JP2018164023A - キャビティ付き配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高品質のキャビティ付き配線板の提供。
【解決手段】実施形態のプリント配線板１は、積層されている樹脂絶縁層および導体層により構成され、電子部品との接続に用いられる導体パッド３を一方の表面である第１面１０Ｆに有する第１基板１０と、キャビティ形成用の貫通孔２１を備える第２基板２０と、を有している。そして、第２基板２０は第１基板１０の第１面１０Ｆに接着層４を介して接合されており、導体パッド３は、貫通孔２１および貫通孔２１内に露出する第１基板１０の第１面１０Ｆにより形成されるキャビティ２内に露出しており、導体パッド３とキャビティ２の壁面２ａとの間に、キャビティ２の開口側に向って突出する凸状部７が枠状に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、キャビティ付き配線板、および、キャビティ付き配線板の製造方法に関する。

特許文献１には、基板に設けられた凹部に実装された撮像素子を有するカメラモジュールが開示されている。この凹部は、基板のコア層に形成された貫通孔と、コア層の一面上に積層された第１絶縁層に形成された貫通孔とにより形成されている。凹部の底面は、コア層の他面上に積層された第２絶縁層の露出面により形成されている。撮像素子の接続パッドは、第１絶縁層上に形成された導体パッドにボンディングワイヤで接続されている。

特開２０１４−１７０８９３号公報

特許文献１の基板の構造では、コア層に積層される第２絶縁層のコア層側の表面が凹部の底面を形成するため、凹部内に実装される電子部品との接続用の導体パッドは凹部の底面に設けられ得ない。凹部の底面側の導体パターンと電子部品との接続が必要な場合、その接続は、凹部の開口部側を形成する第１絶縁層内の導体パターンを介して行われる。電子部品と凹部の底面側の導体パターンとの接続経路が長くなると考えられる。また、電子部品をフェイスダウン方式で凹部内に実装することができないと考えられる。一方、凹部の底面に第２絶縁層内の導体層を露出させるような第２絶縁層の部分的な除去には、ドリルなどの除去ツールの正確な位置（高さ）制御が求められる。凹部を有する基板の製造が煩雑になると考えられる。

本発明のキャビティ付き配線板は、積層されている樹脂絶縁層および導体層により構成され、電子部品との接続に用いられる導体パッドを一方の表面である第１面に有する第１基板と、キャビティ形成用の貫通孔を備える第２基板と、を有している。そして、前記第２基板は前記第１基板の第１面に接着層を介して接合されており、前記導体パッドは、前記貫通孔および前記貫通孔内に露出する前記第１基板の第１面により形成されるキャビティ内に露出しており、前記導体パッドと前記キャビティの壁面との間に、前記キャビティの開口側に向って突出する凸状部が枠状に形成されている。

本発明のキャビティ付き配線板の製造方法は、一方の表面である第１面に電子部品接続用の導体パッドを有する第１基板を用意することと、貫通孔を有する第２基板を用意することと、前記第１基板の第１面に接着層を介して前記第２基板を接合することにより、前記貫通孔、および前記第１面の前記導体パッドを含む部分により構成されるキャビティを形成することと、を含んでいる。そして、前記第１基板を用意することは、前記第１面の前記導体パッドの周囲かつ前記キャビティ内となる部分に凸状部を枠状に形成することを含んでいる。

本発明の実施形態のキャビティ付き配線板およびその製造方法によれば、キャビティは導体パッドなどの任意の導体パターンを底面に有し得る。キャビティ内の電子部品とキャビティの底面側の導体層とが短い経路で接続され得る。さらに、凸状部により、第１基板と第２基板とを接合する接着層の導体パッドに至るような流動が防止され得る。キャビティ内の電子部品と配線板とが安定した品質で接続され得る。

本発明の一実施形態のプリント配線板の断面図。 図１のプリント配線板の平面図。 図１のプリント配線板のIII部の拡大図。 図１のプリント配線板の凸状部の作用の一例を示す図。 一実施形態のプリント配線板においてキャビティの壁面に被覆層が形成されている例を示す断面図。 一実施形態のプリント配線板の凸状部の他の例を示す断面図。 一実施形態のプリント配線板の凸状部の他の例を示す断面図。 外部の板状部材の取付け部を有する一実施形態のプリント配線板の一例を示す断面図。 外部の板状部材の取付け部を有する一実施形態のプリント配線板の他の例を示す断面図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法において用いられる金属箔付き樹脂基板の一例を示す断面図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における第１基板の形成工程の一例を示す断面図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における第１基板の形成工程の一例を示す断面図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における第１基板の形成工程の一例を示す断面図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における第１基板の形成工程の一例を示す断面図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における第１基板の形成工程の一例を示す断面図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における第１基板の形成工程の一例を示す断面図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における凸状部の形成の一例を示す平面図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における第２基板の形成工程の一例を示す断面図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における第２基板の形成工程の一例を示す断面図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における第１基板と第２基板との接合工程の一例を示す断面図。

本発明の一実施形態のプリント配線板が、図面を参照しながら説明される。図１および図２には、一実施形態のプリント配線板１の一例を示す断面図および平面図が、それぞれ示されている。図１は、図２のＩ−Ｉ線での断面図である。また、図３には、図１に示されているIII部の拡大図が示されている。図１および図２に示されるように、プリント配線板１は、プリント配線板１内に形成される凹部からなるキャビティ２を備えるキャビティ付き配線板である。キャビティ２内には、プリント配線板１の使用時に外部の電子部品（図示せず）が配置される。プリント配線板１は、第１基板１０と、キャビティ２の形成用の貫通孔２１を備える第２基板２０とを有している。

