JP2017126740A - プリント回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、薄型化・小型化が要求されている基板内に電子部品を内蔵するプリント回路基板において、アンダーフィル工程が容易なプリント配線基板を提供する。【解決手段】本発明のプリント回路基板は、第１絶縁層１０と、第１絶縁層に形成された回路パターン２０と、第１絶縁層上に形成され、一面に電子素子１の収容溝が形成された第２絶縁層３０と、を有する。第２絶縁層には収容溝３５と連通され、第２絶縁層の一面に開口された注入溝３６が形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、プリント回路基板に関する。

近年、携帯電話を初めとしてＩＴ分野の電子機器が薄型化されると共に小型化されつつあり、当該薄型化や小型化を実現するための技術的要求に対応してＩＣ、能動素子または受動素子等の電子部品を基板内に挿入する技術が求められている。このような需要に応えるため、近年においては、多様な方式により基板内に部品を内蔵する技術が開発されている。

アメリカ登録特許第７８８６４３３号公報

一方、基板に部品が内蔵されることにより、アンダーフィル工程が難しくなり、アンダーフィル工程の実施のために、基板に大きな溝を形成しなければならなくなるという問題点があった。

本発明の一実施例に係るプリント回路基板は、第１絶縁層と、上記第１絶縁層に形成された回路パターンと、上記第１絶縁層上に形成され、一面に電子素子の収容溝が形成された第２絶縁層と、を含み、上記第２絶縁層には、上記収容溝と連通し、上記第２絶縁層の一面に開口された注入溝が形成される。

本発明によれば、部品を内蔵した基板を大幅に加工せずにアンダーフィル工程を容易に実施可能なプリント回路基板を得ることができる。

本発明の一実施例に係るプリント回路基板を示す図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板における注入溝の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板における注入溝の他の例を示す図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板における注入溝のまた他の例を示す図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一例示図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一例示図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一例示図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一例示図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一例示図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一例示図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一例示図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一例示図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一例示図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一例示図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るプリント回路基板の実施例について詳細に説明し、添付図面を参照して説明するに当たって、同一または対応する構成要素には同一の図面符号を付し、これに対する重複説明を省略する。
また、本明細書において、「第１」、「第２」などの用語は、同一または相応する構成要素を区別するための識別記号に過ぎず、同一または相応する構成要素が第１、第２などの用語により限定されない。
また、「結合」とは、各構成要素の間の接触関係において、各構成要素の間に物理的に直接接触する場合のみを意味するものではなく、他の構成が各構成要素の間に介在され、その他の構成に構成要素がそれぞれ接触している場合まで包括する概念として使用する。

図１は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板を示す図である。
図１を参照すると、本発明の一実施例に係るプリント回路基板は、第１絶縁層１０と、回路パターン２０と、第２絶縁層３０と、を含み、第２絶縁層３０に電子素子１の収容溝３５及び注入溝３６が形成される。

第１絶縁層１０は、回路パターン２０を電気的に絶縁させる役割を果たす。第１絶縁層１０を形成する素材は、樹脂材であってもよい。第１絶縁層１０は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド（ＰＩ）等の熱可塑性樹脂を含んで形成することができ、プリプレグ（ＰＰＧ）やビルドアップフィルム（ｂｕｉｌｄ−ｕｐ ｆｉｌｍ）により形成することができる。

回路パターン２０は、第１絶縁層１０に形成される。回路パターン２０は、銅等の金属で形成される。回路パターン２０は、第１絶縁層１０の一面、他面または内部にも形成することができる。例えば、回路パターン２０は、第１絶縁層１０の内部に形成された回路層と回路層とを接続させるビアと、ビアに接続したパッドとを含むことができる。回路パターン２０は、収容溝３５に配置された電子素子１と電気的に接続するパッド２２を含むことができる。

本実施例において、第１絶縁層１０は、複数の絶縁層を含んで構成され、回路パターン２０は、絶縁層同士の間に形成された多層回路層を含む構造、つまり、第１絶縁層１０と回路パターン２０は、多層のビルドアップ（ｂｕｉｌｄ−ｕｐ）構造として形成することができる。このとき、第１絶縁層１０と回路パターン２０から成る回路積層体は、中心部にコア部材等の補強材を含まず、絶縁層と回路層が順次積層されることにより形成されたコアレス（ｃｏｒｅｌｅｓｓ）構造を有することができる。

