JP2014007324A

JP2014007324A - 部品内蔵基板

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Publication number: JP2014007324A
Application number: JP2012142820A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Ueda; 啓貴上田
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2032-06-26
Also published as: JP5561683B2

Abstract

【課題】機械的強度と屈曲性を向上させた部品内蔵基板を提供する。
【解決手段】部品内蔵基板は、第１〜第５樹脂基材１１〜５１に信号用配線１２〜５２及びビア１４〜５４が形成された第１〜第５プリント配線基材１０〜５０を積層方向に積層する。部品内蔵基板は、第２及び第３プリント配線基材の開口部２９，３９ａ，３９ｂにＩＣチップ６０及び受動部品７０を内蔵する。そして、部品内蔵基板は、第１〜第３プリント配線基材１０〜３０に形成され積層方向及びプリント配線基材１０〜５０の面方向に延びる切込み部８１を有する。切込み部８１は、ＩＣチップ６０及び受動部品７０の間に設けられる。
【選択図】図２

Description

この発明は、電子部品が内蔵された部品内蔵基板に関する。

半導体部品等の電子部品を内蔵した部品内蔵基板として、例えば下記特許文献１に開示された多層プリント配線板を利用した電子装置が知られている。この電子装置は、プリント配線板間に電子部品を内蔵した多層構造を備え、薄膜化を進めながらも任意の層間隔を確保しつつある程度の屈曲性を有する特性を備えている。

特開２００７−８０８５７号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された従来技術の電子装置では、薄膜化を進めるほど各層の配線板の機械的強度や屈曲性に依存する折れや曲がりなどの種々の問題が生じるため、薄膜化に伴う機械的強度と屈曲性の更なる改善が求められている。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、機械的強度と屈曲性を向上させた部品内蔵基板を提供することを目的とする。

本発明に係る部品内蔵基板は、樹脂基材に配線パターン及びビアが形成された複数のプリント配線基材を、接着層を介して積層方向に積層すると共に電子部品を内蔵してなる部品内蔵基板であって、前記プリント配線基材及び前記接着層に形成され前記各電子部品の間で前記積層方向及び前記プリント配線基板の面方向に延びる切込み部を有することを特徴とする。

本発明に係る部品内蔵基板によれば、プリント配線基材及び接着層に形成され各電子部品の間で積層方向及びプリント配線基板の面方向に延びる切込み部を有するので、この切込み部によって部品内蔵基板の屈曲性は向上する。これにより、切込み部近傍のプリント配線基材の一部（以下、屈曲部）とその他の部分との曲げ剛性の違いにより、屈曲による歪を屈曲部がほぼ担い、屈曲部以外の電子部品の配置部分に歪はほとんど発生しない。したがって、電子部品近傍の機械的強度を高く保つことができる。

本発明の一つの実施形態に係る部品内蔵基板は、切込み部内に充填された弾性部材を備えるようにしても良い。この弾性部材により、部品内蔵基板を屈曲させた後に外力を加えることなく、部品内蔵基板を外力を与える前の平常状態に戻すことができる。

本発明の上記実施形態に係る部品内蔵基板において、弾性部材として、シリコーンゴム又はフッ素ゴムを用いることができる。

本発明によれば、機械的強度と屈曲性を向上させた部品内蔵基板を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す上面図である。第１の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。第１の実施形態の部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。第１の実施形態の製造工程における部品内蔵基板を示す断面図である。本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。第２の実施形態の部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。第２の実施形態の製造工程における部品内蔵基板を示す断面図である。本発明の第３の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。本発明の第４の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。本発明の第５の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。本発明の第６の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。本発明の第７の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。

以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係る部品内蔵基板及びその製造方法を詳細に説明する。

［第１の実施形態］
先ず、図１及び図２を参照して、第１の実施形態に係る部品内蔵基板の構成を説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板の概略上面図であり、図２は図１のＡ−Ａ′断面図である。

図２に示すように、第１の実施形態に係る部品内蔵基板は、接着層９を介して熱圧着により一括積層された第１プリント配線基材１０、第２プリント配線基材２０、第３プリント配線基材３０、第４プリント配線基材４０及び第５プリント配線基材５０を有する。接着層９は、例えばエポキシ系やアクリル系の熱硬化性又は熱可塑性接着剤などからなる。