第１基板１０は、主に、積層されている樹脂絶縁層（図１の例では、第１樹脂絶縁層１１ａ、第２樹脂絶縁層１１ｂ、および第３樹脂絶縁層１１ｃ）および導体層（図１の例では、第１導体層１２ａ、第２導体層１２ｂ、第３導体層１２ｃおよび第４導体層１２ｄ）により構成されている。第１基板１０は、厚さ方向の一方の表面である第１面１０Ｆ、および、第１面１０Ｆと反対側の表面である第２面１０Ｓを有している。図１の例では、第１基板１０は、さらに、第１面１０Ｆ側に形成されている第１ソルダーレジスト層１３ａおよび第２面１０Ｓ側に形成されている第２ソルダーレジスト層１３ｂを有している。また、第１基板１０は、第１面１０Ｆに、図示されない外部の電子部品との接続に用いられる導体パッド３を有している。導体パッド３は第１導体層１２ａに形成されている。

第２基板２０は、第１基板１０の第１面１０Ｆに接着層４を介して接合されている。第２基板２０の貫通孔２１および貫通孔２１内に露出する第１基板１０の第１面１０Ｆによりキャビティ２が形成されている。導体パッド３は、キャビティ２の底面に位置しており、キャビティ２内に露出している。

なお、第１基板１０の「第１面」は、第１基板１０の一方の表面である。図１の例では、第１面１０Ｆは第１基板１０の第２基板２０側の面である。第１面１０Ｆ側には、第１樹脂絶縁層１１ａ、第１導体層１２ａ、および第１ソルダーレジスト層１３ａが形成されている。従って、第１基板１０の第１面１０Ｆは、たとえば、第１ソルダーレジスト層１３ａの形成領域では、第１ソルダーレジスト層１３ａの厚さ方向と直交する外側の表面である。また、第１導体層１２ａおよび第１ソルダーレジスト層１３ａに覆われていない第１樹脂絶縁層１１ａ上においては、第１樹脂絶縁層１１ａの露出面が、第１基板１０の第１面１０Ｆである。なお、同様に、第１基板１０の第２面１０Ｓは、第３樹脂絶縁層１１ｃ、第４導体層１２ｄ、または第２ソルダーレジスト層１３ｂの、厚さ方向と直交する外側の表面である。

接着層４は、第１基板１０と第２基板２０とを容易に剥離し得ない強度で接合可能な任意の接着性材料により形成されている。たとえば、ポリイミド系の接着剤が、接着層４の材料として例示される。キャビティ２への電子部品の実装時の高温雰囲気にも耐え得る耐熱性を有していると考えられる。しかし、接着層４の材料はポリイミド系の接着剤に限定されず、シリコーン系樹脂や耐熱性エポキシ樹脂などからなる接着剤など、任意の接着剤が用いられ得る。

第１基板１０の第１導体層１２ａなどの各導体層には、後述の一例の製造方法などにより任意の導体パターンが形成され得る。すなわち、第１基板１０は第１面１０Ｆに任意の導体パターンを有し得る。従って、実施形態のプリント配線板では、キャビティは、その底面に任意の導体パターンを有し得る。キャビティ内に配置される電子部品は、一実施形態のプリント配線板１の導体パッド３のようにキャビティの底面に形成される導体パターンに直接接続され得る。キャビティ内の電子部品と、キャビティの底面側に形成される導体層とが短い経路で接続され得る。良好な電気的特性が得られると考えられる。

さらに、実施形態のプリント配線板では、図１〜３に示されるように、導体パッド３とキャビティ２の壁面２ａとの間の第１導体層１２ａ上に凸状部７が形成されている。凸状部７は、凸状部７の周囲の部分の表面よりもキャビティ２の開口側に向って突出している部分である。なお、導体パッド３は、キャビティ２内の第１導体層１２ａのうちの第１ソルダーレジスト層１３ａに覆われていない部分であり、キャビティ２内に配置される外部の電子部品と接続される部分である。図２に示されるように、凸状部７は、キャビティ２の壁面２ａの内周側に、枠状に形成されている。図２の例では、キャビティ２内には、複数の導体パッド３が露出しており、凸状部７は、この複数の導体パッド３全てを全体的に囲むように枠状に形成されている。すなわち、凸状部７は、個々の導体パッド３と、その個々の導体パッド３の最も近傍のキャビティ２の壁面２ａとの間に、壁面２ａに沿って枠状に形成されている。凸状部７は、好ましくは、図２の例のように、枠状の全体形状の全周にわたって連続的に形成される。しかし、全体として枠状の形状に形成される凸状部７は不連続部分を有していてもよい。

図１〜３に例示されるプリント配線板１では、凸状部７は、第１ソルダーレジスト層１３ａに形成された枠状のソルダーレジストパターンにより構成されている。凸状部７とキャビティ２の壁面２ａとの間には、凹部９が形成されている。凹部９は第１ソルダーレジスト層１３ａの開口部である。凹部９のキャビティ２の内周側の内壁は、枠状の凸状部７の外周側の側壁である。すなわち、凹部９は、枠状の凸状部７に沿って枠状に形成されている。従って、凹部９もキャビティ２の壁面２ａに沿って枠状に形成されている。また、図２に示されるように、枠状の凸状部７は、第１基板１０の第１面１０Ｆ側の最表層の導体層（第１導体層１２ａ）上および第１面１０Ｆ側の最表層の樹脂絶縁層（第１樹脂絶縁層１１ａ）上に形成されている。そして、枠状の凹部９の底面には、第１導体層１２ａおよび第１樹脂絶縁層１１ａが露出している。

