JP2014038890A - 配線板及び配線板の製造方法 - Google Patents

配線板及び配線板の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】配線板の強度を向上させる。
【解決手段】コンデンサ70の厚みに比較して、ベース基板20の厚みを大きくする。具体的には、コンデンサ70の厚さを、ベース基板20の厚さに対して、概ね0.5程度となるようにする。これにより、ベース基板20の厚さは、コンデンサ70の厚さの2倍程度となる。したがって、コンデンサ70を収容するベース基板20の厚さが、コンデンサ70と比較して十分に厚くなり、結果的に配線板10の強度が向上する。
【選択図】図1

Description

本発明は、配線板及び配線板の製造方法に関する。
携帯通信端末に代表される小型の電子機器では、電子回路を構成する部品の実装スペースが限られる。このため、電子機器の処理回路や制御回路等は、複数の回路パターンが積層形成される配線板と、この配線板に実装される電子部品によって構成されるのが一般的である。
この種の電子機器に対しては、高機能化、多機能化への要求がますます高まっており、電子機器に用いられる配線板を多層化する技術や、配線板の回路パターンを微細化する技術が種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。
上記特許文献1に開示された配線板では、ベース基板に設けられたキャビティにコンデンサが収容される。このため、基板表面にCPU(Central Processing Unit)等の演算素子や集積回路を実装するスペースを有効に確保することができる。
特開2002−100875号公報
配線板の反りに対する強度や、絶縁信頼性は、配線板の用途に応じて規定される。この種の配線板の強度は、当該配線板に用いられるベース基板の強度に依存する。
また、コンデンサ等の電子部品については改良が進み、近年では、小型で容量の大きなものが開発されている。このため、ベース基板に形成されたキャビティには、ごく薄い電子部品を収容する必要がある。
本発明は、上述の事情の下になされたもので、電子部品を収容するベース基板を備える配線板の強度を向上させることを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る配線板は、
キャビティが形成されたベース基板と、
前記ベース基板のキャビティに収容される電子部品と、
を有し、
前記ベース基板の厚さに対する前記電子部品の厚さの比は、0.3以上で0.7以下である。
本発明の第2の観点に係る配線板の製造方法は、
ベース基板にキャビティを形成することと、
前記キャビティに電子部品を収容することと、
を含み、
前記ベース基板の厚さに対する前記電子部品の厚さの比は、0.3以上で0.7以下である。
本発明によれば、配線板のベース基板に収容される電子部品よりも、ベース基板を相対的に厚くすることができる。このため、配線板の反りを防止して、当該配線板の電気的な信頼性を向上させることが可能となる。
本実施形態に係る配線板の断面図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の製造方法を説明するための図である。 配線板の変形例を示す図である。 配線板の変形例を示す図である。 配線板の変形例を示す図である。
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、説明にあたっては、相互に直交するX軸、Y軸及びZ軸からなる座標系を用いる。
図1は、本実施形態に係る配線板10のXZ断面図である。配線板10は、ベース基板20と、ベース基板20の上面(+Z側の面)に形成されるビルドアップ層11と、ベース基板20の下面(−Z側の面)に形成されるビルドアップ層12とからなる。
ビルドアップ層11は、ベース基板20の上面に形成される導体パターン31と、導体パターン31を覆うようにベース基板20の上面に形成される絶縁層21と、絶縁層21の上面に形成される導体パターン33と、導体パターン33を覆うように絶縁層21の上面に形成されるソルダレジスト層23とからなる。
ビルドアップ層12は、ベース基板20の下面に形成される導体パターン32と、導体パターン32を覆うようにベース基板20の下面に形成される絶縁層22と、絶縁層22の下面に形成される導体パターン34と、導体パターン34を覆うように絶縁層22の下面に形成されるソルダレジスト層24とからなる。
ベース基板20は、厚さが1000μm程度の板材である。このベース基板20は、例えばグラスファイバ、アラミドファイバ等の強化材に、エポキシ樹脂を含浸させることにより形成される。図1に示されるように、このベース基板20には、スルーホール導体用の貫通孔20aと、コンデンサ70が収容されるキャビティ20bが形成される。
