JP4471244B2

JP4471244B2 - 電子部品内蔵プリント基板の製造方法および、孔開け装置

Info

Publication number: JP4471244B2
Application number: JP34364799A
Authority: JP
Inventors: 邦男長屋
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JP2001160677A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板の内部に、外部から視認不能な状態に収容された電子部品に対して、そのプリント基板の外表面から所定の接続位置に連通孔を形成することができる孔開け方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、プリント基板において電子部品の実装密度を向上させるために、プリント基板を多層化させて、それらプリント基板の各層に電子部品を装着する開発が盛んとなっている。そのように多層構造のプリント基板を製造するには、プリント基板の層間で正確な位置合わせ（アラインメント）がなされていなければならない。
図１２には、正確なアラインメントを行うための方法が開示されたものを示した（特開平１０−２５６７３７号）。このプリント基板の製造方法では、上層１００に、ターゲット１００Ａを設けておき、レーザ加工によって、このターゲット１００Ａを露出させてアラインメントマークとして利用しながら、下層１０１を積層させることで、上下層１００，１０１の位置合わせ精度を向上させようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１２に示すような多層式のプリント基板において、電子部品の実装密度を向上させるためには、例えば下層１０１の一部に凹所を形成し、この凹所の内部に電子部品を装着した後に樹脂で埋め込み、その後に（上下層１００，１０１の積層を行う前に）下層１０１の上面から電子部品の端子部に連通するビアホールを形成することが考えられる。
そのような場合には、電子部品は、プリント基板の凹所内の所定の位置に予め付着させておいた接着剤の上面側に、マウンターと称する自動機器によって載置される。従来には、マウンターが電子部品を載置するときの位置ずれ誤差は、電子部品の大きさに対して十分に小さなものであったため、図１２のように、アラインメントマーク１００Ａを外側から確認できるようにレーザ加工しておいたプリント基板において凹所内に樹脂で埋没された電子部品の端子部に連通するビアホールをレーザで形成することが可能であった。
【０００４】
ところが、電子部品の実装密度を向上させるために、プリント基板の多層化と同時に電子部品の小型化が進んできている。電子部品が小型化すると、マウンターが電子部品を装着するときの誤差が相対的に大きくなるため、アラインメントマークの位置に基づいて埋没された電子部品の端子部へのビアホールを形成する方法では、ビアホール加工時に電子部品の端子部を外れてしまうおそれがある。なお、電子部品が小型化されるにつれて、プリント基板の面上に形成される配線パターンの幅も細くなってくるため、同様の課題は、多層化されたプリント基板において、内層に位置するプリント基板の配線パターンに連通するビアホールを形成する場合にも生じ得る。
【０００５】
また、同様の課題は、例えば電子部品が内部に埋没された状態にある樹脂体において、その樹脂体の外表面から電子部品の端子部に連通するビアホールを設けようとする場合に問題となる。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内部に埋没された電子部品に対して、外表面からその電子部品や配線パターンの所定の位置に連通するビアホールを精度良く設けられる方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項１の発明に係る電子部品内蔵プリント基板の製造方法は、外部から電子部品が視認不能な状態に埋没されたプリント基板において、このプリント基板の外部から前記電子部品の端子部に電気的に接続するために前記プリント基板の外表面から所定の接続位置に連通する連通孔を形成する方法であって、前記プリント基板に軟Ｘ線を発し、前記プリント基板を透過する軟Ｘ線と前記電子部品の端子部によって遮断された軟Ｘ線を検出装置より検出し、その検出信号に基づき、前記検出装置に一体に設けられた連通孔形成装置により前記プリント基板の外表面から前記接続位置に連通する前記連通孔を形成することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の製造方法であって、前記電子部品は、前記プリント基板に凹設された凹所の内部に収容された後に、この凹所に樹脂を注ぎ込むことによって埋没されていることを特徴とする。
