JP2018056314A - 印刷配線板の製造方法および印刷配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】電極にレーザビアの加工に耐える十分な厚みがない場合でもビア形成加工を行う印刷配線板の製造方法を提供する。【解決手段】印刷配線板の製造方法は、少なくとも下面に回路部２を有するコア基板１を形成し、コア基板１に上下面を貫通する通孔３を形成し、通孔３に、電極４１を備える部品４を収容し、部品４の電極４１とコア基板１の回路部２とを、セミアディティブ法により形成した導体回路５を介して接続する。【選択図】図３

Description

本開示は、部品を内蔵する印刷配線板の製造方法および印刷配線板に関する。

従来、特許文献１に示すように、プリント基板（印刷配線板）の厚さ方向に空洞を設け、これに電極付きの電子部品を収容し、電極と配線パターンとを電気的に接続する電子部品内蔵型プリント基板がある。この電子部品は、例えば半導体パッケージに収容された半導体ベアチップなどが挙げられる。近年、基板の小型化や高性能化のため、半導体ベアチップを直接印刷配線板に内蔵させることが検討されている。

特開２０１１−１１９６２８号公報

本開示の印刷配線板の製造方法は、少なくとも下面に回路部を有するコア基板を形成し、コア基板に上下面を貫通する通孔を形成し、通孔に、電極を備える部品を収容し、部品の電極とコア基板の回路部とを、セミアディティブ法により形成した導体回路を介して接続する。

本開示の印刷配線板は、通孔および少なくとも下面に回路部が形成されたコア基板と、通孔に収容された、電極を備える部品と、前記回路部および部品の電極を、電気的に接続する導体回路とを備え、前記電極と前記回路部とが略面一となるように、前記部品が前記通孔に収容されている。

本開示の印刷配線板の一実施形態を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は本開示に係るコア基板の製造方法の一実施形態を示す工程図である。 （ｄ）〜（ｊ）は本開示の印刷配線板の製造方法の一実施形態に係る工程図であり、（ｆ´）および（ｊ´）はそれぞれ（ｆ）および（ｊ）の下面図である。 本開示の印刷配線板の他の実施形態を示す説明図である。

印刷配線板に内蔵する電子部品のうち、半導体ベアチップは、電極のピッチがきわめて微細で、レーザビアの加工ピッチを下回る１００μｍ以下のものもあり、ビア形成が困難である。さらに半導体ベアチップは電極ピッチが緩くても、電極にレーザビアの加工に耐える十分な厚さがないため、加工が困難である。このことから、半導体ベアチップを印刷配線板へ内蔵する際は、レーザビア接続に支障がないように再配線済みの半導体パッケージを内蔵している。しかしながら、再配線ができる半導体製造会社は限られるため、再配線済みの半導体パッケージは市場から入手しにくい上に高価である。

本開示の印刷配線板の一実施形態を図１に基づいて説明する。図１に示すように、印刷配線板１００は、上下面を貫通する通孔３および少なくとも下面に回路部２が形成された絶縁体１ａを含むコア基板１と、通孔３内に収容された部品４と、導体回路５とを備えている。

コア基板１を構成する絶縁体１ａとしては、絶縁性を有する素材（絶縁板）であれば特に限定されず、複数積層されていてもよい。例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂などの有機樹脂などが挙げられる。これらの有機樹脂は２種以上を混合して用いてもよい。絶縁性を有する素材として有機樹脂を使用する場合、有機樹脂に補強材を配合して使用するのが好ましい。補強材としては、例えば、ガラス繊維、ガラス不織布、アラミド不織布、アラミド繊維、ポリエステル繊維などの絶縁性布材が挙げられる。補強材は２種以上を併用してもよい。さらに、絶縁性を有する素材には、シリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、ガラス、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機充填材が含まれていてもよい。

コア基板１の少なくとも下面には導体で回路部２が形成される。コア基板１の上下面の回路部２を電気的に接続するビア２１が形成されている。このビア２１は内部が導体で充填されている。回路部２およびビア２１を形成する導体としては例えば銅が挙げられる。回路部２の形成方法の詳細は後述するが、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、ＭＳＡＰ(Modified Semi Additive Process)などの公知の工法が挙げられる。特に、銅箔付の絶縁体を使用し、パターンめっきのシード層の形成が不要で、容易に微細な回路形成が可能なＭＳＡＰで形成するのがよい。