第２絶縁層３０には、電子素子１が内蔵される。第２絶縁層３０は、第１絶縁層１０上に形成され、電子素子１の収容溝３５が一面に形成される。第２絶縁層３０を形成する材料は、樹脂材であってもよい。第２絶縁層３０は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド（ＰＩ）等の熱可塑性樹脂を含んで形成することができ、プリプレグ（ＰＰＧ）やビルドアップフィルム（ｂｕｉｌｄ−ｕｐ ｆｉｌｍ）により形成することが可能である。第２絶縁層３０は、第１絶縁層１０とは異なる材質により形成されてもよく、第２絶縁層３０の厚さは電子素子１を内蔵するために第１絶縁層１０よりも厚くなるように形成されてもよい。

収容溝３５は、第２絶縁層３０を貫通する形態となるように形成してもよい。上記のような貫通ホールの形態として形成された収容溝３５は、第１絶縁層１０を露出させるので、第１絶縁層１０の一面に形成されたパッド２２と電子素子１が直接接続されるようにすることができる。

第２絶縁層３０に形成された収容溝３５は、電子素子１を溝内に収容可能とするために実装時の電子素子１の形状に対応した形態となるように形成される。電子素子１は、ＩＣ、能動素子または受動素子等の電子部品などを含む素子であり、収容溝３５は、電子素子１を配置する装置を用いて電子素子１を挿入することができる寸法及び形態を有するように形成ことができる。例えば、図２に示すように、四角形状の電子素子１に対し、素子配置との整合度などを考慮して、収容溝３５は、電子素子１よりも若干大きい四角形の形態となるように形成することができる。

第２絶縁層３０には、挿入された電子素子１のアンダーフィル（ｕｎｄｅｒｆｉｌｌ）工程またはモールディング（ｍｏｌｄｉｎｇ）工程のために、収容溝３５と連通する注入溝３６が形成される。注入溝３６は、電子素子１が挿入される一面に開口した開口部を設けるような構造として形成される。これにより、電子素子１を収容溝３５に挿入して配置した後に、アンダーフィル材料３８（またはモールディング材料）を注入溝３６に注入してアンダーフィルまたはモールディング３８を形成することができる。

注入溝３６に注入されたアンダーフィル材料３８（またはモールディング材料）は、注入溝３６に接続している収容溝３５に流れ込み、電子素子１と収容溝３５との間の空間を充填することができる。別に形成された注入溝３６を用いてアンダーフィル工程またはモールディング工程を行うことにより、アンダーフィル工程またはモールディング工程のための収容溝３５と電子素子１との間隔を大きく設定する必要がない。

これにより、収容溝３５の寸法が、電子素子１の挿入及び配置を行うのに必要な最小限の大きさとなるように収容溝３５を形成することができ、収容溝３５を必要以上に大きく形成することによる歪み（ｗａｒｐａｇｅ）の問題を防止することができる。また、収容溝３５をなるべく小さく形成することにより、モールディングする空間も可能な限り小さくなるので、モールディングの露出領域３８ａが平坦ではないために発生する問題点を最小化することも可能となる。

モールディング部分は、第２絶縁層３０に比べて上面が平坦ではないため、第２絶縁層３０及びモールディングの露出領域３８ａの上にさらに積層される第３絶縁層５０がある場合には、問題が生じ得る。しかしながら、上述したように、収容溝３５の寸法を小さく形成するほどモールディング空間が小さくなり、その結果、モールディング領域が平坦ではないために発生する問題点を最小化することができる。

図２から図４は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板における注入溝３６の多様な実施例を説明するための図である。

注入溝３６は、収容溝３５の内壁に凹状に陷沒した構造となるように形成することができる。例えば、収容溝３５の内壁に排水溝（ｇｕｔｔｅｒ）と同様の形態となるように形成することができる。収容溝３５の内壁に、排水溝の形態となるように凹状に陷沒した形状を有する注入溝３６が形成されると、電子素子１を挿入した後に、注入溝３６に針状のアンダーフィル注入器具を入れてアンダーフィルを容易に行うことが可能となる。