前述のように、一実施形態のプリント配線板１では、キャビティ２の形成のために、第１基板１０と第２基板２０とが接着層４を介して接合されている。接着層４は、前述のように、任意の接着剤などにより形成され得る。任意の接着剤の中には、プリント配線板１の製造工程において流動性を有し得るものがある。また、任意の接着剤の中には、完全に硬化せずに流動性を維持し続けるものや、使用環境（周囲温度など）に応じて低粘度化して流動可能な状態となるものも存在し得る。流動可能な状態の接着剤は、第１基板１０と第２基板２０との界面からキャビティ２内に流れ出すことがある。その場合、導体パッド３への接着剤の付着が懸念される。

しかし本実施形態のプリント配線板１では、導体パッド３とキャビティ２の壁面２ａとの間に凸状部７が形成されている。図４に示されるように、接着層４を形成する接着剤がキャビティ２内に流れ出しても、凸状部７が、流出した接着剤に対するダムとして機能し得る。接着剤の導体パッド３に達するような流動が防止され得る。なお、枠状に形成される凸状部７が前述のように不連続部分を有する場合でも、少なくとも、枠状の凸状部７の不連続部分以外の部分での接着剤の流動が防止され得る。実施形態のプリント配線板１では、導体パッド３への、接着層４を構成する接着剤の付着が防止され得る。

さらに、一実施形態のプリント配線板１では、凹部９が、流動する接着剤の滞留部として機能し得る。すなわち、キャビティ２内に流れ出した接着剤が凹部９内に入り込むことにより、導体パッド３側に向かう接着剤の流動が緩められる。接着剤が凸状部７を乗り越え難いと考えられる。接着剤の導体パッド３への付着がより確実に防止されると考えられる。図４は、そのような凸状部７および凹部９により拡張を阻止されている接着層４の一例を示している。図４では、接着層４のキャビティ２側の端部は凹部９に達している。

第１基板１０は、前述のように、図１の例では、第１〜第３の樹脂絶縁層１１ａ〜１１ｃおよび第１〜第４の導体層１２ａ〜１２ｄを含んでいる。各樹脂絶縁層と各導体層とは交互に積層されている。図１に例示される第１基板１０は、第２樹脂絶縁層１１ｂと、第２および第３の導体層１２ｂ、１２ｃとからなるコア基板の両面に１層ずつ樹脂絶縁層および導体層を積層してなるビルドアップ基板により構成されている。しかし、第１基板１０は、コア基板を有さない基板であってもよく、ビルドアップ層を有さない積層基板であってもよい。また、第１基板１０は、３層よりも多い、または少ない層数の樹脂絶縁層および導体層により構成されてもよい。

第１〜第４の導体層１２ａ〜１２ｄは、それぞれ、導体パッドや配線パターンなどの所望の形状の導体パターンを有している。第１導体層１２ａは、キャビティ２の底面に露出する導体パッド３を含んでいる。図示されない外部の電子部品が、はんだ付けや、ワイヤボンディングなどにより、電気的に、または、電気的および機械的に導体パッド３に接続され得る。図１の例では、導体パッド３は表面保護膜１４に被覆されている。表面保護膜１４は、たとえば、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕなどからなる無電解めっき膜やはんだ膜、または、樹脂材料からなる保護膜などであってよい。また、第４導体層１２ｄは、第２ソルダーレジスト層１３ｂの開口部に露出し、外部のマザーボードなどに接続される接続パッドを含んでいてもよい。各導体層は、たとえば銅などの良好な導電性を有する材料で形成される。各導体層はニッケルなどの他の金属により形成されてもよい。

図１〜４の例では、第１基板１０は、キャビティ２内の導体パッド３に接続されていて、キャビティ２の外周側に延びる配線パターン１２ａ１を第１導体層１２ａに有している。第１導体層１２ａ上に形成されている凸状部７は、具体的には配線パターン１２ａ１上に形成されている。配線パターン１２ａ１は、キャビティ２内に露出する導体パッド３から、凸状部７と第１樹脂絶縁層１１ａとの間を通ってキャビティ２の外周側に向って延びている。導体パッド３と、キャビティ２の外周側の第１導体層１２ａに形成されている他の導体パッドや配線とが短い経路で接続され得る。第２基板２０のキャビティ２の外周側の部分は、第１ソルダーレジスト層１３ａおよび接着層４を介して、第１樹脂絶縁層１１ａおよび配線パターン１２ａ１の上に接合されている。従って、キャビティ２の壁面２ａの一部は配線パターン１２ａ１上に位置しており、壁面２ａは平面視において配線パターン１２ａ１を横切っている。

第１〜第３の樹脂絶縁層１１ａ〜１１ｃは、導体層との密着性、および適度な熱膨張率などを有する樹脂材料により主に形成される。エポキシ樹脂などが各樹脂絶縁層の材料として用いられる。また、各樹脂絶縁層はガラス繊維やアラミド繊維などの補強材を含んでいてもよい。さらに、各樹脂絶縁層はシリカなどの充填材を含んでいてもよい。

図１の例では、第２樹脂絶縁層１１ｂ内にスルーホール１５ｂが形成され、第１および第３の樹脂絶縁層１１ａ、１１ｃ内にビア導体１５ａ、１５ｃがそれぞれ形成されている。スルーホール１５ｂにより第２導体層１２ｂと第３導体層１２ｃとが接続されている。また、ビア導体１５ａにより第１導体層１２ａと第２導体層１２ｂとが接続され、ビア導体１５ｃにより第３導体層１２ｃと第４導体層１２ｄとが接続されている。スルーホール１５ｂおよびビア導体１５ａ、１５ｃは、たとえば、第１〜第４の導体層１２ａ〜１２ｄと同じ材料で形成され、好ましくは銅により形成される。なお、スルーホール１５ｂの内部はエポキシ樹脂などからなる充填物１５ｂ２で埋められている。スルーホール１５ｂの両端に銅などにより所謂蓋めっきがなされていてもよい。