また、部品内蔵基板は、第３プリント配線基材３０の第３樹脂基材３１に形成された開口部３９ａ内に、第２及び第４プリント配線基材２０，４０に挟まれた状態で内蔵されたＩＣチップ６０を有する。更に、部品内蔵基板は、第２及び第３プリント配線基材２０，３０の第２及び第３樹脂基材２１，３１に形成された開口部２９，３９ｂ内に、第１及び第４プリント配線基材１０，４０に挟まれた状態で内蔵された受動部品７０を有する。

第１〜第５プリント配線基材１０〜５０は、それぞれ第１樹脂基材１１、第２樹脂基材２１、第３樹脂基材３１、第４樹脂基材４１及び第５樹脂基材５１と、これら第１〜第５樹脂基材１１〜５１の表面に形成された信号用配線（配線パターン）１２，２２，３２，４２，５２とを備える。信号用配線１２，２２，４２，５２は第１、第２、第４及び第５樹脂基材１１，２１，４１，５１の一方の面に形成され、信号用配線３２は第３樹脂基材３１の両面に形成される。

第１、第２、第４及び第５プリント配線基材１０，２０，４０，５０は、片面銅張積層板（片面ＣＣＬ）に基づき形成され、第３プリント配線基材３０は、両面銅張積層板（両面ＣＣＬ）に基づき形成されている。

第１〜第５樹脂基材１１〜５１は、それぞれ例えば厚さ２５μｍ程度の樹脂フィルムにより構成されている。ここで、樹脂フィルムとしては、例えばポリイミド、ポリオレフィン、液晶ポリマーなどからなる樹脂フィルムや、熱硬化性のエポキシ樹脂からなる樹脂フィルムなどを用いることができる。信号用配線１２〜５２は、銅箔などの導電材をパターン形成してなる。

以上のような第１〜第５樹脂基材１１〜５１及び信号用配線１２〜５２により、部品内蔵基板を薄型化できる。

また、第１、第２、第４及び第５プリント配線基材１０，２０，４０，５０は、それぞれ第１、第２、第４及び第５樹脂基材１１，２１，４１，５１に形成されたビアホール内に充填形成された信号用ビア１４，２４，４４，５４を有する。信号用ビア１４は信号用配線１２，２２間を電気的に接続し、信号用ビア２４は信号用配線２２，３２間を電気的に接続する。信号用ビア４４は信号用配線３２，４２間を電気的に接続し、信号用ビア５４は信号用配線４２，５２間を電気的に接続する。また、信号用ビア２４はＩＣチップ６０に電気的に接続され、信号用ビア４４は受動部品７０に電気的に接続される。なお、第３樹脂基材３１の両面に形成された信号用配線３２は、第３樹脂基材３１のビアホール内にめっきにより構成された信号用ビア（図示略）を介して互いに電気的に接続されている。

信号用ビア１４，２４，４４，５４はビアホール内にそれぞれ充填された導電ペーストからなる。導電ペーストは、例えばニッケル、金、銀、銅、アルミニウム、鉄などから選択される少なくとも１種類の低電気抵抗の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛などから選択される少なくとも１種類の低融点の金属粒子とを含み、エポキシ、アクリル、ウレタンなどを主成分とするバインダ成分を混合したペーストからなる。

このように構成された導電ペーストは、含有された低融点の金属が２００℃以下で溶融し合金を形成することができ、特に銅や銀などとは金属間化合物を形成することができる特性を備える。なお、導電ペーストは、例えば粒子径がナノレベルの金、銀、銅、ニッケル等のフィラーが、上記のようなバインダ成分に混合されたナノペーストで構成することもできる。

その他、導電ペーストは、上記ニッケル等の金属粒子が、上記のようなバインダ成分に混合されたペーストで構成することもできる。この場合、導電ペーストは、金属粒子同士が接触することで電気的接続が行われる特性となる。導電ペーストのビアホールへの充填方法としては、例えば印刷法、スピン塗布工法、スプレー塗布工法、ディスペンス工法、ラミネート工法、及びこれらを併用した工法などを用いることができる。