コア基板１（絶縁体１ａ）には、上下面を貫通する通孔３が少なくとも１つ形成される。通孔３はレーザ加工や金型加工等によりコア基板１に設けた貫通孔であり、その内部には電極４１を備える部品４が収容される。通孔３の開口幅は特に限定されない。

部品４は、少なくとも一方の端面または端面近傍に電極４１を備え、印刷配線板１００の通孔３内に収容される電子部品である。部品４の電極４１は、導体回路５を介して回路部２と電気的に接続される。この電極４１は例えば銅から形成されるのがよい。部品４は、電極４１とコア基板１の少なくとも下面の回路部２とが略面一となるように収容される。部品４としては例えば、半導体ベアチップ、コンデンサ等が挙げられ、特に、電極４１の厚が薄い（電極材質が銅の場合は１０μｍ以下）半導体ベアチップであっても電気的に接続可能である。

樹脂６は、部品４を固定するために通孔３内に充填されて使用される。このような樹脂６としては、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂などが挙げられる。これらの中でも、エポキシ樹脂またはエポキシ樹脂と他の樹脂との混合樹脂が好ましい。樹脂６は、例えばスクリーン印刷、ディスペンサなどの方法で充填（塗布）される。充填後、熱硬化樹脂であれば高温槽で熱硬化させ、紫外線硬化型樹脂であれば紫外線照射によって硬化させる。樹脂６には、さらにシリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、ガラス、炭酸カルシウム、酸化チタンなどのフィラーが含まれていてもよい。

通孔３の周囲のコア基板１の表面（上面）には、通孔３を囲うようにガードパターン２０が形成されている。ガードパターン２０は、後述するように、充填される樹脂６が通孔３内に貯留され、コア基板１の表面に流出しないようにするものである。ガードパターン２０が形成されることで、例えば樹脂６が、粘性が低く濡れ広がり易い材料であっても、ダム効果で、多くの樹脂６を貯留させられて樹脂６の充填が容易になる。このガードパターン２０は特に材質や形成方法は限定されない。例えば、上述した回路部２と同材質を用いて同工程で形成されるのが製造効率がよい。コア基板１の表面に流出しないように通孔３内に樹脂６を充填できれば、ガードパターン２０は設置しなくてもよい。

導体回路５は、図１に示すように、回路部２と部品４の電極４１とを、コア基板１の面方向に跨いで設置され、回路部２と電極４１とを電気的に接続している。導体回路５はガードパターン２０と反対側の面に形成されるのがよい。この導体回路５は、後述するようにセミアディティブ法により形成される。導体回路５の材質は回路部２と同じであるのがよい。

次に、本開示に係る印刷配線板の製造方法の一実施形態を図２および図３を用いて説明する。この製造方法は、下記の工程（ｉ）〜（ｉｖ）を含む。ただし、上記した部材と同じ作用を有する部材には同符号を付して説明は省略する。
（ｉ）絶縁体の少なくとも下面に回路部を有するコア基板を得る工程。
（ｉｉ）コア基板の上下面を貫通させて通孔を形成する工程。
（ｉｉｉ）通孔に、電極を備える部品を収容し、樹脂を充填して固定する工程。
（ｉｖ）セミアディティブ法により導体回路を形成し、部品の電極と回路部とを、導体回路を介して電気的に接続する工程。

コア基板１の製造方法の一実施形態を、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。本実施形態ではコア基板１はＭＳＡＰにより形成されているが、特にこれに限定されず、サブトラクティブ法やセミアディティブ法を用いてもよい。

まず、図２（ａ）に示すように、絶縁体１ａの両表面に、プレス処理などにより表面に薄銅箔２ａが形成された両面銅張基板１０を準備し、両面銅張基板１０の上下面を電気的に接続するビア２１を形成するためのビア下穴２１ａを形成する。ビア下穴２１ａは、例えばレーザ加工などによって形成される。レーザ光としては、ＣＯ₂レーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザなどが挙げられる。薄銅箔２ａは、プロファイルフリー銅箔を用いるとよい。プロファイルフリー銅箔は光の反射率が高いため、ビア下穴２１ａ底部の薄銅箔２ａをレーザが貫通することなく、ビア下穴２１ａを形成できる。薄銅箔２ａは、図２（ａ）〜（ｃ）以外の図中では省略する。