第１ソルダーレジスト層１３ａは、キャビティ２の内部および外部の第１面１０Ｆ側の最表層の樹脂絶縁層および導体層（図１の例では、第１樹脂絶縁層１１ａおよび第１導体層１２ａ）上に形成されている。図２などに示されるように、第１ソルダーレジスト層１３ａの枠状のソルダーレジストパターンにより凸状部７が形成されている。さらに、第１ソルダーレジスト層１３ａに枠状に設けられた開口により凹部９が形成されている。また、第１ソルダーレジスト層１３ａには、導体パッド３を露出させる開口１３ａ１が設けられている。第１および第２のソルダーレジスト層１３ａ、１３ｂの材料としては、感光性のエポキシ樹脂やポリイミド樹脂が例示される。

キャビティ２の開口サイズおよび形状は、第２基板２０に形成される貫通孔の開口サイズおよび形状により定められる。また、キャビティ２の深さは、ほぼ第２基板２０の厚さに相当する。キャビティ２の開口サイズ、形状および深さは、たとえば、キャビティ２内に配置される外部の電子部品に応じて任意に選択される。図２の例では、キャビティ２はほぼ正方形の開口形状を有している。キャビティ２の中央部分に第１ソルダーレジスト層１３ａのパターンが形成され、そのソルダーレジストパターンの周囲に、表面保護膜１４に覆われた導体パッド３が設けられている。キャビティ２の底面の周縁の内側には、キャビティ２の外周側の第２基板２０の下に形成されている第１ソルダーレジスト層１３ａのパターンが露出している。このキャビティ２の外周側のソルダーレジストパターンと凸状部７との間に凹部９が形成されている。

第２基板２０は、好ましくは、エポキシ樹脂などの樹脂材料で形成される。セラミックなどからなる第２基板を含む基板よりも安価なキャビティ付き基板が得られる。たとえば、第２基板２０は、ガラス繊維などの芯材に含浸されたエポキシ樹脂からなるプリプレグの本硬化後の樹脂基板である。第２基板２０の材料はエポキシ樹脂に限定されず、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴ樹脂）、フェノール樹脂などであってもよい。また、図１の例と異なり、第２基板２０は、両面に導体層を有する所謂両面銅張積層板、または一方の面に導体層を有する樹脂基板であってもよい。

第２基板２０が樹脂により構成される場合、貫通孔２１（図１参照）は、たとえば、後述のようにレーザー光の照射やルーター加工、またはドリル加工などにより形成され得る。レーザー加工などの被加工面である第２基板２０の断面が、貫通孔２１の形成と共に貫通孔２１の内壁に露出し得る。第２基板２０が樹脂で構成されていると、貫通孔２１の内壁からなるキャビティ２の壁面２ａからは、樹脂粉やガラス繊維片などによる塵が生じることがある。樹脂粉などによる塵は、キャビティ２内に配置される図示されない電子部品上への落下などにより電子部品の機能を阻害することがある。特にイメージセンサのように極小領域に区画された受光面への光の入射により動作する電子部品の場合、発塵による問題が生じ易いと考えられる。

実施形態のプリント配線板１には、そのような発塵防止のために、図５に示されるように、キャビティ２の壁面２ａを覆う被覆層５が形成されていてもよい。被覆層５は、キャビティ２の壁面２ａ、すなわち、第２基板２０の貫通孔２１の内壁に形成され得る。キャビティ２の壁面２ａが、たとえば機械加工後の被加工面であっても、壁面２ａを覆う被覆層５により、塵の発生や、壁面２ａからの塵の落下などが防止されると考えられる。キャビティ２内に配置される電子部品の動作への塵による悪影響が防止されると考えられる。塵による電子部品の誤動作などの少ない安価なキャビティ付き配線板を得ることができると考えられる。なお、図５では、図１のプリント配線板１の構成要素と同一の構成要素については、適宜符号が省略されている。

被覆層５は、好ましくは、壁面２ａの全周にわたって形成される。しかし、被覆層５は、壁面２ａに部分的に形成されているだけでもよい。その形成部分からの発塵が防止され得る。被覆層５の厚さは、特に限定されないが、最も薄いところでも、３μｍ以上の厚さとなるように形成される。キャビティ２の壁面２ａが多少凹凸を有していても、確実に発塵が防止されると考えられる。また、キャビティ２内の有効エリア確保の観点から、被覆層５の厚さとしては、５０μｍ以下が好ましい。

被覆層５は、たとえばエポキシ樹脂の塗布によって形成される。エポキシ樹脂以外の、たとえば、アクリル系樹脂などが、被覆層５に用いられてもよい。被覆層５は、また、めっき膜により形成されてもよい。たとえば、銅の無電解めっき膜や、ニッケルやスズからなるめっき膜が例示される。被覆層５が金属のめっき膜である場合、被覆層５は、好ましくは、銅、スズまたはニッケルなどの無光沢めっき膜である。たとえば、キャビティ２内に光学系の電子部品が配置される場合、被覆層５での反射光の影響による電子部品の誤動作が抑制されると考えられる。被覆層５の断面形状は、図５に示される形状に限定されない。たとえば、第２基板２０の厚さ方向の中央部分でキャビティ２の内周側に盛り上がった断面形状を有する被覆層５が形成されてもよい。

