JP4033157B2 - 導電路形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、部品内蔵モジュールの導電路を形成する方法に関するものである。

近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に従い、回路部品の高密度、高機能化が一層叫ばれている。そのため、回路部品の高密度化、高機能化に対応した回路基板が要求されている。その結果、回路基板の内部に部品を内蔵した、いわゆる部品内蔵モジュールの開発が進められている。部品内蔵モジュールの製造方法として、コンポジット樹脂シートにあらかじめ導電路を形成するための貫通孔を開け、そこに導電性ペーストを充填したものを複数枚積層したものを部品実装された基板に積層して加熱加圧することにより形成する方法が知られている。

図面を用いて、従来の実施例について説明する。

図５は従来の導電路形成の製造工程図である。図５（ａ）のａ１はコンポジット材８に開けた貫通孔１に導電ペースト２を充填したものであり、ａ２は部品４の入る部分にブランク１４を開けたものである。図５（ｂ）は前記コンポジットシートａ１及びａ２と銅箔１２を積層する状態を示し、図５（ｃ）は積層して加熱加圧することにより半硬化状態で一体化したものである。図５（ｄ）は、これを電子部品９が実装された基板４に積層して加熱加圧する状態を示し、図５（ｅ）は一体化し、完全硬化した状態を示している。ここで、導電路１３が形成される時、導電ペースト２は加圧された際に上下方向に圧縮されるため横方向に膨張する。したがって、導電ペースト２の側面には部品９との間にデッドスペース１５となるコンポジット材８の絶縁性を有する部品が必要であり、もしもこれが無ければ圧縮された導電ペースト２は部品９に接触し、電気的絶縁性が保てなくなる。この導電ペースト２と部品９との間に存在するコンポジット材８の部分が回路パターン上、デッドスペース１５となり、部品間はこのスペースを設ける必要が生じ、回路設計上の障害となる。図５（ｆ）はこのモジュール基板をダイシングにより固片に分割することにより個々のモジュール１６にした状態を示す。

図６は従来の導電路形成工法によって造られたモジュール１６の平面図であり、図６（ａ）はデットスペース１５が大きいために高密度実装された基板には導電路を設ける場所が限られることを示している。図６（ｂ）はデッドスペース１５のロスを最小限にするために導電路１３を外周部に設置した状態を示す。

なお、この出願に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００１−１６８４９３号公報

前記従来の部品内蔵モジュールの製造方法は、性能及びコストの面で課題がある。すなわち機能面では、従来のコンポジット樹脂シートに開けた貫通孔に導電性ペーストを充填する方法では部品実装された回路基板にコンポジット樹脂シートを積層して加熱加圧する際にコンポジット樹脂シートの上下方向に圧力が加わるため導電路を形成する導電ペーストの部分が水平方向に膨張しようとするため部品近くに設けることができず、導電路と部品の間には一定のコンポジット樹脂シートの存在が必要である。したがって、この部分が回路基板上でのデッドスペースとなり導電路の数が多ければ多いほど回路基板上での実装密度を上げることは困難になる。また、この対策として導電路を基板外周に並べる方法がとられているが、これは回路設計上の制約となり設計スピードを遅らせるばかりか外周へ導電パターンを配置するためのパターンロスも発生する。また、コスト面では厚みの大きなコンポジット樹脂シートが少ないため薄厚のコンポジット樹脂シートに多数の穴加工をしたものに導電ペーストを充填し、また部品の入る部分にもブランク加工を施したものを多数枚位置合わせをしながら積層し、それからそれを部品実装された回路基板に積層して加熱加圧するという、複雑で精度のいる工程がコストアップになっているという問題があった。本発明は、上記従来の問題を解決するため、高機能で低コストの導電路の形成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、回路基板上に設けたランドに、あらかじめ貫通孔に導電性ペーストが充填されたブロックと、電子部品を実装して、前記回路基板上に絶縁樹脂を流し込み硬化させた後、絶縁樹脂を前記ブロックの上面が現れるまで研削することにより、この研削面に形成する導電層と前記ランドとを接続する導電路を形成するものであって、前記ブロックは、熱硬化性樹脂シートに開けられた貫通孔に導電性ペーストを充填した後、前記熱硬化性シートを積層して加圧、加熱することにより一体化したものであることを特徴とした導電路形成方法であり、導電路を内蔵したブロックを実装することにより容易に部品内蔵モジュール基板の導電路を形成することができる。また、ブロックの製作段階で導電路のピッチ間距離や径を確保できるとともに、このブロックは、貫通孔を開けた熱硬化性樹脂シートに導電性ペーストを充填して積層し、加圧、加熱することにより一体化したものであるので、熱硬化性樹脂シートを薄くして狭ピッチで導電路を形成することが容易であり高密度実装が可能であるだけでなく、任意の位置に導電路を内蔵したブロックを設置できるため回路設計が容易にできるという利点がある。さらに、樹脂を流し込むことによりモジュールを形成するため、積層などを必要としない簡単な製造プロセスであるため低コストで製造でき、液状の樹脂を流し込むため、実装されている部品の下部にも容易に充填するためボイドが発生しにくく、モジュール基板としての信頼性が高くなるという作用効果を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、導電性ペーストは、銀や銅などからなる導電性金属を熱硬化性樹脂に溶かしたものであって、貫通孔に充填した後、加熱により硬化することを特徴とする請求項１に記載の導電路形成方法であり、ペースト状であるため貫通孔に容易に充填できるという作用効果を有する。