貫通孔20aの内部には、スルーホール導体40が形成される。このスルーホール導体40は、銅めっきからなる。
コンデンサ70は、長方形で、厚さが500μm程度のチップコンデンサである。コンデンサ70は、X軸方向両端に形成された一対の電極の上面が、ベース基板20の上面に形成された導体パターン31と同じ高さになるように、キャビティ20bに収容される。この状態のときには、コンデンサ70の上面は、ベース基板20の上面と同一の面内に位置する。本実施形態では、コンデンサ70の厚さをD1(=500μm)とし、ベース基板20の厚さをD2(=1000μm)とすると、厚さの比D1/D2は、概ね0.5程度となる。
導体パターン31は、ベース基板20の上面に形成される。また、導体パターン32は、ベース基板20の下面に形成される。導体パターン31,32それぞれは、厚さが5〜30μmで、所定の形状にパターニングされる。これらの導体パターン31,32は、配線板10の電子回路を構成し、スルーホール導体40によって電気的に接続される。
絶縁層21は、ベース基板20の上面を覆うように形成される。絶縁層21は、例えば硬化したプリプレグからなる。そして、ベース基板20の上面に形成された導体パターン31と、当該絶縁層21の上面に形成された導体パターン33とを電気的に絶縁する。
プリプレグは、例えばグラスファイバ又はアラミドファイバに、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BT樹脂)、イミド樹脂(ポリイミド)、フェノール樹脂、又はアリル化フェニレンエーテル樹脂(A−PPE樹脂)等を含浸させることにより形成される。配線板10では、絶縁層21の厚さは、10〜60μmである。
絶縁層21には、複数のビアホール21aが形成される。ビアホール21aの内部には、ビア導体33aが形成される。このビア導体33aは、銅めっきからなる。
絶縁層22は、ベース基板20の下面を覆うように形成される。絶縁層22は、絶縁層21と同様に、例えば硬化したプリプレグからなる。そして、ベース基板20の下面に形成された導体パターン32と、当該絶縁層22の下面に形成された導体パターン34とを電気的に絶縁する。この絶縁層22の厚さは、絶縁層21と同様に、10〜60μmである。
絶縁層22には、複数のビアホール22aが形成される。ビアホール22aの内部には、ビア導体34aが形成される。このビア導体34aは、銅めっきからなる。
導体パターン33は、絶縁層21の上面に形成される。また、導体パターン34は、絶縁層22の下面に形成される。導体パターン33,34それぞれは、厚さが5〜20μmで、所定の形状にパターニングされる。そして、導体パターン33は、絶縁層21に形成されたビア導体33aによって、導体パターン31、及びコンデンサ70と電気的に接続される。また、導体パターン34は、絶縁層22に形成されたビア導体34aによって、導体パターン32と電気的に接続される。
ソルダレジスト層23は、絶縁層21を覆うように形成される。また、ソルダレジスト層24は、絶縁層22を覆うように形成される。ソルダレジスト層23,24それぞれは、例えばアクリル−エポキシ系樹脂を用いた感光性樹脂、エポキシ樹脂を主体とした熱硬化性樹脂、又は紫外線硬化性の樹脂等からなる。
ソルダレジスト層23には、配線板10に実装される電子部品と導体パターン33とを接続するための複数の開口23aが形成される。そして、開口23aの内部には、導体パターン33の表面を被覆するニッケルめっき膜と金メッキ膜からなる2層構造の半田接続層51が形成される。配線板10に実装される電子部品の端子は、半田接続層51に半田53を介して接続される。
同様に、ソルダレジスト層24には、複数の開口24aが形成される。そして、開口24aの内部には、導体パターン34の表面を被覆するための、ニッケルめっき膜と金メッキ膜からなる2層構造の半田接続層52が形成される。配線板10に実装される電子部品の端子は、半田接続層52に半田54を介して接続される。
上述のように構成された配線板10に対しては、主として上面にIC等の集積回路が実装される。
次に、配線板10の製造方法について説明する。
まず、図2に示されるように、ベース基板20と、当該ベース基板20の上面及び下面にそれぞれ貼り付けられた銅箔202,201からなる銅張積層板200を準備する。
次に、図3に示されるように、銅張積層板200に、ドリル等を用いて、貫通孔20aを形成する。
次に、例えば、パラジウム(Pd)を主成分とする触媒を、銅張積層板200の表面、及び貫通孔20aの内壁に付与する。その後、銅張積層板200に、無電解銅めっきを施す。これにより、図4に示されるように、銅張積層板200の表面、及び貫通孔20aの内壁に、シード層としての無電解めっき膜203が形成される。