図６Ａには、一実施形態のプリント配線板の凸状部７の他の例が示されている。図６Ａにおいても、凸状部７は、第１ソルダーレジスト１３ａのソルダーレジストパターンにより形成されている。しかし、図６Ａの例では、導体パッド３に接続されていてキャビティ２の外周側に延びる配線パターン１２ａ１（図３参照）は第１導体層１２ａに形成されていない。そのため、凸状部７は、第１樹脂絶縁層１１ａの上に直接形成されている（なお、図１〜４の例でも、配線パターン１２ａ１などの第１導体層１２ａの導体パターンが形成されていない部分では、凸状部７は第１樹脂絶縁層１１ａ上に形成され得る）。たとえば、導体パッド３の近傍からキャビティ２の外周側に延びる導体パターンが全く形成されていない場合、凸状部７は、枠状の形状の全周にわたって第１樹脂絶縁層１１ａ上に形成され得る。また、図６Ａの例と全く異なり、凸状部７は、枠状の形状の全周にわたって第１導体層１２ａのたとえばベタパターン上に形成されていてもよい。

図６Ｂには、一実施形態のプリント配線板の凸状部のさらに別の例である凸状部７ａが示されている。凸状部７ａは、第１ソルダーレジスト層１３ａのソルダーレジストパターン７ａ１およびソルダーレジストパターン７ａ１に覆われている第１導体層１２ａの導体パターン７ａ２により形成されている。凸状部７ａも、図１などに示される凸状部７と同様に、全体として枠状の形状に形成される。その場合、凸状部７ａは、第１ソルダーレジスト層１３ａの枠状パターンおよび第１導体層１２ａの枠状パターンにより形成される。図６Ｂの例の凸状部７ａの構造では、導体パターン７ａ２が含まれているため、図６Ａに示されるようなソルダーレジストパターンだけで形成される凸状部７よりも高く、高さのばらつきも少ない凸状部が得られると考えられる。なお、ソルダーレジストパターン７ａ１は導体パターン７ａ２の側面まで覆っていなくてもよく、ソルダーレジストパターン７ａ１は導体パターン７ａ２上だけに形成されていてもよい。

また、実施形態のプリント配線板の凸状部は、ソルダーレジスト層のパターンを全く用いずに形成されてもよい。たとえば、図６Ｂの例において、ソルダーレジストパターン７ａ１に全く覆われていない導体パターン７ａ２だけで凸状部が形成されてもよい。すなわち、実施形態のプリント配線板の凸状部は、第１基板の第１面側の最表層の導体層の導体パターンだけで形成されていてもよい。

図６Ａおよび図６Ｂの例では、凸状部７または凸状部７ａと導体パッド３との間にも凹部９１が形成されている。接着層４の接着剤の導体パッド３への付着が、さらに防止されると考えられる。

また、図６Ａおよび図６Ｂの例では、導体パッド３と、第１導体層１２ａのキャビティ２の外周側の他の導体パターン１２ａ２とは、第１導体層１２ａよりも第１基板１０の第２面１０Ｓ（図１参照）側の導体層である第２導体層１２ｂを介して接続されている。すなわち、導体パッド３は、凸状部７または凸状部７ａの位置（平面視で各凸状部と重なる位置）において、第２導体層１２ｂを経由することにより各凸状部を迂回して他の導体パターン１２ａ２と接続されている。図６Ａおよび図６Ｂに例示される凸状部７、７ａが導体パッド３の周囲全周にわたって連続的に形成される場合でも、導体パッド３は、第１導体層１２ａ以外の第２面１０Ｓ側の導体層を介して、キャビティ２の外周側の導体パターンと接続され得る。

図７Ａには、実施形態のプリント配線板の使用時の状態の一例が示されている。図７Ａに示されるプリント配線板１ａでは、図１に示される一実施形態のプリント配線板１に、さらに、キャビティ２を覆う外部の板状部材８１の取付け用の取付け部６ａが設けられている。なお、図１に示されるプリント配線板１の構成要素と同じ構成要素には同じ符号が付されるか符号が省略され、その詳細な説明も適宜省略される。図７Ａ以降の他の図面についても、同様に、図中の符号やその構成要素の説明は適宜省略される。

図７Ａでは、外部の電子部品８０ａが、キャビティ２内の中央部のダイボンドパッド１２ａ３上に配置されている。電子部品８０ａの図示されない電極と導体パッド３とがボンディングワイヤ８２により接続されている。電子部品８０ａは、たとえば、エポキシ系の接着剤や金またはスズなどの導電性材料で、ダイボンドパッド１２ａ３に接続されている。

取付け部６ａは、キャビティ２の開口部の周囲に少なくとも部分的に、好ましくは、その全周にわたって形成されている。取付け部６ａは、たとえば、銅などの金属からなる導体により構成される。たとえば、第２基板２０の材料として前述のように両面銅張積層板が用いられる場合、キャビティ２の形成領域の周囲の領域だけを残して両面の銅箔が除去される。その残された領域からなる取付け部６ａが得られる。また、選択的な無電解めっきやスパッタリングなどにより新たに銅などの金属膜からなる取付け部６ａが形成されてもよい。取付け部６ａに板状部材８１が、任意の接着剤やはんだなどのろう材で接合され得る。

図７Ｂには、板状部材８１の取付け部の他の例である取付け部６ｂを有するプリント配線板１ｂが示されている。取付け部６ｂは、取付け部６ｂの周囲の部分よりもキャビティ２の底面側に凹んだ部位である。図７Ｂの例では、第２基板２０のキャビティ２の開口部の周縁部をザグリ加工などにより部分的に除去することにより取付け部６ｂが形成されている。図７Ｂのような取付け部６ｂが形成されると、板状部材８１の位置決めが容易である。また、板状部材８１の表面と、その周囲の部分の表面とを面一にすることも可能である。周囲よりも突出する板状部材８１に外部から機械的衝撃が加わることが回避され得る。周囲の部分よりも凹んだ部位からなる取付け部６ｂは、図７Ｂの例に限定されない。たとえば、第２基板２０の表面に全面的にソルダーレジスト層が設けられ、そのソルダーレジスト層のキャビティ２の周囲の部分が除去されてもよい。

