JP2017108033A

JP2017108033A - 配線基板及びその製造方法

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Publication number: JP2017108033A
Application number: JP2015241763A
Authority: JP
Inventors: 通昌高橋; Michimasa Takahashi; 勝敏北川; Katsutoshi Kitagawa
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2017-06-15

Abstract

【課題】試作コストを低減することができる配線基板の提供を目的とする。【解決手段】本発明の配線基板１０は、第１絶縁層１６と、第１絶縁層１６に積層される第２絶縁層１５と、第１絶縁層１６を貫通する第１貫通孔１６Ｈと、第１貫通孔１６Ｈに嵌合されかつ、第２絶縁層１５に接着されている平面（Ｆ面１４Ｆ）を有する金属ブロック１４と、第２絶縁層１５を貫通し、金属ブロック１４の平面（Ｆ面１４Ｆ）の一部に重なる第２貫通孔１５Ｈと、第２絶縁層１５のうち第１絶縁層１６の反対側に積層されている配線パターン１２と、第２貫通孔１５Ｈに収容されて金属ブロック１４と配線パターン１２とを接続しているめっき接続部２０と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁層の貫通孔に金属ブロックが嵌合されている配線基板及びその製造方法に関する。

従来、この種の配線基板として、絶縁層への金属ブロックの嵌合に金型を用いているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１８７４７７号公報（段落［００２０］、［００２１］、図２）

上述した従来の配線基板においては、例えば、金属ブロックの大きさが異なるものを数種類試作する際に、その都度金型を作成する必要があり、コストがかかるという問題が考えられる。

本発明に係る配線基板は、第１絶縁層と、前記第１絶縁層に積層される第２絶縁層と、
前記第１絶縁層を貫通する第１貫通孔と、前記第１貫通孔に嵌合されかつ、前記第２絶縁層に接着されている平面を有する金属ブロックと、前記第２絶縁層を貫通し、前記金属ブロックの前記平面の一部に重なる第２貫通孔と、前記第２絶縁層のうち前記第１絶縁層の反対側に積層されている配線パターンと、前記第２貫通孔に収容されて前記金属ブロックと前記配線パターンとを接続しているめっき接続部と、電子部品が実装されるための電子部品実装部と、を有し、１つの前記電子部品が実装されるための１つの前記電子部品実装部は、複数の前記金属ブロックの上にそれぞれ形成されて前記電子部品と接続される電子部品接続部を複数有し、複数の前記金属ブロックと接続されている配線基板である。

本発明の一実施形態に係る配線基板の側断面図配線基板の製造工程を示す側断面図配線基板の製造工程を示す側断面図配線基板の製造工程を示す側断面図配線基板の製造工程を示す側断面図配線基板の製造工程を示す側断面図配線基板の使用例を示す側断面図変形例に係る配線基板の使用例を示す側断面図変形例に係る配線基板の使用例を示す側断面図

以下、本発明の一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の配線基板１０では、絶縁性部材からなると共に可撓性を有する絶縁基板１１の表裏の両面上に、配線パターン１２，１２が形成されている。

配線パターン１２は、絶縁基板１１上に設けられている銅箔層１８（本発明の「金属箔層」に相当する）と、銅箔層１８上の銅めっき層１９（本発明の「金属めっき層」に相当する）とを有している。表裏の配線パターン１２，１２上には、カバーレイ２５，２５がそれぞれ積層されている。また、絶縁基板１１の表側の面であるＦ面１１Ｆ側のカバーレイ２５には、複数のパッド用孔２５Ｈが形成され、配線パターン１２のうちパッド用孔２５Ｈから露出した部分がパッド２６（本発明の「電子部品接続部」に相当する）になっている。