次に、無電解めっき膜203が形成された銅張積層板200に、電解銅めっきを施す。これにより、図5に示されるように、銅張積層板200の表面にめっき膜204が形成され、貫通孔20aの内部にスルーホール導体40が形成される。
次に、テンティング法などを実施して、銅箔202,201、及びめっき膜204をパターニングする。これにより、図6に示されるように、銅箔201及びめっき膜204からなる導体パターン31、及び銅箔202及びめっき膜204からなる導体パターン32が形成される。
次に、例えばルータ等を用いて、図7に示されるように、ベース基板20にキャビティ20bを形成する。そして、銅張積層板200の下面側に粘着シート101を貼り付ける。
次に、図8に示されるように、キャビティ20bにコンデンサ70を収容する。
次に、図9に示されるように、銅張積層板200の上面に、熱硬化性樹脂からなるフィルム222を配置する。そして、フィルム222にラミネート処理を行い、銅張積層板200にフィルム222を圧着する。これにより、図10に示されるように、ベース基板20の上面に、導体パターン32を覆う絶縁層22が形成される。また、ベース基板20に形成されたキャビティ20bには、フィルム222を構成する樹脂と、ベース基板20から滲み出た樹脂が充填される。
次に、図11に示されるように、絶縁層22が形成された銅張積層板200を上下反転させる。
次に、銅張積層板200の上面側に貼り付けられた粘着シート101を剥離して、図12に示されるように、銅張積層板200の上面に、熱硬化性樹脂からなるフィルム221を配置する。そして、フィルム221にラミネート処理を行い、銅張積層板200にフィルム221を圧着する。これにより、図13に示されるように、ベース基板20の上面に、導体パターン31を覆う絶縁層21が形成される。また、ベース基板20に形成されたキャビティ20bには、フィルム221を構成する樹脂と、ベース基板20から滲み出た樹脂が充填される。
次に、絶縁層21及び絶縁層22それぞれにレーザ光を照射して、図14に示されるように、外側に向かって内径が大きくなるビアホール21a,22aを形成する。そして、ビアホール21a,22aの内部に残留するスミアを除去するためのデスミア処理を行う。
次に、銅張積層板200を、Pd等を主成分とする触媒に浸漬する。これにより、絶縁層21,22の表面に触媒が付着する。続いて、銅張積層板200を、無電解銅めっき液に浸漬する。これにより、図15に示されるように、絶縁層21の表面、及びビアホール21aの内壁に、無電解めっき膜205が形成される。また、絶縁層22の表面、及びビアホール22aの内壁に、無電解めっき膜206が形成される。
次に、無電解めっき膜205,206の表面それぞれに、感光性ドライフィルムをラミネートする。そして、感光性ドライフィルムに、それぞれ所定のパターンが形成されたマスクフィルムを密着させた後に、感光性ドライフィルムを紫外線で露光する。続いて、感光性ドライフィルムに対して、アルカリ水溶液を用いた現像を行う。これにより、図16に示されるように、感光性ドライフィルムに、導体パターン33,34が形成される部分が露出する開口301a,302aが設けられる。この感光性ドライフィルムは、めっきレジスト301,302を構成する。
次に、めっきレジスト301,302を水洗いし、乾燥させる。そして、めっきレジスト301,302の開口301a,302aから露出する無電解めっき膜205に電解銅めっきを施す。これにより、図17に示されるように、めっきレジスト301,302それぞれから露出しためっき膜207,208が形成される。
次に、めっきレジスト301,302を除去する。そして、めっきレジスト301,302に覆われていた無電解めっき膜205,206を、エッチングすることにより除去する。これにより、図18に示されるように、絶縁層21の表面に導体パターン33が形成され、ビアホール21aにビア導体33aが形成される。また、絶縁層22の表面に導体パターン34が形成され、ビアホール22aにビア導体34aが形成される。
次に、図19に示されるように、導体パターン33及び導体パターン34を覆うように、絶縁層21上及び絶縁層22上にそれぞれソルダレジスト層23,24を形成する。
次に、図20に示されるように、ソルダレジスト層23に開口23aを形成し、導体パターン33の一部を露出させる。さらに、ソルダレジスト層24に開口24aを形成し、導体パターン34の一部を露出させる。
次に、開口23a,24aから露出する導体パターン33,34の表面に、無電解Ni/Pd/Auめっき処理を施す。これにより、図21に示されるように、ソルダレジスト層23の開口23aから露出する導体パターン33の表面に、半田接続層51が形成される。また、ソルダレジスト層24の開口24aから露出する導体パターン34の表面に、半田接続層52が形成される。
次に、半田接続層51,52に半田53,54を塗布する。これにより、図1に示される配線板10が完成する。