そして、本実施形態は、図１及び図２に示すように、第１〜第３プリント配線基材１０〜３０を積層方向に切り込んで形成された切込み部８１を有する。図１に示すように、切込み部８１は、第１〜第３のプリント配線基材１０，２０，３０の面方向に延びるように、たとえば格子状に形成されている。また、切込み部８１は、ＩＣチップ６０及び受動部品７０等の電子部品を避けるように、例えばこれらの間に設けられる。切込み部８１は予想される曲げ方向に対応して形成され、曲げた際に生じる圧縮応力が第４及び第５プリント配線基材４０，５０に負荷される。具体的に、切込み部８１は開口部２９，３９ｂに対応する位置に設けられ、切込み部８１に隣接して接着層９が設けられる。切込み部８１は、第１樹脂基材１１の上面から第４樹脂基材４１の上面まで延びる。

上記の切込み部８１により、部品内蔵基板の屈曲性は向上する。また、切込み部８１近傍の第１〜第５プリント配線基材１０〜５０の一部（以下、屈曲部）とその他の部分との曲げ剛性の違いにより、屈曲による歪を屈曲部がほぼ担い、屈曲部以外の部分に歪はほとんど発生しない。これにより、本実施形態は、ＩＣチップ６０及び受動部品７０近傍の機械的強度を高く保つことができる。

切込み部８１は、少なくとも第１〜第５樹脂基材１１〜５１のいずれか一層と、信号用配線１２〜５２のいずれか一層を残すように形成されれば良い。また、切込み部８１の深さは、部品内蔵基板の全体の厚みの１／２以上が望ましい。

次に、図３及び図４を参照して第１の実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法について説明する。図３は部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートであり、図４は製造工程における部品内蔵基板を示す断面図である。

先ず、図４（ａ）に示すように、第１〜第５プリント配線基材１０〜５０、ＩＣチップ６０及び受動部品７０を位置決めし、積層する（図３のステップＳ１０１）。積層時、例えば真空プレス機を用いて、１ｋＰａ以下の減圧雰囲気中にて加熱加圧することで熱圧着させる。熱圧着により、層間の各接着層９や各樹脂基材２１，３１等の硬化と同時に、ビアホールに充填された導電ペーストの硬化及び合金化が行われる。

続いて、図４（ｂ）に示すように、レーザにより第１〜第３プリント配線基材１０〜３０を貫通させることによって切込み部８１を形成する（図３のステップＳ１０２）。なお、ステップＳ１０２においてレーザの代わりにダイシングを用いてもよい。

［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。第２の実施形態に係る部品内蔵基板においては、切込み部８１はプリント配線基材の断片を積層することにより、後工程での切り込み作業を施すこと無く形成されている。切込み部８１と開口部２９，３９ｂの間には、切込み部８１に隣接して第２及び第３樹脂基材２１，３１が設けられている。この点で第２の実施形態は構造的に第１の実施形態と相違する。切込み部８１に隣接する第２及び第３樹脂基材２１，３１は、第１樹脂基材１１と第４樹脂基材４１との間のスペーサとして機能し、部品内蔵基板の機械的強度を高める。これら構造によって、以下で説明する製造工程にしたがって第２の実施形態は製造可能とされる。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果も奏する。

次に、図６及び図７を参照して第２の実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法について説明する。図６は部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートであり、図７は製造工程における部品内蔵基板を示す断面図である。

先ず、図７（ａ）に示すように、第１〜第５プリント配線基材１０〜５０、ＩＣチップ６０及び受動部品７０の位置決めを行う（図６のステップＳ２０１）。このステップＳ２０１において、各第１〜第３プリント配線基材１０〜３０は、断片１０Ａ〜１０Ｅ、２０Ａ〜２０Ｅ、３０Ａ〜３０Ｅに切断されている。そして、断片１０Ａ〜３０Ａ，１０Ｂ〜３０Ｂ，１０Ｃ〜３０Ｃ，１０Ｄ〜３０Ｄ，１０Ｅ〜３０Ｅは所定の間隔をもって配置され、その間隔が切込み部８１となる。なお、断片２０Ｂ，２０Ｄは開口部２９を有する。断片３０Ｃは開口部３９ａを有し、断片３０Ｂ，３０Ｄは開口部３９ｂを有する。