レーザ加工によってビア下穴２１ａを形成すると、ビア下穴２１ａの底部に薄い樹脂膜が残存する場合がある。この場合、デスミア処理が行われる。デスミア処理は、強アルカリによって樹脂を膨潤させ、次いで酸化剤（例えば、クロム酸、過マンガン酸塩水溶液など）を用いて樹脂を分解除去する。あるいは、研磨材によるウェットブラスト処理やプラズマ処理によって、樹脂膜を除去してもよい。さらに、めっき処理のためにビア下穴２１ａの内壁面を粗面化処理してもよい。粗面化処理としては、例えば、酸化剤（例えば、クロム酸、過マンガン酸塩水溶液など）によるウェットプロセス、プラズマ処理やアッシング処理などのドライプロセスなどが挙げられる。

次に、図２（ｂ）に示すように、ビア下穴２１ａおよび両面銅張基板１０の表面にめっき（無電解銅めっき）を施した後、絶縁体１ａの表面にめっきレジスト７を形成し、レジスト７に露光・現像を行い、回路部２およびビア２１をめっきで形成する。めっきは無電解銅めっきでもよく、電解銅めっきでもよい。

本実施形態ではフィルドめっきによってビア下穴２１ａに銅めっきを充填してビア２１を形成したが、ビア下穴２１ａの内壁面だけにめっきを行ってもよい。さらに、本実施形態では、このめっき処理の際に、ガードパターン２０の形成位置に、回路部２と同素材で導体２０´を形成する。この導体２０´の形成位置は特に限定されないが、後に形成する通孔３の全周を囲い、通孔３の壁面に接する位置に形成されるのがよい。本実施形態では回路部２と同時にガードパターン２０を形成したが、例えばコア基板１に回路部２を形成した後や、通孔３を形成した後にガードパターン２０を設けてもよい。

次に、めっきレジスト７を除去し、両面銅張基板１０の表面に残った薄銅箔２ａをフラッシュエッチングによって除去する。このようにして、図２（ｃ）に示すように、ビア２１、回路部２およびガードパターン２０を有するコア基板１が形成される。

次いで、図３（ｄ）〜（ｊ）を用いて、印刷配線板１００の製造方法について詳細に説明する。まず、図３（ｄ）に示すように、少なくとも下面に回路部２を有するコア基板１の所定の位置に、レーザ加工や金型加工等により、上下面を貫通する通孔３を形成する。通孔３の形成位置は、ガードパターン２０がある場合、ガードパターン２０で囲われた内側部分となる。

次に、図３（ｅ）に示すように、通孔３内に収容する部品４が落下しないよう、粘着剤層を上向きにした剥離フィルム３０を、コア基板１の下面の回路部２に対して、通孔３を跨ぐように貼り付ける。その後、電極４１を備える部品４を、電極４１が下側になるように剥離フィルム３０上に設置する。このとき、部品４と通孔３の内壁面との間には間隙を設け、且つ部品４が通孔３の上方から突出しないように収容するのがよい。この剥離フィルム３０としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが挙げられるが、他にも繰り返し使用できるＭａｇｉＣａｒｒｉｅｒ（（株）京写製）、ｆｌｅｘ Ｃａｒｒｉｅｒ（（株）ユー・エム・アイ）などを使用してもよい。

次に、図３（ｆ）に示すように、通孔３内に部品４を固定するため樹脂６を充填し、この樹脂６が硬化した後に剥離フィルム３０を剥離する。このとき、図３（ｆ´）に示すように、コア基板１の下面は、樹脂６に囲まれる電極４１と回路部２が略面一となる。樹脂６はガードパターン２０の上面まで充填されることで、通孔３内に凹みが発生しない。ガードパターン２０より上方に盛り上がって硬化した余分な樹脂６は、バフなどの物理研磨などにより除去する。