以上説明したように、本実施形態に係る配線板10では、コンデンサ70の厚みに比べて、ベース基板20の厚みが比較的大きい。具体的には、コンデンサ70の厚さをD1、ベース基板20の厚さをD2とすると、厚さの比D1/D2は、概ね0.5程度となる。このため、ベース基板20の厚さは、コンデンサ70の厚さの2倍程度となる。したがって、コンデンサ70を収容するベース基板20の厚さが、コンデンサ70と比較して十分に厚くなり、結果的に配線板10の強度が向上する。
本実施形態に係る配線板10では、図1に示されるように、コンデンサ70が、ベース基板20の上面に近く、ベース基板20の下面から遠くなるようにオフセットした状態で配置されている。このため、配線板10の反る向きが一義的に決まる。これにより、配線板10の反る方向を考慮した部品の実装が可能となる。
例えば、ベース基板に形成されたキャビティに、当該ベース基板の厚さと同等の厚さの電子部品を収容した場合には、キャビティに充填される樹脂の量が、電子部品の上面側と下面側で、ほぼ等しくなる。この場合には、配線板が、上面が凸になるように反るか、又は、下面が凸になるように反るかは、配線板の個体差や製造条件によってまちまちになる。
一方、図1に示されるように、ベース基板20に形成されたキャビティ20bに収容されたコンデンサ70が上面側にオフセットしている場合には、配線板10の温度が外気温に等しい常温である場合には、上面が凸になるように反り、配線板10の温度が上昇するに従って徐々に反りが解消されることがわかっている。このため、本実施形態に係る配線板10については、主として上面が凸になるように反ることを予測することができる。したがって、予測結果に応じて配線板10に部品を実装することで、配線板10に対する実装精度を向上させることができる。その結果、配線板10と当該配線板10に実装される部品からなる製品の信頼性を向上させることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、コンデンサ70の厚さをD1、ベース基板20の厚さをD2としたときの厚さの比D1/D2が0.5程度となる場合について説明した。これに限らず、厚さの比D1/D2は、0.3以上で0.7以上であればよい。
上記実施形態では、コンデンサ70の上面とベース基板20の上面とが同一の面内に位置する場合について説明した。これに限らず、コンデンサ70は、コンデンサ70からベース基板20の上面までの距離が、コンデンサ70からベース基板20の下面までの距離よりも小さくなるように配置されていればよい。
この場合にも、配線板10が、上面が凸となるように反ることを予測することができる。したがって、予測結果に応じて配線板10に部品を実装することで、同様に、配線板10に対する実装精度を向上させることができる。
また、上記実施形態では、コンデンサ70の上面とベース基板20の上面とが同一の面内に位置する場合について説明した。これに限らず、コンデンサ70の下面とベース基板20の下面とが同一の面内に位置することとしてもよい。或いは、コンデンサ70は、コンデンサ70からベース基板20の下面までの距離が、コンデンサ70からベース基板20の上面までの距離よりも小さくなるように配置されてもよい。
要するに、ベース基板20に形成されたキャビティ20bに配置されるコンデンサ70は、ベース基板20の上面側或いは下面側にオフセットされた状態で配置されていればよい。この場合には、配線板10が、上面が凸となるように反るか、或いは下面が凸となるように反るかを予測することができる。したがって、予測結果に応じて配線板10に部品を実装することで、同様に、配線板10に対する実装精度を向上させることができる。
上記実施形態では、ベース基板20のキャビティ20bにコンデンサ70が収容される場合について説明した。これに限らず、ベース基板20のキャビティ20bには、リアクトル60等のコンデンサ以外の電子部品が収容されることとしてもよい。
上記実施形態では、ベース基板20に1つのコンデンサ70が収容される場合について説明した。これに限らず、一例として図22に示されるように、ベース基板20に複数のキャビティ20b,20cを設け、一方のキャビティ20bにコンデンサ70を収容し、他方のキャビティ20cにリアクトル60等の電子部品を収容することとしてもよい。また、ベース基板20に、3つ以上のキャビティを形成し、コンデンサ70や、このコンデンサ70とは別の複数の電子部品を収容することとしてもよい。
上記実施形態では、ベース基板20の上面に導体パターン31が形成され、ベース基板20の下面に導体パターン32が形成される場合について説明した。これに限らず、一例として23に示されるように、キャビティ20b,20cにコンデンサ70,71を収容する場合には、ベース基板20の上面及び下面のうちのいずれか一方の面にのみ導体パターンを形成し、他方には絶縁層を形成することとしてもよい。