請求項３の発明に係る孔開け装置は、請求項１または２のいずれかに記載の電子部品内蔵プリント基板を製造するためのものであって、前記プリント基板を透過する軟Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、前記Ｘ線を検出する検出装置と、この検出装置に一体に設けられ前記検出装置からの検出信号に基づいて前記プリント基板に前記連通孔を形成する連通孔形成装置とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の作用、および発明の効果】
請求項１の発明によれば、外部から視認不能な電子部品が内蔵されたプリント基板においても、電子部品の端子部に電気的に接続可能な連通孔を設けることができる。
請求項２の発明によれば、電子部品が小型化されても、位置ずれすることなく連通孔が設けられ、プリント基板への電子部品の実装密度を向上させることが可能となる。
請求項３の発明によれば、プリント基板を透過した軟Ｘ線を検出装置で検出することにより、連通孔を形成する位置を確認する。そして、検出装置と一体化された連通孔形成装置によって連通孔を設けることにより、より精度の高い孔開けを行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
次に、本発明の第１実施形態について、図１〜図７を参照しつつ、詳細に説明する。本実施形態においては、プリント基板１の凹所２内部に、樹脂７によって埋没した電子部品４の端子部６に、プリント基板１の外表面から連通するビアホール８（本発明における「連通孔」に該当する。）を設ける方法を説明する。
図１には、プリント基板１の一部を削って、凹所２を形成した様子を示した。この凹所２の内部には、後述のように電子部品４が収容可能とされている。なお、プリント基板１の上面側には、銅箔から形成された配線パターン３が設けられている。
【００１０】
次に、図２に示すように、凹所２の底面に接着剤５が塗布され、その上面側に電子部品４が載置される。電子部品４は、図２における左右方向の長さが約１ミリメートルであり、紙面に垂直な方向の長さが約０．５ミリメートルである。電子部品４の左右両端部には、一対の端子部６が設けられており、この端子部６を介して配線パターン３と接続される。端子部６の左右長さは、約１００ミクロンである。
【００１１】
また、この載置作業は、自動化されたマウンター（図示せず）によってなされるようになっており、そのマウンターが電子部品４を載置するときの誤差は、最大で約１００ミクロン程度である。そのため、電子部品４は、予め設定されたマウント位置から位置ずれしてしまい、配線パターン３と一体的に形成されたアラインメントマークを基準にしてレーザ装置１０によって、ビアホールを形成しようとすると、レーザが端子部６を外れることが生じ得る。
次に、凹所２内に樹脂７を注ぎ込み、固化させる（図３を参照）。このとき、電子部品４は樹脂７内に埋没されており、プリント基板１の外表面からは視認不能な状態となっている。
【００１２】
次に、Ｘ線発生装置９とレーザ装置１０とを使用して、プリント基板１にビアホール８を形成する操作について説明する。プリント基板１は、図示しない作業台の上部に載置されており、図４に示すように矢印方向に一定の速度で移動可能とされている。また、プリント基板１の上方には、Ｘ線発生装置９が備えられており、プリント基板１の下方には、このＸ線発生装置９から発せられるＸ線を検出可能な検出装置１１が設けられている。また、検出装置１１には、炭酸ガスレーザを発光するレーザ装置１０（本発明における「連通孔形成装置」に該当する。）が連結されている。両装置１０，１１は、図示しないコンピュータに連結されており、検出装置１１の信号に基づいて、レーザ装置１０が駆動されるようになっている。
【００１３】
Ｘ線発生装置９によって、発せられるＸ線１２は、エネルギーの弱い軟Ｘ線であるため、このＸ線１２は、プリント基板１を通過する一方、電子部品４の端子部６によって遮蔽される。このため、Ｘ線発生装置９が駆動された状態で、プリント基板１が作業台によって所定の速度で移動すると、端子部６が検出装置１１によって検出される。すると、その検出信号から所定の時間だけ遅延した時点で（具体的には、電子部品４の大きさと作業台がプリント基板１を移動させる速度とに依って決定される。）、レーザ装置１０が駆動されて、プリント基板１の外表面から端子部６に連通するビアホール８が形成される（図５を参照）。こうして、所定のビアホール８が形成された後には、そのビアホール８を、例えば導電性ペースト等の導電性部材１４で埋めることで、電子部品４とプリント基板１外表面との電気的導通を図る（図６を参照）。