次に、電極４１と回路部２とを電気的に接続するための導体回路５を形成する。図３（ｇ）に示すように、めっき層８をコア基板１の表面に形成し、さらにめっき層８上にめっきレジスト７０を貼り付ける。このめっき層８は無電解銅めっきがよい。めっきレジスト７０は、上述しためっきレジスト７と同じドライフィルムであってもよい。

次に、図３（ｈ）に示すように、露光・現像を行い、電極４１および下面側の回路部２を跨ぐような箇所のめっきレジスト７０を選択的に除去する。めっきレジスト７０を除去した位置が導体回路５の形成位置となる。

次に、図３（ｉ）に示すように、めっきレジスト７０を除去した箇所に、電解パターンめっきを行い、めっき層５０を形成する。最後に、めっきレジスト７０を剥離して、余分なめっき層８をフラッシュエッチングにて除去し、めっき層５０に回路パターン形成を行う。このようにして、図３（ｊ）に示すように、電極４１と回路部２とを電気的に接続する導体回路５が形成された印刷配線板１００が形成される。本実施形態では、導体回路５の形成にセミアディティブ法を用いている。

（他の実施形態）
図４は、本開示の他の実施形態を示している。図４に示す印刷配線板１０１には、図１に示す印刷配線板１００の上下面に、回路２およびビア２１を含む絶縁層１１を複数積層してビルドアップ層が形成されている。電極４１がレーザビアの加工に耐える十分な厚さの場合は、導体回路５を介さず、直接ビア２１´を介して回路２´に接続してもよい。印刷配線板１０１の表面にはソルダーレジスト層９が形成されている。

以上、詳細に説明したように、本開示の製造方法によれば、印刷配線板において、たとえ電極ピッチが緩くても、電極にレーザビアの加工に耐える十分な厚さがないため、ビア形成が困難であった、電極のピッチが１００μｍ以下の半導体ベアチップであっても、回路部を有するコア基板の通孔に収容後、セミアディティブ法により形成した導体回路を介して、電極と回路部とを接続することにより印刷配線板への内蔵が容易にできる。そのため、半導体ベアチップに再配線が不要となり、市場から入手が困難で且つ高価な再配線済みの半導体パッケージを使用しなくてもよい。さらに、本開示の印刷配線板によれば、回路部の表面と部品の電極との表面が略面一となるので、導体回路を配置しやすく、且つ寸法挙動の安定した印刷配線板を得ることができる。

本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改善や改良が可能である。本実施形態では、導体回路５の形成前に、予めコア基板１に回路部２を形成してあるが、これに限定されない。例えば、通孔３に部品４を収容後に、コア基板１と部品４の電極４１とを接続する導体回路５と同時に回路部２を形成してもよい。

１ コア基板
１ａ 絶縁体
１０ 両面銅張基板
１１ 絶縁層
２、２´ 回路部
２ａ 薄銅箔
２０ ガードパターン
２０´ 導体
２１，２１´ ビア
２１ａ ビア下穴
３ 通孔
３０ 剥離フィルム
４ 部品
４１ 電極
５ 導体回路
６ 樹脂
７、７０ めっきレジスト
８、５０ めっき層
９ ソルダーレジスト
１００，１０１ 印刷配線板

Claims (5)

1. 少なくとも下面に回路部を有するコア基板を形成し、
   コア基板に上下面を貫通する通孔を形成し、
   通孔に、電極を備える部品を収容し、
   部品の電極とコア基板の回路部とを、セミアディティブ法により形成した導体回路を介して接続することを特徴とする印刷配線板の製造方法。
2. 前記コア基板が、上面に前記通孔を囲むガードパターンをさらに有する請求項１に記載の印刷配線板の製造方法。
3. 前記回路部は、ＭＳＡＰで形成される請求項１または２に記載の印刷配線板の製造方法。
4. 前記部品が半導体ベアチップである請求項１〜３のいずれかに記載の印刷配線板の製造方法。
5. 通孔および少なくとも下面に回路部が形成されたコア基板と、
   通孔に収容された、電極を備える部品と、
   前記回路部および部品の電極を、電気的に接続する導体回路とを備え、
   前記電極と前記回路部とが略面一となるように、前記部品が前記通孔に収容されている印刷配線板。

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