JP4207654B2 - コンデンサ内蔵プリント配線板 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサ内蔵のプリント配線板に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子機器の小型化、高密度化、高性能化が進んでいる中で、そこに用いられるプリント配線板も小型化、高密度化、高速化の要求が高まっており、それらの要求を満たしたプリント配線板が求められている。
プリント配線板は、回路基板(内層基板)とプリプレグシートを積層して、配線パターン、ビアホールを形成してプリント配線板を形成していく方式から、コア基板上に絶縁層、配線回路パターンを交互に積み上げていくビルドアップ方式のプリント配線板へと移行しつつある。
【0003】
近年、電子機器の高性能化に伴い、信号伝達速度の高速化が進められているが、それに伴い、電源配線等にノイズが重畳されて、誤動作を引き起こすことがある。そこでノイズ除去のため、チップコンデンサを内蔵したプリント配線板が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
従来のコンデンサ内蔵プリント配線板の一例を図8(d)に、製造方法の一例を図8(a)〜(d)に示す。
まず、6層のプリント配線板(図8(a)参照)の内層に設けられた内層パッド121a及びランド122bの面位置までザグリ加工してキャビティー131を形成する(図8(b)参照)。
【0004】
チップコンデンサ41の端子電極42と内層パッド121a及びランド122bとは、はんだ151を介して接合され、電気的に接続されており、チップコンデンサ41とキャビティー131の隙間にはアンダーフィル樹脂161が充填されている。
内層パッド121a及びランド122bはインナースルーホール121及びスルーホールにてそれぞれ基板の電源回路、グランド回路に接続され、コンデンサ内蔵のプリント配線板を構成している。
【0005】
上記チップコンデンサ41を収納するキャビテイー131を形成する際キャビティー131の底面に内層パッド121a及びランド122bを精度良く露出させることが難しい。
なぜならば、基板の板厚バラツキとザグリ加工の深さ方向の加工精度を考慮すると、基板上面あるいは基板下面いずれを基準面としてザグリ加工しても、内層パッド121a及びランド122bの表面のみを均一に露出させることは至難の業である。
また、ザグリ加工不足で内層パッド121a及びランド122bの表面に樹脂が残ったり、ザグリ加工しすぎて、内層パッド121a及びランド122bの導体が薄くなったり、内層パッド121a及びランド122b一部が欠損したりして、内層パッド121a及びランド122bとコンデンサ41の端子電極42との接続信頼性に問題を生じ易い。
【0006】
このように、内層にあるパッド、ランドを露出させようとすると、基板表面から内層にあるパッド、ランドまでの深さは基板の板厚バラツキ分を含んでいるので、高精度なザグリ加工機でも歩留まり良く加工することが困難である。
また、高精度にザグリ加工できた場合においても、ザグリ深さは内層パッド、ランドの表面位置に合わせるので、基板表面からの深さは板厚バラツキに応じたバラツキを生じるので、キャビティーの容積が一定ではなくなる。このため、コンデンサの収納も凹んだり、突出したりして不安定化し、隙間部に充填するアンダーフィルも不足したり、溢れたりして不安定となる。
したがって、上記のような形態のコンデンサ内蔵のプリント配線板を作製しようとすると、歩留まりは上がらず、安価に作製することが難しくなってくる。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−243873
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、プリント配線板に形成されたキャビティー内にコンデンサを収納する際コンデンサの端子電極とインナースルーホールまたはスルーホールとの接合が接続信頼性に優れたコンデンサ内蔵プリント配線板を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず絶縁基材の両面に絶縁層を介して複数の配線層及びランド等が形成されており、配線層及びランドはインナースルーホールまたはスルーホールで電気的に接続されてなるコンデンサ内蔵のプリント配線板であって、前記コンデンサはプリント配線板をザグリ加工にて形成されたキャビティー内に収納され、前記キャビティーの底部にインナースルーホールまたはスルーホールの途中部分が露出しており、前記コンデンサの端子電極と前記キャビティー内のインナースルーホールまたはスルーホールの途中部分の露出部とが導電部材にて電気的に接続されていることを特徴とするコンデンサ内蔵プリント配線板としたものである。