ここで、本実施形態の配線基板１０では、絶縁基板１１が、第１絶縁層１６と、第１絶縁層１６の表裏の両側にそれぞれ積層される第２絶縁層１５，１５と、からなる３層構造をなしている。配線パターン１２，１２は、これらのうち２つの第２絶縁層１５，１５の上面にそれぞれ形成されている。なお、この明細書中において、単に「上」側というときは、第１絶縁層１６を基準として外側を指す。つまり、第１絶縁層１６の表側の面であるＦ面１６Ｆ側では「上」側が図１における上方となり、第１絶縁層１６の裏側の面であるＢ面１６Ｂでは「上」側が図１における下方となる。また、２つの第２絶縁層１５，１５のうち、第１絶縁層１６のＦ面１６Ｆ側の第２絶縁層１５を、適宜、Ｆ面側第２絶縁層１５Ａといい、第１絶縁層１６のＢ面１６Ｂ側の第２絶縁層１５を、適宜、Ｂ面側第２絶縁層１５Ｂという。

図１に示すように、第１絶縁層１６には、第１貫通孔１６Ｈが設けられていて、第２絶縁層１５，１５には、第２貫通孔１５Ｈ，１５Ｈが設けられている。表裏の第２絶縁層１５，１５の第２貫通孔１５Ｈ，１５Ｈは、互いに略同じ大きさをなして略同軸上に並ぶと共に、第１絶縁層１６の第１貫通孔の外縁部より内側に重なっている。

そして、第１絶縁層１６の第１貫通孔１６Ｈには、例えば銅製の金属ブロック１４が隙間なく嵌合されている。金属ブロック１４の表裏の両面は、第２貫通孔１５Ｈ，１５Ｈ内に露出すると共に、第２貫通孔１５Ｈの開口縁全体に重なっていて、第２絶縁層に面当接した状態に接着されている。

また、Ｆ面側第２絶縁層１５Ａと金属ブロック１４とを接着する接着材と、Ｆ面側第２絶縁層１５Ａと第１絶縁層１６とを接着する接着材と、は別体であるのに対し、Ｂ面側第２絶縁層１５Ｂと金属ブロック１４とを接着する接着材と、Ｂ面側第２絶縁層１５Ｂと第１絶縁層１６とを接着する接着材と、は一体となっている。なお、金属ブロック１４のＦ面１４Ｆが、本発明の「平面」に相当する。

第２貫通孔１５Ｈ内には、銅めっきが施されていて、金属ブロック１４に接続するめっき接続部２０が形成されている。めっき接続部２０は、配線パターン１２における銅めっき層１９と一体に形成されている。このめっき接続部２０によって、金属ブロック１４と表裏の配線パターン１２，１２との間が接続されると共に、めっき接続部２０と金属ブロック１４とによって、表裏の配線パターン１２，１２同士の間が接続されている。なお、上述したパッド２６は、金属ブロック１４の上方領域に配され、配線パターン１２，１２のうちパッド用孔２５Ｈから露出した部分とめっき接続部２０のうちパッド用孔２５Ｈから露出した部分とから構成されている。めっき接続部２０のうちパッド用孔２５Ｈから露出した部分の上面は配線パターン１２のうちパッド用孔２５Ｈから露出した部分の上面よりも低くなっていて、これにより、パッド２６に凹部２６Ａが形成されている。

本実施形態の配線基板１０は、以下のようにして製造される。
（１）図２（Ａ）に示すように、Ｆ面側第２絶縁層１５Ａとして、ポリイミド樹脂からなる可撓性の第２絶縁性基材３０のＦ面３０Ｆに、銅箔３１（本発明の「金属箔」に相当する）がラミネートされているものが用意される。

（２）図２（Ｂ）に示すように、第２絶縁性基材３０にＣＯ２レーザが照射されて、第２貫通孔１５Ｈが形成される。

（３）図２（Ｃ）に示すように、第２絶縁性基材３０のＢ面３０Ｂに、金属板５０が接着される。

（４）図３（Ａ）に示すように、金属板５０のＢ面５０Ｂにエッチングレジスト５１が形成される。

（５）エッチングが行われ、図３（Ｂ）に示すように、金属板５０のうちエッチングレジスト５１から露出している部分が除去される。

（６）エッチングレジスト５１が剥離され、図３（Ｃ）に示すように、金属ブロック１４が形成される。金属ブロック１４は、第２絶縁性基材３０の第２貫通孔１５Ｈの開口縁全体に重なった状態で接着されている。なお、金属ブロック１４が接着されている状態の第２絶縁性基材３０が本発明の「金属ブロック有りの第２絶縁層」に相当する。