図２を参照すると、収容溝３５の断面形状が多角形状に形成される場合、多角形の断面形状を有する収容溝３５の角部分に注入溝３６ａを形成することができる。注入溝３６ａは、収容溝３５が有する多数の角部分に複数形成してもよい。

図３を参照すると、収容溝３５の断面形状が多角形状に形成される場合、多角形の断面形状を有する収容溝３５において当該断面形状の輪郭線を構成する辺部分に注入溝３６ｂを形成することができる。注入溝３６ｂは、収容溝３５の断面輪郭線を構成する多数の辺に複数形成してもよい。

注入溝３６の形態は、アンダーフィル工程において必要とされる諸条件に応じて様々な形状を有することができる。すなわち、アンダーフィル注入器具の形状及び注入するアンダーフィル材料の流動特性等様々な要素を考慮して注入溝３６の形態を決定することができる。また、周辺回路または電子部品の配置状況により注入溝３６の形態を決定することもできる。例えば、図２及び図３に示すように、注入溝３６は、切開された円形の形態となるように形成することができる。注入溝３６は、第２絶縁層３０の一面から下方への流れが円滑になるように、切られた円形の断面構造を有する排水溝のような形態に形成されることができる。または、図４に示すように、多角形の断面構造を有する注入溝３６も形成可能である。

一方、本実施例では、注入溝３６の少なくとも一側面が収容溝３５に向けて開口した開口部を有する構造を示しているが、これに限定されない。注入溝３６は、収容溝３５とは別途設けられる溝の構造に形成された後に、貫通ホールを介して注入溝３６と収容溝３５とが連通するようにすることもできる。注入溝３６は、収容溝３５の底面まで延長して形成されることができる。これにより、収容溝３５の底面と電子素子１の下面との間に形成されたギャップ（ｇａｐ）に容易にアンダーフィル物質を注入することができる。

第２絶縁層３０には、導電性ポスト４０を形成することが可能であり、導電性ポスト４０は、第１絶縁層１０に形成した回路パターン２０と接続し、第２絶縁層３０を貫通するように形成することができる。導電性ポスト４０は、絶縁層の両面に形成された一対のビアを接続されることで形成されることができる。または、導電性ポスト４０は、柱形状を有し、長さ方向（柱の軸方向）に延在するように設けられた構造を有することができる。例えば、銅材質のピン（ｐｉｎ）が導電性ポスト４０となり、ピニング（ｐｉｎｎｉｎｇ）工程によりパッドに結合することができる。銅ポストとパッドとの結合のために、銀ペースト等の導電性ペースト材を銅ポストとパッドとの間に介在させてもよい。

導電性ポスト４０を用いると、厚い空間を通過する電気的接続が可能となるので、相対的に距離が遠い回路パターン２０同士の間の電気的接続を容易にすることができる。

導電性ポスト４０は、第２絶縁層３０を貫通し、第１絶縁層１０に形成された回路パターン２０と第３絶縁層５０に形成された入出力パッド６０とを接続させることができる。図１を参照すると、第３絶縁層５０の入出力パッド６０及び導電性ポスト４０を介して他の電子素子２と第１絶縁層１０の回路パターン２０とが接続可能となる。

回路パターン２０は、内蔵される電子素子１に接続され、回路パターン２０は、入出力パッド６０に接続されるので、電子素子１は、第３絶縁層５０に形成された入出力パッド６０を介して他の電子素子２または外部の他の基板と接続することができる。

図５から図１４は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法を例示する図である。

図５及び図６を参照すると、金属層５及び離型層６を有するキャリア基板７上に、第１絶縁層１０及び回路パターン２０が積層される。例えば、キャリア基板７の金属層５上に導電性の金属物質を塗布し、その後、パターニング工程等を行うことにより回路パターン２０を形成することができる。または、キャリア基板７の金属層５上にメッキ処理で金属層をさらに形成し、選択的にエッチングすることでパターニング工程を行うことができる。