本発明による導電路の形成方法は、導電路を内蔵したブロックを実装することにより、容易に導電路を形成することができる。また、あらかじめ導電路を内蔵したブロックの製作段階で、導電路のピッチ間距離や径を確保できるため、狭ピッチで導電路を形成することが容易であり、高密度実装が可能である。また、回路設計においても、任意の位置に導電路を内蔵したブロックを設置できるため、設計が容易にできるという利点がある。また、樹脂を流し込むことによりモジュールを形成するため、積層などを必要としない簡単な製造プロセスであるため、低コストで製造できる。また、液状の樹脂を流し込むため、実装されている部品の下部にも容易に充填することができ、ボイドが発生しにくく、部品内蔵モジュールの信頼性が高くなる製造方法を提供するものである。

以下、本発明の実施の形態における実施例について図面を用いて説明する。

図１は本発明の実施の形態１における導電路内蔵のブロックの構造と基板への実装状況を説明する図である。

図２は本発明の実施の形態１における導電路内蔵のブロックを基板に実装した後のモジュール形成の製造工程図である。

図３は本発明の実施の形態２における導電路内蔵のブロックの製造工程図である。

図４は本発明の実施の形態３における導電路内蔵のブロックの製造工程図である。

図５は従来の導電路形成の製造工程図である。

図６は従来の導電路形成工法によって造られたモジュールの平面図である。

図７は本発明による場合と従来の方法による場合の導電路スペースの比較図である。

図１（ａ）において、絶縁樹脂を成形して作られたブロック３の断面において、貫通孔１には導電性ペースト２が充填されている。図１（ｂ）はこのブロック３が実装される基板４の断面図でありランド５の間にはレジスト６があり、ランド５の上には半田ペースト７が印刷されている。図１（ｃ）はこのブロック３を基板４に実装する状態である。ブロック３の導電性ペースト２が、半田ペースト７を介して基板４のランド５に電気的に接続される。

図２（ａ）は、基板４にブロック３を図１で示したように設け、また、基板４上に電子部品９を実装した後に熱硬化性樹脂と無機フィラーを混合したコンポジット材８でモールドした状態である。図２（ｂ）はこのコンポジット材８を上面からブロック３の上面が現れるまで切削した状態である。図２（ｃ）は、切削した表面に導電層を形成し、エッチング法などによりランド５を形成した後レジスト６を印刷して構成し、ブロック３を介して基板４とモールドによって作られた上面との導通が成されている状態を示している。

