリーン印刷等により導電性ペーストを充填し、ビア５を形成する。充填する導電性ペーストはＣｕを主成分とする。この導電性ペーストは、Ｃｕ以外には例えばＳｎ−Ａｇ合金粉末を含む導電性ペーストや、Ｂｉを主成分としＣｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｂ及びＮｉからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属を含む合金粉末を含む導電性ペーストを使用しても構わない。（図２（ｅ））。

次に、パンチで樹脂フィルム１ａにキャビティ８を形成するための貫通孔８ａを形成する。貫通孔８ａは、平面視したとき、後述の電子部品９の面積より大きい。この貫通孔８ａを形成することにより、樹脂フィルム１ａは第１の樹脂フィルム１となる。（図２（ｆ））、（図４（ａ））。

なお、第２の樹脂フィルム２の製造工程は、前述の第１の樹脂フィルム１の製造工程と同じであるが、キャビティ形成用の貫通孔の形状が異なっている。第２の樹脂フィルム２に形成される貫通孔８ｂは、第２の樹脂フィルム２を平面視したとき、後述の電子部品９の面積より小さい孔となっている。

貫通孔８ｂは、第２の樹脂フィルム２を平面視したとき、後述の電子部品９の１辺に沿った細い切り込み状の孔８ｃと、この切り込み状の孔に対向する辺に沿った細い切り込み状の孔８ｄと、これら二つの孔の中央部分を繋ぐように形成された細い切り込み状の孔８ｅによって構成されている。

そして、切り込み状の孔８ｃ、８ｄ、８ｅで囲われた部分が舌片部２ｘ及び２ｙとなる。舌片部２ｘ及び２ｙは、後の工程において電子部品９をキャビティ８に挿入する際、電子部品の挿入方向に折り曲げられる。（図４（ｂ））。

なお、ここでは貫通孔８ａ及び貫通孔８ｂをパンチで形成する方法を例示したが、レーザー照射やブレードによって形成することも可能である。

第３の樹脂フィルム３の製造工程は、前述の第２の樹脂フィルム２のビア５の形成まで同様の工程である。第３の樹脂フィルム３にはキャビティ形成用の貫通孔は不要である。

次に、第１の樹脂フィルム１と、第２の樹脂フィルム２と、第３の樹脂フィルム３を所定枚数用意し積層する。まず、部品内蔵基板２０の底面に導体パターン４が配置されるよう、第３の樹脂フィルム３を用意する。次に、第３の樹脂フィルム３の上に、導体パターン４が上に配置されるよう第１の樹脂フィルム１を２枚積み重ねる。その上に、導体パターン４が上に配置されるよう、第２の樹脂フィルム２を積み重ねる。その後、第１の樹脂フィルム１、第２の樹脂フィルム２、第３の樹脂フィルム３を、後に示す熱圧着より低い圧力、温度で仮圧着する。たとえば、樹脂フィルムが液晶ポリマーの場合は、圧力は２ＭＰａ程度、温度は２００℃程度が好適である。

第１の樹脂フィルム１と第２の樹脂フィルム２を積層することで、第１の樹脂フィルム１に形成された貫通孔８ａと、第２の樹脂フィルム２に形成された貫通孔８ｂが連なる。これにより、後述の電子部品９を挿入配置するためのキャビティ８が形成される。

第１の樹脂フィルム１に形成された貫通孔８ａは、第１の樹脂フィルム１を積層方向から平面視したとき、後述の電子部品９の面積より大きい。一方で、第２の樹脂フィルム２に形成された貫通孔８ｂは、第２の樹脂フィルム２を上面から平面視したとき、電子部品９の面積より小さい。つまり、キャビティ８は、電子部品９の面積より大きい貫通孔８ａの上に電子部品９の面積より小さい貫通孔８ｂが配置され構成されている。（図２（ｇ））。

次に、キャビティ８に電子部品９を挿入する。キャビティ８の開口部から電子部品９を挿入する際、第２の樹脂フィルムに形成された舌片部２ｘ及び２ｙが、電子部品９の挿入方向と同じ方向、すなわちキャビティ８の底方向に折れ曲がる。これにより、折れ曲がった舌片部２ｘ及び２ｙが電子部品９とキャビティ８の隙間を埋めることになる。

この折れ曲がった舌片部２ｘ及び２ｙと電子部品９の摩擦により、キャビティ８に挿入された電子部品９がキャビティ８に仮止めされる。そのため、ハンドリング性が向上する。（図２（ｈ））。

次に、第２の樹脂フィルム２と電子部品９の上に、導体パターン４が上に配置されるよう第３の樹脂フィルム３を２枚積み重ねる。（図３（ｉ））（図３（ｊ））。

次に、第１の樹脂フィルム１、第２の樹脂フィルム２、第３の樹脂フィルム３を熱圧着する。熱圧着することにより、隣り合った樹脂フィルムは相互に固着されて絶縁基材１１が形成される。たとえば、樹脂フィルムが液晶ポリマーの場合、熱圧着の条件は、圧力は４ＭＰａ程度、温度は３００℃程度が好適である。

前述の通り、キャビティ８に電子部品９を挿入する際、舌片部２ｘ及び２ｙが電子部品９の挿入方向と同じ方向に折れ曲がることにより、舌片部２ｘ及び２ｙによってキャビティ８と電子部品９の隙間が埋められる。この隙間が空いていると、熱圧着時に樹脂がこの隙間に流動してしまい、その結果、導体パターンの歪みや部品内蔵基板の表面の平坦性悪化を引き起こす可能性がある。しかし、舌片部２ｘ及び２ｙでこの隙間が埋められていると、熱圧着時の樹脂流動が抑制され、導体パターンの歪みや部品内蔵基板の平坦性悪化を抑制することが可能となる。