【0010】
また前記コンデンサの端子電極と前記キャビティー内のインナースルーホールまたはスルーホールの途中部分の露出部とが、はんだにて接合されていることを特徴とするンデンサ内蔵プリント配線板としたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明のコンデンサ内蔵プリント配線板は、図1〜図3に示すように、絶縁基材11の両面に絶縁層12、13、14を介して複数の配線層、ランド回路及び電源回路等が形成されており、配線層、ランド回路及び電源回路等はインナースルーホール21、22またはスルーホール23、24で電気的に接続されてなる多層プリント配線板の所定位置に形成されたキャビティーの底部にインナースルーホール21a、22aの途中部分が露出するようになっており、コンデンサ41はキャビティー内に収納され、コンデンサ41の端子電極42はキャビティー内のインナースルーホールまたはスルーホールの途中部分の露出部とが導電部材で接合され、電気的に接続されている。
このように、キャビティーの終端をインナースルーホールまたはスルーホールの途中部分としているので、インナースルーホールまたはスルーホールの途中部分の露出部の断面形状を同一にでき、コンデンサの端子電極との電気的接続は安定し、信頼性のあるコンデンサ内蔵プリント配線板を得ることができる。
【0014】
以下本発明の実施の形態につき説明する。
発明は、図1(a)に示すように、コンデンサの端子電極とキャビティー底部のインナースルーホールの途中部分の露出部とが、はんだにて接合されているコンデンサ内蔵プリント配線板である。
図4(a)〜(c)及び図5(d)〜(f)を用いて上記コンデンサ内蔵プリント配線板の作製方法について説明する。
まず、絶縁基材11に公知のパターン作成プロセスを用いて、インナースルーホール21、配線層、グランド回路21b、電源回路22b及び内層パッド25を形成する(図4(a)参照)。
インナースルーホール21は、フィルドタイプ、コンフォーマルタイプ、またはコンフォーマルビアタイプの内部にはんだめっき等によりはんだを充填したタイプのいずれでも良い。
【0015】
次に、ビルドアッププロセスにて、絶縁層12、配線層、インナースルーホール22及び電源回路22bを形成する(図4(b)参照)。
さらに、ビルドアッププロセスにて、絶縁層13、絶縁層14、スルーホール23、スルーホール24、ランド及び外層パッド26を形成し、5層のプリント配線板10を作製する(図4(c)参照)。
【0016】
次に、プリント配線板10の所定位置をザグリ加工して、底部にインナースルーホール21及び22の途中部分が露出したインナースルーホール21a及び22aを有するキャビティー31を形成する(図5(d)参照)。
【0017】
次に、端子電極42上にはんだめっき等によりはんだ層51を形成したコンデンサ41をキャビティー31内に収納する(図5(e)参照)。次いで、軽く加圧した状態で加熱することで、コンデンサ41の端子電極42とインナースルーホール21a及び22aの露出部とがはんだ51aにて接合され、電気的に接続される(図1(b)参照)。
図1(b)は、インナースルーホール21a及び22aの露出部はコンフォーマルタイプの銅22cが露出している事例であるが、銅22cに変えてコンデンサ41の端子電極42の表面と同様のはんだ層、もしくは、ニッケル、金等のめっき皮膜を形成しても良い。
【0018】
また、別の接合方法としては、図1(c)に示すように、インナースルーホール21a及び22aの露出断面部はフィルドタイプの銅22dが露出している事例である。しかし、銅に変えて、コンデンサ41の端子電極42の表面に形成したのと同様のはんだ層、もしくは、ニッケル、金等のめっき皮膜にてフィルドタイプとしても構わない。フィルドタイプのインナースルーホールまたはスルーホールを用いることで接合面積が増加し、信頼性のある電気的接続をとることができる。