パターニング工程は、テンティング法（Ｔｅｎｔｉｎｇ）またはＭＳＡＰ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｓｅｍｉ−Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ）工法またはＳＡＰ（Ｓｅｍｉ−Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ）工法等を用いることができ、キャリア基板７として金属または樹脂等の様々な材質でできたダミー基板を用いることができる。キャリア基板７上に回路パターン２０を形成し、その後、キャリア基板７に絶縁層を圧着して積層する。このようにして、第１絶縁層１０により回路パターン２０を絶縁させることができる。このとき、圧着される絶縁層は、半硬化状態のプリプレグ（Ｐｒｅｐｒｅｇ）であってもよい。または、絶縁性樹脂をキャリア基板７に塗布し、回路パターン２０を絶縁させる絶縁層を形成することもできる。キャリア基板７に回路パターン２０及び絶縁層を繰り返し積層して第１絶縁層１０の内部または他面にも回路パターン２０をさらに形成することができる。

図７及び図８を参照すると、両面に金属層３１が形成された第２絶縁層３０の両面に、互いに向い合うようにビアを形成し、両側のビアを接続させることにより第２絶縁層３０を貫通する導電性ポスト４０を形成することができる。

図９を参照すると、導電性ポスト４０にソルダーバンプをさらに形成することができる。

図１０を参照すると、図１０に示された実施例では、第２絶縁層３０を貫通する形態の収容溝３５及び注入溝３６を加工することができる。例えば、電子素子１が挿入される第２絶縁層３０の領域に、レーザドリルを用いて貫通ホールを形成することができる。このとき、注入溝３６を共にレーザドリルで加工することもできる。

図１１及び図１２を参照すると、キャリア基板７に積層された第１絶縁層１０に、貫通ホールが形成された第２絶縁層３０を積層する。

図１３を参照すると、収容溝３５及び注入溝３６が形成されたプリント回路基板からキャリア基板７を除去する。例えば、離型層６を分離してキャリア基板７を除去した後に、プリント回路基板に残った金属層６を除去することができる。

図１４を参照すると、第１絶縁層１０または第２絶縁層３０にソルダーレジスト層３２をさらに積層することができる。このとき、回路パターン２０または入出力パッド６０を露出させるオープニング（ｏｐｅｎｉｎｇ）を選択的に形成することができる。

以上では、本発明の一実施例について説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば特許請求の範囲に記載された本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更、削除または追加などにより本発明を多様に修正及び変更することができ、これも本発明の権利範囲内に含まれるものといえよう。

１ 電子素子
７ キャリア基板
１０ 第１絶縁層
２０ 回路パターン
３０ 第２絶縁層
３５ 収容溝
３６、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ 注入溝
３８ アンダーフィル材料
４０ 導電性ポスト
６０ 入出力パッド

Claims (11)

1. 第１絶縁層と、
   前記第１絶縁層に形成されている回路パターンと、
   前記第１絶縁層上に形成され、一面に電子素子の収容溝が形成されている第２絶縁層と、を含み、
   前記第２絶縁層には、前記収容溝と連通するように、前記第２絶縁層の一面に開口する開口部が設けられた注入溝が形成されているプリント回路基板。
2. 前記注入溝は、前記収容溝の内壁面上において凹状に陥没した構造となるように形成された請求項１に記載のプリント回路基板。
3. 前記収容溝の断面形状は、多角形状に形成され、
   前記注入溝は、前記収容溝の多角形断面形状における少なくとも１つの角部分に形成されている請求項２に記載のプリント回路基板。
4. 前記収容溝の断面形状は、多角形状に形成され、
   前記注入溝は、前記収容溝の多角形断面形状において輪郭線を構成する少なくとも１つの辺部分に形成されている請求項２に記載のプリント回路基板。
5. 前記注入溝は、前記収容溝の底面まで延在するように設けられている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプリント回路基板。
6. 前記注入溝は、切開された円形の形態に形成されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプリント回路基板。
7. 前記注入溝の断面形状は、多角形状に形成される請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプリント回路基板。
8. 前記収容溝は、第２絶縁層を貫通するように設けられ、
   前記回路パターンは、前記収容溝を介して露出させられた状態である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプリント回路基板。
9. 前記第２絶縁層を貫通するように設けられ、前記回路パターンと接続する導電性ポストをさらに含む請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のプリント回路基板。
10. 前記導電性ポストと接続し、前記第２絶縁層の一面に形成された入出力パッドをさらに含む請求項９に記載のプリント回路基板。
11. 前記収容溝に配置された前記電子素子と前記収容溝との間に充填されたアンダーフィルをさらに含む請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のプリント回路基板。

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