本実施形態では、図1に示されるように、ベース基板20の上面に導体パターン31,33と絶縁層21が積層され、ベース基板20の下面に導体パターン32,34と絶縁層22が積層される場合について説明した。これに限らず、図24に示されるように、ベース基板20の上面に、3以上の導体パターン31,33,35,37と、2以上の絶縁層21,25,27が形成され、ベース基板20の下面に、3以上の導体パターン32,34,36,38と、2以上の絶縁層22,26,28が形成されることとしてもよい。
無電解めっきの材料として、ニッケルや、チタン、クロム等を採用してもよい。無電解めっき以外に、PVD膜やCVD膜を用いることもできる。PVD膜やCVD膜の場合、触媒は不要である。
同様に、電解めっき膜の材料として、ニッケルや、チタン、クロム等を採用してもよい。
めっきとは、金属や樹脂などの表面に層状に導体(例えば金属)を析出させることと、析出した導体(例えば金属層)をいう。また、めっきには、電解めっきや無電解めっき等の湿式めっきのほか、PVD(Physical Vapor Deposition)やCVD(Chemical Vapor Deposition)等の乾式めっきも含まれる。
導体パターン31〜38の形成方法、パターニング方法は限定されるものではなく、セミアディティブ法、サブトラクティブ法などを、配線板10の用途に応じて適宜選択することができる。
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
10 配線板
11,12 ビルドアップ層
20 ベース基板
20a 貫通孔
20b キャビティ
20c キャビティ
21,22,25〜28 絶縁層
21a ビアホール
22a ビアホール
23,24 ソルダレジスト層
23a,24a 開口
31〜38 導体パターン
33a,34a ビア導体
40 スルーホール導体
51,52 半田接続層
53,54 半田
60 リアクトル
70,71 コンデンサ
101 粘着シート
200 銅張積層板
201,202 銅箔
203,205,206 無電解めっき膜
204,207,208 めっき膜
221,222 フィルム
301,302 めっきレジスト
301a,302a 開口
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る配線板は、
キャビティが形成されたベース基板と、
前記ベース基板のキャビティに収容される電子部品と、
を有し、
前記ベース基板の厚さに対する前記電子部品の厚さの比は、0.3以上で0.7以下であり、
前記電子部品は、前記ベース基板の第1面との距離が、前記第1面とは異なる第2面との距離よりも小さくなるように配置される。
本発明の第2の観点に係る配線板の製造方法は、
ベース基板にキャビティを形成することと、
前記キャビティに電子部品を、前記電子部品と前記ベース基板の第1面との距離が、前記電子部品と前記第1面とは異なる第2面との距離よりも小さくなるように、収容することと、
を含み、
前記ベース基板の厚さに対する前記電子部品の厚さの比は、0.3以上で0.7以下である。

Claims (9)

  1. キャビティが形成されたベース基板と、
    前記ベース基板のキャビティに収容される電子部品と、
    を有し、
    前記ベース基板の厚さに対する前記電子部品の厚さの比は、0.3以上で0.7以下である配線板。
  2. 前記電子部品は、前記ベース基板の第1面との距離が、前記第1面とは異なる第2面との距離よりも小さくなるように配置される請求項1に記載の配線板。
  3. 前記電子部品の一側の面と、前記ベース基板の第1面とは、同一の面内に位置する請求項2に記載の配線板。
  4. 前記ベース基板の第1面側に、集積回路が実装される請求項2又は3に記載の配線板。
  5. 前記電子部品は、コンデンサである請求項1乃至4のいずれか一項に記載の配線板。
  6. 前記ベース基板には、前記電子部品が収容されるキャビティが複数形成され、
    前記キャビティには、前記電子部品と、前記ベース基板とほぼ同じ厚さの他の電子部品が収容される請求項1乃至5のいずれか一項に記載の配線板。
  7. 前記ベース基板の前記第1面側及び、前記第2面側には、導体層と絶縁層とが交互に積層される請求項2乃至6のいずれか一項に記載の配線板。
  8. 前記ベース基板の前記第1面及び前記第2面のうちの少なくとも一方の面上には、前記キャビティを覆う絶縁層が形成される請求項2乃至7のいずれか一項に記載の配線板。
  9. ベース基板にキャビティを形成することと、
    前記キャビティに電子部品を収容することと、
    を含み、
    前記ベース基板の厚さに対する前記電子部品の厚さの比は、0.3以上で0.7以下である配線板の製造方法。
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