図３は本発明の実施の形態２におけるブロック３の製造工程図を斜視図と断面図で説明したものである。図３（ａ）は、熱硬化性樹脂シート７に開けられた貫通孔１に導電ペースト２を充填したものを各層の導電性ペースト２が電気的に接続するようにして複数枚積層しようとする状態である。図３（ｂ）は、積層した後に加熱加圧して一体化した状態を示している。図３（ｃ）は、これを必要な所定の大きさに切り取ってブロック３単体にしている状態である。このブロック３を実装する工程以降は実施の形態１と同様である。

図４は本発明の実施の形態３におけるブロック３の製造工程図を斜視図と断面図で説明したものである。図４（ａ）は、絶縁樹脂板１０に貫通孔１が開けられた状態である。この貫通孔１は絶縁樹脂板１０を成形する時に作ってもよいし、絶縁樹脂板１０を成形した後から、ドリル加工やレーザー加工等で作ってもよい。図４（ｂ）は、この絶縁樹脂板１０の両面にレジスト６を印刷した後にめっき処理を施して貫通孔１に銅めっき１１を施し、表裏面を電気的に接続した状態である。図４（ｃ）は、これを必要な大きさに切り取ってブロック３単体にしている状態である。このブロック３を実装する工程以降は実施の形態１と同様である。

また、図７は本発明による場合と従来の方法による場合の導電路スペースの比較図であり、実際製作されたモジュール１６において従来の方法による場合の導電路１３とデッドスペース１５及び本発明による場合の導電路スペースを並べてその面積を比較した図であり、本発明による導電路の形成方法によれば、かなり小さい面積に、高密度に導電路が形成されるという効果の大きさを示すものである。

本発明にかかる導電路の形成方法は、導電路を内蔵したブロックを実装することにより、容易に導電路を形成することができ、このブロックを、貫通孔を開けた熱硬化性樹脂シートに導電性ペーストを充填して積層し、加圧、加熱することにより一体化したものであるので、ブロックの製作段階で通電路のピッチ間距離や径を確保するとともに、狭ピッチで導電路を形成することが容易であり、その結果、高密度実装が可能となる。また、任意の位置に導電路を内蔵したブロックを設置できるため、回路設計が容易にできるという利点がある。また、樹脂を流し込むことによりモジュールを形成するため、積層などを必要としない簡単な製造プロセスであるので、低コストで製造することができる。また、液状の樹脂を流し込むため、実装されている部品の下部にも容易に充填することができ、ボイドが発生しにくく、部品内蔵モジュールの信頼性が高くなるという効果を有し、部品内蔵モジュールの導電路の形成などの用途として有用である。

本発明の実施の形態１における導電路内蔵のブロックの構造と基板への実装状況を説明する図 本発明の実施の形態１における導電路内蔵のブロックを基板に実装した後のモジュール形成の製造工程図 本発明の実施の形態２における導電路内蔵のブロックの製造工程を示す図 本発明の実施の形態３における導電路内蔵のブロックの製造工程を示す図 従来の導電路形成の製造工程図 従来の導電路形成工法によって造られたモジュールの平面図 本発明による場合と従来の方法による場合の導電路スペースの比較図

符号の説明

１ 貫通孔
２ 導電ペースト
３ ブロック
４ 基板
５ ランド
６ レジスト
７ 半田ペースト
８ コンポジット材
９ 電子部品
１０ 絶縁樹脂板
１１ 銅めっき
１２ 銅はく
１３ 導電路
１４ ブランク
１５ デッドスペース
１６ モジュール
１７ ピッチ間距離

Claims (2)

1. 回路基板上に設けたランドに、あらかじめ貫通孔に導電性ペーストが充填されたブロックと、電子部品を実装して、前記回路基板上に絶縁樹脂を流し込み硬化させた後、絶縁樹脂を前記ブロックの上面が現れるまで研削することにより、この研削面に形成する導電層と前記ランドとを接続する導電路を形成するものであって、前記ブロックは、熱硬化性樹脂シートに開けられた貫通孔に導電性ペーストを充填した後、前記熱硬化性シートを積層して加圧、加熱することにより一体化したものであることを特徴とした導電路形成方法。
2. 導電性ペーストは、銀や銅などからなる導電性金属を熱硬化性樹脂に溶かしたものであって、貫通孔に充填した後、加熱により硬化することを特徴とする請求項１に記載の導電路形成方法。

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