図７Ｂの例では、電子部品８０ｂが所謂フェイスダウン方式で実装されている。実施形態の各プリント配線板は、キャビティ２の底面に導体パッド３を有するため、このようなファイスダウン方式の実装が可能である。電子部品８０ｂの図示されない電極と導体パッド３とは、はんだボール８３などの導電性接合材で電気的かつ機械的に接合されている。電子部品８０ａ（図７Ａ参照）および電子部品８０ｂは特に限定されない。半導体素子などの任意の能動部品やコンデンサなどの任意の受動部品が電子部品８０ａ、８０ｂとしてキャビティ２内に配置され得る。前述の被覆層５（図５参照）は、塵の影響を受け易いイメージセンサやその他の受光素子もしくは発光素子などの、光学的事象を利用する電子部品がキャビティ２内に配置される場合に特に有益である。

板状部材８１は、キャビティ２内の電子部品８０ａ、８０ｂを適度に保護できるものであれば特に限定されない。電子部品８０ａ、８０ｂがイメージセンサなどの光学的素子の場合、板状部材８１は、ガラス板やアクリル板または各種レンズなどの透光性の部材により形成される。

一実施形態のプリント配線板の製造方法が、図１に示されるプリント配線板１を例に、図８Ａ〜８Ｈおよび図９Ａ〜９Ｃを参照して説明される。まず、図８Ａ〜８Ｈを参照しながら、第１基板１０の製造方法が説明される。

図８Ａに示されるように、第２樹脂絶縁層１１ｂの両面に数μｍ程度の厚さの金属箔１２１、１２２を有する金属箔付き樹脂基板１０ａが用意される。金属箔付き樹脂基板１０ａは、たとえば両面銅張積層板である。第２樹脂絶縁層１１ｂは、たとえば、ガラス繊維およびガラス繊維に含浸されたエポキシなどの樹脂材料によって構成されている。

図８Ｂに示されるように、スルーホール１５ｂ（図１参照）形成用の貫通孔１５ｂ１が、ＣＯ₂ガスレーザー光の照射などにより第２樹脂絶縁層１１ｂおよび金属箔１２１、１２２の所望の位置に形成される。そして、金属箔１２１、１２２上、および貫通孔１５ｂ１の内壁に無電解めっきなどにより銅などからなる導電膜（シード層、図示せず）が形成される。その後、第２および第３の導体層１２ｂ、１２ｃ（図１参照）形成用のめっきレジスト５１が、貫通孔１５ｂ１の配置パターン、ならびに形成される第２および第３の導体層１２ｂ、１２ｃの導体パターンに応じたパターンで形成される。その後、めっきレジスト５１の開口５１ａ内に、電解めっきにより銅などのめっき膜が形成され、めっきレジスト５１が除去される。さらに、めっきレジスト５１の除去により露出するシード層および金属箔１２１、１２２がエッチングにより除去される。

図８Ｃに示されるように、所定のパターンを有する第２および第３の導体層１２ｂ、１２ｃならびにスルーホール１５ｂが形成される。さらに、第２樹脂絶縁層１１ｂの一方の表面へのエポキシ樹脂などの印刷および他方の面からの吸引などにより、スルーホール１５ｂ内に充填物１５ｂ２が充填される。図示されていないが、充填物１５ｂ２の充填後、スルーホール１５ｂの両端を塞ぐめっき膜が形成されてもよい。

図８Ｄに示されるように、第２樹脂絶縁層１１ｂの両面に第１および第３の樹脂絶縁層１１ａ、１１ｃとなる樹脂フィルムなどが、銅などの金属箔１２３、１２４と共に積層され、加熱雰囲気中でプレスされる。それにより、第１および第３の樹脂絶縁層１１ａ、１１ｃが形成される。

図８Ｅに示されるように、ビア導体１５ａ、１５ｃ（図１参照）形成用のビアホール１５１が、ＣＯ₂レーザー光の照射などにより形成される。さらに、金属箔１２３、１２４上、およびビアホール１５１の内壁に無電解めっきなどにより銅などからなる導電膜（シード層、図示せず）が形成される。金属箔１２３、１２４上に、第１および第４の導体層１２ａ、１２ｄ（図１参照）形成用のめっきレジスト５２が形成される。めっきレジスト５２の導体パッド３および配線パターン１２ａ１（図１参照）の形成箇所に対応する領域には、開口５２ａが設けられる。なお、図６Ａまたは図６Ｂに示される第１導体層１２ａの他の導体パターン１２ａ２や、凸状部７ａを構成する導体パターン７ａ２が形成される場合は、各導体パターンに応じた領域に開口５２ａが設けられる。

図８Ｆに示されるように、第１および第４の導体層１２ａ、１２ｄならびにビア導体１５ａ、１５ｃが形成される。この第１導体層１２ａなどは、第２および第３の導体層１２ｂ、１２ｃならびにスルーホール１５ｂの形成方法と同様の方法で形成され得る。第１導体層１２ａには、導体パッド３および配線パターン１２ａ１が形成されている。

図８Ｇに示されるように、第１および第２のソルダーレジスト層１３ａ、１３ｂが第１導体層１２ａ側および第４導体層１２ｄ側の両表面に形成される。たとえば、感光性のエポキシ樹脂などがほぼ全面に印刷や吹き付けなどにより塗布され、各ソルダーレジスト層の材料膜が形成される。そしてその材料膜にフォトリソグラフィ技術を用いて開口１３ａ１、１３ｂ１が形成される。