また、別の接合方法としては、図1(d)に示すように、インナースルーホール21a及び22aの露出断面部はコンフォーマルビアタイプの銅22cの内部にはんだ51bが充填された事例で、コンデンサ41の端子電極42とインナースルーホール21a及び22aの露出部とがはんだ51aにて強固に接合され、信頼性のある電気的接続を得ることができる。
【0019】
最後に、キャビティー31とコンデンサ41の隙間にアンダーフィル樹脂61を充填し、コンデンサ41の端子電極42とインナースルーホール21a及び22aの露出断面部とがはんだ51aにて接合されたコンデンサ内蔵のプリント配線板100を得る(図5(f)及び図1(a)参照)。
【0020】
また、本発明は、図2(a)に示すように、コンデンサの端子電極とキャビティー底部のインナースルーホールの途中部分の露出部とが、導電性接着層52にて接合されているコンデンサ内蔵プリント配線板である。
コンデンサ内蔵プリント配線板の作製方法は、前述したのと同じ方法で、5層のプリント配線板10を作製し(図4(c)参照)、プリント配線板10の所定位置をザグリ加工して、底部にインナースルーホール21及び22の途中部分が露出したインナースルーホール21a及び22aを有するキャビティー31を形成する(図6(d)参照)。
【0021】
次に、キャビティー31底部のインナースルーホール21a及び22aの露出断面部上にディスペンサー等により導電ペーストパターン52を形成した後、コンデンサ41の端子電極42が導電ペーストパターン52とを位置合わせしてコンデンサ41をキャビティ31内に収納し(図6(e)参照)、所定の温度で加熱することにより、コンデンサ41の端子電極42とインナースルーホール21a及び22aの露出部とは導電性接着層52にて接合され、電気的に接続される(図2(b)参照)。
図2(b)は、インナースルーホール21a及び22aの露出部はコンフォーマルタイプの銅22cが露出している事例であるが、銅に変えてコンデンサ41の端子電極42の表面に形成したの同様のはんだ層、もしくは、ニッケル、金等のめっき皮膜を形成しても構わない。
ここで、導電ペーストしては、金、白金、パラジウム、銀、銅等の微細な金属粉または金属粒子を樹脂中に分散、混合した樹脂ペーストを使用することができる。
【0022】
また、別の接合方法としては、図2(c)に示すように、インナースルーホール21a及び22aの露出断面部はフィルドタイプの銅22dが露出している事例であるが、銅に変えて、コンデンサ41の端子電極42の表面と同様にはんだ層、もしくは、ニッケル、金等のめっき皮膜にてフィルドタイプとしても良い。フィルドタイプのインナースルーホールまたはスルーホールを用いることで接合面積が増加し、信頼性のある電気的接続をとることができる。
【0023】
最後に、キャビティー31とコンデンサ41の隙間にアンダーフィル樹脂61を充填し、コンデンサ41の端子電極42とインナースルーホール21a及び22aの露出部とが導電性接着層52にて接合されたコンデンサ内蔵のプリント配線板200を得る(図6(f)及び図2(a)参照)。
【0024】
また、本発明は、図3(a)に示すように、コンデンサの端子電極とキャビティー底部のインナースルーホールの途中部分の露出部とが、異方性導電材53にて接合されたコンデンサ内蔵プリント配線板である。
コンデンサ内蔵プリント配線板の作製方法は、前述したのと同じ方法で、5層のプリント配線板10を作製し(図4(c)参照)、プリント配線板10の所定位置をザグリ加工して、底部にインナースルーホール21及び22の途中部分が露出したインナースルーホール21a及び22aを有するキャビティー31を形成する(図7(d)参照)。
【0025】
次に、キャビティー31底部のインナースルーホール21a及び22aの露出断面部上に所定サイズに加工された異方性導電材53を貼付した後、コンデンサ41の端子電極42が異方性導電材53上に載置されるようコンデンサ41をキャビティ31内に収納し(図7(e)参照)、加圧、加熱することにより、コンデンサ41の端子電極42とインナースルーホール21a及び22aの露出部とは異方性導電材53にて接合され、電気的に接続される(図3(b)参照)。
この場合は、インナースルーホール21a及び22aの露出断面部はコンフォーマルタイプの銅22cが露出している事例であるが、銅に変えてコンデンサ41の端子電極42の表面と同様にはんだ層、もしくは、ニッケル、金等のめっき皮膜を形成しても良い。