熱圧着後、部品内蔵基板２０の上面及び下面に形成された導体パターン４に、ＮｉやＡｕでめっき処理を施す。これにより、部品内蔵基板２０の上面に形成された導体パターン４はランド１０に、部品内蔵基板２０の下面に形成された導体パターン４は外部電極７となる。（図３（ｋ））。

なお、この実施形態では、第１の樹脂フィルム１を２枚と、第２の樹脂フィルム２を１枚積層して、それぞれの樹脂フィルムに形成されている貫通孔が連なることによりキャビティ８を形成するものであったが、内蔵する電子部品９の高さに合わせて第１の樹脂フィルム１及び第２の樹脂フィルム２の枚数を適宜変更することが可能である。

また、この実施形態では、キャビティ８の開口部に第２の樹脂フィルム２に形成された貫通孔８ｂが配置されるものを例示したが、キャビティ８の開口部に、第１の樹脂フィルム１に形成された貫通孔８ａが配置されてもよい。この場合、キャビティ８の開口部には電子部品より面積の大きい貫通孔８ｂが配置されるため、電子部品９を搭載する時の位置決めが容易になる。

また、第２の樹脂フィルム２に形成された貫通孔８ｂの形状は、本実施例に例示した形状だけではなく、キャビティ８に電子部品９を挿入する際、第２の樹脂フィルム２の一部が折れ曲がり、キャビティ８と電子部品９の隙間を埋めることが可能な形状であれば構わない。例えば、舌片部を三角状にしてもよい。また、この実施例では２辺に舌片部を設けたが、４辺に舌片部を形成しても構わない。

また、第１の樹脂フィルム１、第２の樹脂フィルム２、第３の樹脂フィルム３の積層枚数は、所望する部品内蔵基板の厚みに合わせて適宜変更しても構わない。

また、この実施形態では、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムを使用した部品内蔵基板の製造方法を例示したが、エポキシ樹脂や熱硬化性ポリイミドといった熱硬化性樹脂を使用して製造することも可能である。この場合、無機フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂とを混合してペースト状混練物とし、そのペースト状混練物を一定厚みに成型することによって形成された樹脂フィルムを使用する。

１：第１の樹脂フィルム
１ａ：樹脂フィルム
２：第２の樹脂フィルム
３：第３の樹脂フィルム
４：導体パターン
４ａ：銅箔
５：ビア
５ａ：ビア用の孔
６：レジスト
７：外部電極
８：キャビティ
８ａ：貫通孔
８ｂ：貫通孔
８ｃ：切り込み状の孔
８ｄ：切り込み状の孔
８ｅ：切り込み状の孔
９：電子部品
１０：ランド
１１：絶縁基材
２０：部品内蔵基板
１０１：部品内蔵基板
１０２：第１の樹脂フィルム
１０３：第２の樹脂フィルム
１０４：導電部材
１０５：導体パターン
１０６：貫通孔
１０７：電子部品
１０８：電極
１０９：絶縁基材

Claims

複数枚の樹脂フィルムが積層されて絶縁基材が形成され、前記絶縁基材中に電子部品が埋め込まれてなる部品内蔵基板の製造方法であって、
前記樹脂フィルムとして、積層方向から平面視したとき、前記電子部品の面積より大きいキャビティ形成用の貫通孔が形成された第１の樹脂フィルムと、積層方向から平面視したとき、前記電子部品の面積より小さいキャビティ形成用の貫通孔が形成された第２の樹脂フィルムと、キャビティ形成用の貫通孔が形成されていない第３の樹脂フィルムとを準備する樹脂フィルム準備工程と、
前記第１の樹脂フィルムと前記第２の樹脂フィルムと前記第３の樹脂フィルムを積層する工程であって、前記第１の樹脂フィルムに形成された貫通孔及び前記第２の樹脂フィルムに形成された貫通孔が連なることで前記電子部品を挿入配置するための前記キャビティを形成し、前記キャビティ形成用の貫通孔が形成された樹脂フィルムの少なくともキャビティの底に最も近い層には前記第１の樹脂フィルムを配置し、その第１の樹脂フィルムより前記キャビティの開口部側のいずれか１層に前記第２の樹脂フィルムを配置するように樹脂フィルムを積層する樹脂フィルム積層工程と、
前記キャビティに前記電子部品を挿入配置する工程であって、前記第２の樹脂フィルムに形成された貫通孔を前記電子部品が通過する際、前記電子部品の通過とともに前記第２の樹脂フィルムが前記キャビティと前記電子部品との隙間を埋める方向に曲がるように構成した電子部品配置工程と、
前記積層した第１の樹脂フィルムと、第２の樹脂フィルムと、第３の樹脂フィルムを熱圧着する熱圧着工程と、
を備えた部品内蔵基板の製造方法。
前記キャビティ形成用の貫通孔が形成された樹脂フィルムの少なくともキャビティの開口部を形成する層には、前記第２の樹脂フィルムを配置する、請求項１に記載の部品内蔵基板の製造方法。
前記キャビティ形成用の貫通孔が形成された樹脂フィルムの少なくともキャビティの開口部を形成する層には、前記第１の樹脂フィルムを配置する、請求項１に記載の部品内蔵基板の製造方法。