次に、図７（ｂ）に示すように積層する（図６のステップＳ２０２）。このステップＳ２０２においては、第１の実施形態の製造工程のようにダイシングやレーザを用いないので、バリやスミア等が生じない。

［第３の実施形態］
図８は、本発明の第３の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。第３の実施形態に係る部品内蔵基板は、図８に示すように、切込み部８１内に充填された弾性部材８２を有する点で第１の実施形態と相違する。弾性部材８２としては、耐熱性ゴムが好ましく、その耐熱温度は３００℃以上が好ましい。例えば、耐熱性ゴムは、シリコーンゴム又はフッ素ゴム等からなる。弾性部材８２は、例えば１〜１００ＭＰａの弾性率を有する。

弾性部材８２により、部品内蔵基板を屈曲させた後に外力を加えることなく、部品内蔵基板を、外力を与える前の平常状態に戻すことができる。また、例えば、弾性部材８２を常温で硬化する材料により構成すれば、部品内蔵基板の常温時の反りを抑えることができる。なお、第３の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果も奏する。

［第４の実施形態］
図９は、本発明の第４の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。第４の実施形態に係る部品内蔵基板は、図９に示すように、図５で示した第２の実施形態の切込み部８１内に充填された弾性部材８２を有する点で第２の実施形態と相違する。これにより、第４の実施形態は、第２及び第３の実施形態と同様の効果を奏する。

［第５の実施形態］
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。第５の実施形態に係る部品内蔵基板は、図１０に示すように、表裏２種類の切込み部８１ａ、８１ｂを有する点で第１の実施形態と相違する。切込み部８１ａは、第１、第２プリント配線基材１０，２０を貫通するように形成され、切込み部８１ｂは、第４、第５プリント配線基材４０，５０を貫通するように形成される。切込み部８１ａ、８１ｂは、第３プリント配線基材３０を介して、積層方向に対向して形成される。なお、切込み部８１ａ，８１ｂは、ＩＣチップ６０、受動部品７０及び信号用ビア１４，２４，４４，５４の間に設けられる。

上記第１の実施形態は部品内蔵基板の一方向の曲げにのみ対応するものである。これに対して、第５の実施形態は、切込み部８１ａ、８１ｂにより、部品内蔵基板の２方向の曲げに対応することができる。なお、第５の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果も奏する。

［第６の実施形態］
図１１は、本発明の第６の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。第６の実施形態に係る部品内蔵基板は、図１１に示すように、第５の実施の形態と同様に、切込み部８１ａ、８１ｂを有する。但し、第６の実施の形態において、切込み部８１ａ、８１ｂは、第１〜第５プリント配線基材１０〜５０の面方向において異なる位置に形成されている。この点で、第６の実施の形態は第５の実施の形態と異なる。このような第６の実施形態であっても、第５の実施形態と同様の効果を奏する。

［第７の実施形態］
図１２は、本発明の第７の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。第７の実施形態に係る部品内蔵基板は、図１２に示すように、第５の実施形態の切込み部８１ａ、８１ｂに、弾性部材８２を充填したものである。これにより、第７の実施形態は、第３及び第５の実施形態と同様の効果を奏する。

Claims

樹脂基材に配線パターン及びビアが形成された複数のプリント配線基材を、接着層を介して積層方向に積層すると共に電子部品を内蔵してなる部品内蔵基板であって、
前記プリント配線基材及び前記接着層に形成され前記各電子部品の間で前記積層方向及び前記プリント配線基板の面方向に延びる切込み部を有する
ことを特徴とする部品内蔵基板。
前記切込み部内に充填された弾性部材を備える
ことを特徴とする請求項１記載の部品内蔵基板。
前記弾性部材は、耐熱性ゴムである
ことを特徴とする請求項２記載の部品内蔵基板。
前記弾性部材は、シリコーンゴム又はフッ素ゴムからなる
ことを特徴とする請求項２記載の部品内蔵基板。
前記切込み部は、前記複数のプリント配線基材の表裏に形成されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の部品内蔵基板。