（７）図４（Ａ）に示すように、第１絶縁層１６として、ポリイミド樹脂からなる可撓性の第１絶縁性基材３５が用意される。

（８）図４（Ｂ）に示すように、第１絶縁性基材３５にＣＯ２レーザが照射されて、第１貫通孔１６Ｈが形成される。第１貫通孔１６Ｈの断面形状は、金属ブロック１４の断面形状と略同じか、金属ブロック１４の断面形状よりも僅かに小さくなっている。

（９）Ｂ面側第２絶縁層１５Ｂとして、銅箔３１がラミネートされ、第２貫通孔１５Ｈが形成されかつ金属ブロック１４が接着されていない第２絶縁性基材３０（本発明の「金属ブロック無しの第２絶縁層」に相当する）が用意される。そして、図４（Ｃ）に示すように、第１絶縁性基材３５のＦ面３５Ｆ側に、接着剤を介して、Ｆ面側第２絶縁層１５Ａとしての、金属ブロック１４付きの第２絶縁性基材３０が重ねられると共に、Ｂ面３５Ｂ側に、接着剤を介して、Ｂ面側第２絶縁層１５Ｂとしての第２絶縁性基材３０が重ねられてプレスされる。これにより、第１絶縁層１６と、Ｆ面側及びＢ面側の第２絶縁層１５Ａ，１５Ｂとからなる絶縁基板１１が得られると共に、金属ブロック１４が第１絶縁層１６の第１貫通孔１６Ｈに圧入されて隙間なく嵌合する。

（１０）無電解めっき処理が行われ、Ｆ面側及びＢ面側の第２絶縁層１５Ａ，１５Ｂ上の銅箔３１，３１上と、金属ブロック１４の上面、第２貫通孔１５Ｈ，１５Ｈ内に図示しない無電解めっき膜が形成される。

（１１）電解めっき処理が行われ、図５（Ａ）に示すように、無電解めっき膜（図示せず）上に銅めっき膜３４（本発明の「金属めっき膜」に相当する）が形成される。これにより、銅箔３１，３１上に銅めっきが施されると共に、第２貫通孔１５Ｈ，１５Ｈ内に銅めっきが充填される。

（１２）図５（Ｂ）に示すように、銅めっき膜３４上にエッチングレジスト３７が形成される。

（１３）エッチングが行われ、図６（Ａ）に示すように、銅めっき膜３４、無電解めっき膜及び銅箔３１のうちエッチングレジスト３７から露出している部分が除去される。

（１４）エッチングレジストが剥離され、図６（Ｂ）に示すように、残された銅箔３１、無電解めっき膜及び銅めっき膜３４から、銅箔層１８と銅めっき層１９とを有する配線パターン１２が形成されると共に、第２貫通孔１５Ｈ，１５Ｈ内に充填されている銅めっきにより、配線パターン１２と金属ブロック１４とを接続するめっき接続部２０が形成される。

（１５）絶縁基板１１の表裏の配線パターン１２，１２上にカバーレイ２５，２５が積層される。なお、Ｆ面１１Ｆ側のカバーレイ２５には、予めパッド用孔２５Ｈが形成されていて、配線パターン１２及びめっき接続部２０のうちパッド用孔２５Ｈから露出している部分がパッド２６となる。以上で図１に示される配線基板１０が完成する。

本実施形態の配線基板１０の構造及び製造方法に関する説明は以上である。次に配線基板１０の使用例と作用効果とを説明する。本実施形態の配線基板１０は、例えば、図７に示すように、パッド２６上に半田バンプ２８が形成されて、その上にＬＥＤ８０等が搭載されて半田付けされることで使用される。なお、ＬＥＤ８０と接続されている２つのパッド２６，２６から本発明の電子部品実装部２９が構成されている。

本実施形態の配線基板１０では、絶縁基板１１に金属ブロック１４が嵌合されているので、ＬＥＤ８０がめっき接続部２０を介してこの金属ブロック１４に接続されることで、ＬＥＤ８０からの放熱が効率よく行われ、ＬＥＤ８０における不具合の発生が防がれる。また、１つのＬＥＤ８０に対して２つの金属ブロック１４，１４が接続される（即ち、１つの電子部品実装部２９に対して２つの金属ブロック１４，１４が接続されている）ので、ＬＥＤ８０からの放熱がより効率よく行われる。