一実施形態のキャビティ付き配線板の製造方法では、図８Ｈに示されるように、第１ソルダーレジスト層１３ａのソルダーレジストパターンにより凸状部７が枠状に形成される。たとえば、開口１３ａ１の形成と共に、枠状の凸状部７となる部分の外側の第１ソルダーレジスト層１３ａの材料膜の部分が現像により枠状に除去される。すなわち、この枠状に除去される部分に応じた開口パターンを有するマスクを通して第１ソルダーレジスト層１３ａの材料膜が露光され、現像される。枠状に除去される部分に形成される開口からなる凹部９が形成される。また、凹部９の形成と共に、枠状の凹部９の内周側の凹部９と開口１３ａ１との間に、第１ソルダーレジスト層１３ａの枠状のソルダーレジストパターンからなる凸状部７が形成される。換言すると、凸状部７の形成と共に、枠状の凸状部７の外周側に、凸状部７の外周側の側壁からなる内壁を有する凹部９が形成される。凸状部７および凹部９は、導体パッド３の周囲であって、後述のキャビティ２の形成（図９Ｃ参照）後にキャビティ２内となる部分に形成される。

以上の工程を経ることにより、一方の表面である第１面１０Ｆに電子部品接続用の導体パッド３を有する第１基板１０が用意される。第１基板１０は第１面１０Ｆ側に枠状の凸状部７を有している。図１のプリント配線板１が製造される場合は、さらに、表面保護膜１４が、導体パッド３上などにニッケルやパラジウムまたは金などの無電解めっきにより形成される。なお、図６Ａまたは図６Ｂに示される第１導体層１２ａの導体パターン１２ａ２や導体パターン７ａ２は、各導体パターンに応じためっきレジストを用いることで、導体パッド３などと同様に形成され得る。なお、図８Ａ〜８Ｈは、金属箔１２１〜１２４を用いたセミアディティブ法による各導体層の形成方法の例であるが、第１基板１０の各導体層は、金属箔１２１〜１２４を用いずに形成されてもよい。第１基板１０の各導体層は、サブトラクティブ法やフルアディティブ法により形成されてもよい。また、図８Ａ〜８Ｈに示される例と異なり、ビルドアップ工法により第１基板１０の全層が形成されてもよく、パターニング済みの両面配線板の積層により第１基板１０が形成されてもよい。

つぎに、図９Ａ〜９Ｃを参照して、第２基板２０の準備からプリント配線板１の完成までの工程が説明される。

図９Ａに示されるように、好ましくはエポキシ樹脂などの樹脂材料からなる第２基板２０が準備される。図９Ａの例では、まず、第２基板２０に貫通孔２１が形成され、貫通孔２１を有する第２基板２０が用意される。貫通孔２１は、たとえば、貫通孔２１の形成領域の縁部へのレーザー光５３の照射により形成される。第２基板２０がプリプレグの硬化により準備される場合は、プリプレグの状態で、貫通孔２１の形成領域がプレスにより型抜きされてもよい。その後のプリプレグの加熱により、貫通孔２１を備えた第２基板２０が用意され得る。

一実施形態のプリント配線板の製造方法では、つぎに、図９Ｂに示されるように、第２基板２０の一方の表面に接着層４（図１参照）が設けられる。図９Ｂの例では、第２基板２０の貫通孔２１に応じた開口４ａを有する接着フィルム４１が第２基板２０に貼り合わされる。接着フィルム４１は、好ましくは、光学的手段などによる位置合わせ手段を用いて第２基板２０に貼り合わされる。開口４ａは、たとえばポリイミドなどからなる接着フィルム４１の成型と同時に、または、その前もしくは後に型抜きなどにより形成され得る。

図９Ｃに示されるように、接着層４を介して第１基板１０と第２基板２０とが接合される。第２基板２０には、好ましくは、所定の位置への特定の形状の凹凸や金属膜の形成などにより図示されない認識マークが設けられ得る。この認識マークを用いて第１基板１０と第２基板２０との位置合わせが行われてもよい。接着層４の特性に応じて、加熱などの硬化プロセスが行われる。接合時の加熱などにより接着層４を構成する接着剤が導体パッド３側に向けて流動しても、導体パッド３の周囲に形成された凸状部７により導体パッド３への接着剤の付着が防止される。第１基板１０と第２基板２０との接合により、第２基板２０の貫通孔２１の内壁からなる壁面、および、第１基板１０の第１面１０Ｆの導体パッド３を含む部分により構成される底面を有するキャビティ２が形成される。以上の工程を経ることにより図１に示されるプリント配線板１が完成する。

なお、前述の図５の例のように、被覆層５が形成される場合は、たとえば、第２基板２０の貫通孔２１の形成の後に、貫通孔２１の内壁に被覆層５が形成される。被覆層５は、たとえば、エポキシ樹脂などの適切な樹脂材料の印刷、吹き付けもしくは適切なツールによる樹脂材料の転写、または樹脂材料中への第２基板２０の浸漬などにより形成され得る。塗布された樹脂材料は、加熱、紫外線照射、自然乾燥などをされることにより硬化する。また、無電解めっきやスパッタリングなどにより、銅やニッケルまたは金などの金属膜からなる被覆層５が形成されてもよい。なお、金属膜などにより被覆層５が形成される場合は、好ましくは、被覆層５は、銅、スズまたはニッケルの無光沢めっきによって形成されてもよい。キャビティ２内にイメージセンサなどが配置される場合、無光沢の被覆層５は有益となり得る。被覆層５の形成時には、貫通孔２１の内壁以外の壁面が適宜マスキングされてもよい。