ここで、異方性導電材としては、微細な金属粉または金属粒子を混合した樹脂ペーストや樹脂シートが使用できる。
【0026】
また、別の接合方法としては、図3(c)に示すように、インナースルーホール21a及び22aの露出部はフィルドタイプの銅22dが露出している事例であるが、銅に変えて、コンデンサ41の端子電極42の表面と同様にはんだ層、もしくは、ニッケル、金等のめっき皮膜にてフィルドを行っても良い。フィルドタイプのインナースルーホールまたはスルーホールを用いることで接合面積が増加し、信頼性のある電気的接続をとることができる。
【0027】
最後に、キャビティー31とコンデンサ41の隙間にアンダーフィル樹脂61を充填し、コンデンサ41の端子電極42とインナースルーホール21a及び22aの露出部とが異方性導電材53にて接合されたコンデンサ内蔵のプリント配線板300を得る(図7(f)及び図3(a)参照)。
【0028】
【発明の効果】
上記したように、本発明のコンデンサ内蔵プリント配線板は、コンデンサを収納するキャビティー底面の終端をインナースルーホールまたはスルーホールの途中部分としているので、キャビティ底面に露出したインナースルーホールまたはスルーホールの途中部分の断面形状を同一にでき、コンデンサの端子電極との電気的接続は安定し、信頼性のあるコンデンサ内蔵プリント配線板を得ることができる。
さらに、はんだ接合の場合インナースルーホールまたはスルーホール内部にはんだが充填されている構造とすることにより、コンデンサ端子電極との強固な接合強度が得られ、信頼性に優れたコンデンサ内蔵プリント配線板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明のコンデンサ内蔵プリント配線板の一実施例を示す模式構成断面図である。
(b)〜(d)は、(a)のA部を拡大した模式構成断面図である。
【図2】(a)は、本発明のコンデンサ内蔵プリント配線板の一実施例を示す模式構成断面図である。
(b)及び(c)は、(a)のB部を拡大した模式構成断面図である。
【図3】(a)は、本発明のコンデンサ内蔵プリント配線板の一実施例を示す模式構成断面図である。
(b)及び(c)は、(a)のC部を拡大した模式構成断面図である。
【図4】(a)〜(c)は、本発明のコンデンサ内蔵プリント配線板の製造法における工程の一部を示す模式構成断面図である。
【図5】(d)〜(f)は、本発明係るコンデンサ内蔵プリント配線板の製造法における工程の一部を示す模式構成断面図である。
【図6】(d)〜(f)は、本発明係るコンデンサ内蔵プリント配線板の製造法における工程の一部を示す模式構成断面図である。
【図7】(d)〜(f)は、本発明係るコンデンサ内蔵プリント配線板の製造法における工程の一部を示す模式構成断面図である。
【図8】(a)〜(d)は、従来のコンデンサ内蔵プリント配線板の製造法の一例を示す模式構成断面図である。
【符号の説明】
10……5層プリント配線板
11、111……絶縁基材
12、13、14、112、113、114、115……絶縁層
21、22、121……インナースルーホール
21a、22a……ザグリ加工後のインナースルーホール
21b……グランド回路
22b……電源回路
23、24……スルーホール
25、121a……内層パッド
26……外層パッド
31、131……キャビティー
41……コンデンサ
42……端子電極
51……はんだ層
51a……はんだ
52……導電接着層
53……異方性導電材
61、161……アンダーフィル樹脂
100、200、300、500……コンデンサ内蔵プリント配線板
122b……ランド

Claims (1)

  1. 絶縁基材の両面に絶縁層を介して複数の配線層及びランド等が形成されており、配線層及びランドはインナースルーホールまたはスルーホールで電気的に接続されてなるコンデンサ内蔵のプリント配線板であって、前記コンデンサはプリント配線板をザグリ加工にて形成されたキャビティー内に収納され、前記キャビティーの底部にコンフォーマルビアタイプの銅のビアの内部にはんだを充填したタイプのインナースルーホールまたはスルーホールの途中部分が前記ザグリ加工により露出しており、前記コンデンサの端子電極に形成されたはんだ層が前記キャビティー内のインナースルーホールまたはスルーホールの途中部分の露出部に接合されていることを特徴とするコンデンサ内蔵プリント配線板。
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