ところで、従来の配線基板では、金属ブロックの嵌合が金型を用いて行われていたが、従来の配線基板では、例えば、金属ブロックの大きさが異なるものを数種類試作する際に、その都度金型を作成する必要があり、コストがかかるという問題が考えられる。

これに対して、本実施形態の配線基板１０では、金属ブロック１４が、金属板５０をエッチングすることにより形成され、かつ、Ｆ面側第２絶縁層１５Ａとしての第２絶縁性基材３０に接着された状態で第１絶縁層１６に嵌合されるので、所望する金属ブロック１４に合わせて金型を作成する必要がなく、コストを削減することができる。また、金属ブロック１４の形成が金属板５０をＦ面側第２絶縁層１５Ａとしての第２絶縁性基材３０に貼り合わせた状態で行われるので、複数の金属ブロック１４を一度に形成することができ、それらの第１絶縁層１６への嵌合も一度に行うことができる。また、それら金属ブロック１４は、形成されると同時にＦ面側第２絶縁層１５Ａとしての第２絶縁性基材３０に位置決めされるため、第１貫通孔１６Ｈへの圧入がスムーズとなる。

また、本実施形態では、金属ブロック１４を、その上面が第２絶縁層１５に面当接するように構成されているため、上述したように金属ブロック１４をＦ面側第２絶縁層１５Ａとしての第２絶縁性基材３０に接着した状態で第１絶縁層１６の第１貫通孔１６Ｈに嵌合させるという製造方法を実施することができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記実施形態では、配線パターン１２が、絶縁基板１１の表裏に形成されていたが、表側又は裏側の一方のみに形成されていてもよい。

（２）上記実施形態では、配線パターン１２が、絶縁基板１１の表裏に１層ずつ形成されていたが、絶縁樹脂層を挟んで複数層ずつ形成されていてもよい。

（３）上記実施形態では、パッド２６上に実装される電子部品がＬＥＤ８０であったが、パワー半導体等であってもよい。

（４）上記実施形態では、配線基板１０の裏側にパッド２６が形成されていなかったが、図８に示すように、裏側にもパッド２６を形成し、例えば、金属板９０と接続する構成であってもよい。この場合、金属ブロック１４の熱が金属板９０に排熱されるため、ＬＥＤ８０の放熱がより効果的に行われる。

（５）上記実施形態では、第１絶縁層１６上に配線パターンが形成されていなかったが、第１絶縁層１６上に配線パターンが形成されていてもよい。

（６）図９に示すように、配線基板１０のパッド２６とＬＥＤ８０とをワイヤボンディングにより接続してもよい。

（７）上記実施形態では、金属ブロック１４が銅製であったが、これに限られるものではなく、例えば、銅にモリブデンやタングステンを混ぜたものや、アルミニウム等であってもよい。

１０配線基板
１２配線パターン
１４金属ブロック
１５第２絶縁層
１５ＡＦ面側第２絶縁層
１５Ｈ第２貫通孔
１６第１絶縁層
１６Ｈ第１貫通孔
１８銅箔層（金属箔層）
１９銅めっき層（金属めっき層）
２０めっき接続部
２６パッド（電子部品接続部）
２６Ａ凹部
３０第２絶縁性基材
３１銅箔
３４銅めっき膜（金属めっき膜）
３５第１絶縁性基材
３７エッチングレジスト
５０金属板
５１エッチングレジスト
８０ＬＥＤ（電子部品）