実施形態のプリント配線板の製造方法によれば、別途にそれぞれ形成された第１基板と第２基板との接合によりキャビティが形成される。第１基板の第１面には、所望のパターンを有する導体層が各種のパターニング手法で形成され得る。従って、底面に導体パッドなどの任意の導体パターンを有するキャビティを有するキャビティ付き配線板が容易に形成され得る。さらに。実施形態のプリント配線板の製造方法によれば、導体パッドの周囲で、かつキャビティ内となる部分に凸状部が形成される。プリント配線板の製造時および／または使用時における、第１基板と第２基板とを接合する接着剤の流動による導体パッドの汚染が防止されると考えられる。

なお、図９Ａ〜９Ｃに示される工程の順序は任意に変更され得る。たとえば、貫通孔２１の形成の前に、開口４ａを有さない接着フィルム４と第２基板２０との貼り合せにより接着層４が設けられ、その後、接着層４の開口４ａが、レーザー光の照射などにより貫通孔２１と共に形成されてもよい。また、第１基板１０と第２基板２０との貼り合せの後に被覆層５が形成されてもよい。接着層４の形成や第１基板１０と第２基板２０との接合の後に被覆層５が形成される場合は、被覆層５の形成時に、接着層４や第１基板１０の露出面は適宜マスキングされる。

１、１ａ、１ｂ プリント配線板
２ キャビティ
２ａ キャビティの壁面
３ 導体パッド
４ 接着層
４１ 接着フィルム
５ 被覆層
６ａ、６ｂ 取付け部
７、７ａ 凸状部
９、９１ 凹部
１０ 第１基板
１０Ｆ 第１面
１０Ｓ 第２面
１１ａ 第１樹脂絶縁層
１１ｂ 第２樹脂絶縁層
１１ｃ 第３樹脂絶縁層
１２ａ 第１導体層
１２ｂ 第２導体層
１２ｃ 第３導体層
１２ｄ 第４導体層
１３ａ 第１ソルダーレジスト層
１３ｂ 第２ソルダーレジスト層
１４ 表面保護膜
１５ａ、１５ｃ ビア導体
１５ｂ スルーホール
２０ 第２基板
２１ 貫通孔
８０ａ、８０ｂ 電子部品
８１ 板状部材

Claims (13)

1. 積層されている樹脂絶縁層および導体層により構成され、電子部品との接続に用いられる導体パッドを一方の表面である第１面に有する第１基板と、
   キャビティ形成用の貫通孔を備える第２基板と、を有するキャビティ付き配線板であって、
   前記第２基板は前記第１基板の第１面に接着層を介して接合されており、
   前記導体パッドは、前記貫通孔および前記貫通孔内に露出する前記第１基板の第１面により形成されるキャビティ内に露出しており、
   前記導体パッドと前記キャビティの壁面との間に、前記キャビティの開口側に向って突出する凸状部が枠状に形成されている。
2. 請求項１記載のキャビティ付き配線板であって、前記接着層の材料の一部が前記凸状部と前記キャビティの壁面との間の凹部に入り込んでいる。
3. 請求項１記載のキャビティ付き配線板であって、前記凸状部は、前記第１基板の第１面側に形成されるソルダーレジスト層の枠状パターンにより形成される。
4. 請求項１記載のキャビティ付き配線板であって、前記第１基板は、前記導体パッドに接続されていて前記キャビティの外周側に延びる配線パターンを、前記導体パッドを含む前記第１面側の最表層の導体層に有しており、前記第２基板は前記配線パターンの上に接合されている。
5. 請求項４記載のキャビティ付き配線板であって、前記配線パターンは、前記凸状部と前記最表層の樹脂絶縁層との間を通って前記キャビティの外周側に延びている。
6. 請求項１記載のキャビティ付き配線板であって、前記凸状部は、前記第１基板の第１面側に形成されるソルダーレジスト層の枠状パターン、および前記枠状パターンに覆われている前記第１面側の最表層の導体層の枠状パターンにより形成される。
7. 請求項６記載のキャビティ付き配線板であって、前記凸状部は、前記導体パッドの周囲全周にわたって連続的に形成されており、前記導体パッドは、前記凸状部の位置において前記第１基板の前記最表層の導体層以外の導体層を介して、前記最表層の導体層の前記キャビティの外周側に形成されている導体パターンに接続されている。
8. 請求項１記載のキャビティ付き配線板であって、前記第２基板は樹脂材料を含んでおり、前記キャビティの壁面は樹脂または無光沢めっき膜に覆われている。
9. 請求項１記載のキャビティ付き配線板であって、前記キャビティの開口部の周囲に外部の板状部材の取付け部が設けられている。
10. 請求項９記載のキャビティ付き配線板であって、前記電子部品がイメージセンサであり、前記板状部材が透光性の部材である。
11. 一方の表面である第１面に電子部品接続用の導体パッドを有する第１基板を用意することと、
    貫通孔を有する第２基板を用意することと、
    前記第１基板の第１面に接着層を介して前記第２基板を接合することにより、前記貫通孔、および前記第１面の前記導体パッドを含む部分により構成されるキャビティを形成することと、
    を含むキャビティ付き配線板の製造方法であって、
    前記第１基板を用意することは、前記第１面の前記導体パッドの周囲かつ前記キャビティ内となる部分に凸状部を枠状に形成することを含んでいる。
12. 請求項１１記載のキャビティ付き配線板の製造方法であって、前記凸状部を形成することは、枠状の前記凸状部の外周側に、前記凸状部の側壁からなる内壁を有する凹部を枠状に形成することを含んでいる。
13. 請求項１１記載のキャビティ付き配線板の製造方法であって、前記第１基板を用意することは、前記第１面側にソルダーレジスト層を形成することを含んでおり、
    前記ソルダーレジスト層に枠状パターンを形成することにより前記凸状部が形成される。

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