Claims

第１絶縁層と、
前記第１絶縁層に積層される第２絶縁層と、
前記第１絶縁層を貫通する第１貫通孔と、
前記第１貫通孔に嵌合されかつ、前記第２絶縁層に接着されている平面を有する金属ブロックと、
前記第２絶縁層を貫通し、前記金属ブロックの前記平面の一部に重なる第２貫通孔と、
前記第２絶縁層のうち前記第１絶縁層の反対側に積層されている配線パターンと、
前記第２貫通孔に収容されて前記金属ブロックと前記配線パターンとを接続しているめっき接続部と、
電子部品が実装されるための電子部品実装部と、を有し、
１つの前記電子部品が実装されるための１つの前記電子部品実装部は、複数の前記金属ブロックの上にそれぞれ形成されて前記電子部品と接続される電子部品接続部を複数有し、複数の前記金属ブロックと接続されている配線基板。
請求項１に記載の配線基板であって、
前記金属ブロックは、前記第１貫通孔に隙間無く嵌合されている。
請求項１又は２に記載の配線基板であって、
前記第２絶縁層は、前記第１絶縁層の表裏の両側にそれぞれ積層され、
前記金属ブロックは、表裏の前記第２絶縁層に接着され、
前記表裏の両側の第２絶縁層の前記配線パターンが前記めっき接続部により前記金属ブロックに接続されている。
請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載の配線基板であって、
前記第２貫通孔は前記第１貫通孔の外縁部より内側に重なり、
前記金属ブロックの前記平面は、前記第２貫通孔の開口縁全体に重なっている。
請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載の配線基板であって、
前記第１及び第２の絶縁層は、可撓性を有している。
請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載の配線基板であって、
前記配線パターンは、金属箔層と、前記金属箔層上に設けられている金属めっき層と、を有し、
前記金属めっき層と前記めっき接続部とは一体に形成されている。
請求項１乃至６の何れか１の請求項に記載の配線基板であって、
前記電子部品実装部には凹部が形成されている。
第１絶縁層に第１貫通孔を形成すること、
第２絶縁層に第２貫通孔を形成することと、
前記第２絶縁層に前記第２貫通孔の少なくとも一部に重なるように金属ブロックを接着することによって、金属ブロック有りの前記第２絶縁層を形成することと、
前記第１絶縁層の表裏の一方の面に前記金属ブロック有りの第２絶縁層を積層して前記金属ブロックを前記第１貫通孔に嵌合することと、
前記第２絶縁層のうち前記第１絶縁層の反対側に配線パターンを形成することと、
前記第２貫通孔に、前記金属ブロックと前記配線パターンとを接続するめっき接続部を形成することと、を含む配線基板の製造方法。
請求項８に記載の配線基板の製造方法であって、
さらに、他の前記第２絶縁層に前記第２貫通孔を形成することによって、金属ブロック無しの前記第２絶縁層を形成することと、
前記第１絶縁層の表裏の他方の面に、前記金属ブロック無しの第２絶縁層を、前記第２貫通孔が前記金属ブロックの一部に重なるように積層し、その第２絶縁層に対して前記配線パターンの形成と、前記めっき接続部の形成とを行うことと、を含む。
請求項８又は９に記載の配線基板の製造方法であって、
前記金属ブロックを前記第２絶縁層における前記第２貫通孔の開口縁全体に接着させて、
前記第２貫通孔を前記第１貫通孔の外縁部より内側に重ねる。
請求項８乃至１０の何れか１の請求項に記載の配線基板の製造方法であって、
前記第１及び第２の絶縁層を、可撓性部材により構成する。
請求項８乃至１１の何れか１の請求項に記載の配線基板の製造方法であって、
前記配線パターンの形成を、
金属箔が設けられている前記第２絶縁層を用意することと、
前記第２絶縁層に対して、前記第１絶縁層に積層された後に前記金属箔の上から金属めっき膜を形成することと、
前記金属めっき膜と前記金属箔とをエッチングすることと、により行うと共に、
前記めっき接続部を、前記第２貫通孔に充填されている前記金属めっき膜により構成する。
請求項８乃至１２の何れか１の請求項に記載の配線基板の製造方法であって、
複数の前記金属ブロックの上に、電子部品と接続するための電子部品接続部をそれぞれ形成する。
請求項１３に記載の配線基板の製造方法であって、
複数の前記電子部品接続部から１つの電子部品が実装される１つの電子部品実装部を構成し、１つの前記電子部品実装部を複数の前記金属ブロックと接続する。
請求項１３又は１４に記載の配線基板の製造方法であって、
前記電子部品実装部に、凹部を形成する。
請求項９乃至１５の何れか１の請求項に記載の配線基板の製造方法であって、
前記金属ブロックを、前記第２絶縁層に金属板を張り付けることと、前記金属板をエッチングすることと、により形成する。