【００１４】
この後には、プリント基板１の下面側に配線パターン３を形成し、プリント基板１の上下両面に他の電子部品１３を装着することにより、プリント基板１の組み立てを完了する（図７を参照）。
このように、Ｘ線発生装置９の発するＸ線１２によってプリント基板１を透視し、そのＸ線１２を検出装置１１で検出することにより、ビアホール８を形成する位置を確認する。そこで、レーザ装置１０によってビアホール８を設けることにより、より精度の高い孔開けを行うことができる。
また、外部から視認不能な電子部品４が収容されたプリント基板１においても、端子部６に連通するビアホール８を設けることができる。このため、電子部品４が小型化されても、位置ずれすることなくビアホール８を形成することが可能となり、プリント基板１への電子部品４の実装密度を向上させることが可能となる。
【００１５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について、図８および図９を参照しつつ説明する。なお、本実施形態と第１実施形態とにおいて、同一の構成には同一の符合を付して説明を省略する。
本実施形態においては、プリント基板２０Ａ，２０Ｂは、多層（二層）とされている。下層側のプリント基板２０Ｂの上面側（上層のプリント基板２０Ａによって覆われる面側）には、銅箔からなる配線パターン３が形成されている。また、上層側のプリント基板２０Ａの中央には、上下に貫通する開口部２２（本発明における「凹所」に該当する。）が設けられており、この開口部２２の内側には、下層側プリント基板２０Ｂの配線パターン３の所定の位置に各種の電子部品４が設けられる。
【００１６】
電子部品４を装着した後には、開口部２２に樹脂７を注ぎ込んで硬化させる。その状態で、第１実施形態と同様に、Ｘ線発生装置９と検出装置１１およびレーザ装置１０によって、プリント基板２０Ａ，２０Ｂの外表面から、所定の接続位置である端子部６や配線パターン３に連通するビアホール８を設ける。次に、このビアホール８を例えば導電性ペーストで充填した後に、プリント基板２０Ａ，２０Ｂの外表面に配線パターン３および他の電子部品１３を装着する（図９）。
このようにして、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用および効果を奏することができる。
【００１７】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は、以下のように電子部品を一体に形成した樹脂体やフレキシブル基板にも適用することができる。
図１０には、合成樹脂の内部に電子部品４を一体に形成した樹脂体３０の断面図を示した。この樹脂体３０の外表面からは電子部品４は視認不能の状態とされている。樹脂体３０を前述した方法によって、Ｘ線発生装置９の発する軟Ｘ線で透視し、検出装置１１が検出した電子部品４の位置に基づいて、例えばレーザ装置１０によって、連通孔３２を形成する。その後に、連通孔３２を例えば導電性ペーストで充填し、樹脂体３０の外表面に配線パターン３３や、他の電子部品４を装着する。なお、連通孔３２は、レーザ装置のみによらず、ドリル等の機械的な方法で形成してもよい。
【００１８】
また、図１１には、本発明を合成樹脂から形成されたフレキシブル基板４０（本発明における「樹脂体」に該当する）に適用したときの様子を示した。フレキシブル基板４０の両端部は、それぞれ機器４１に接続されている。また、フレキシブル基板４０の内部には、外部から視認不能な状態で電子部品４が埋没されている。このようにして、フレキシブル基板４０の内部に電子部品４が埋め込まれた状態においても、本発明の方法を適用して連通孔４３を形成することができる。
なお、本実施形態においては、フレキシブル基板４０に他の樹脂体４４が連結されている。この樹脂体４４の内部にも、電子部品４が埋没した状態で収容されており、樹脂体４４の外表面から電子部品４の端子部に連通する連通孔４３が、上述した方法によって形成されている。また、各連通孔４３は、例えば導電性ペーストによって充填されて、所定の接続箇所に接続されている。
【００１９】
本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、以下のように、種々に変更して実施することができる。その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
（１）第１実施形態によれば、孔開け装置（Ｘ線発生装置９、レーザ装置１０および検出装置１１）を固定しておき、プリント基板１を移動させる構成としたが、本発明によれば、樹脂体を固定しておき孔開け装置を移動する構成としてもよい。また、Ｘ線発生装置と検出装置とが、常に樹脂体の全体を透視できるようなものとしておき、連通孔形成装置のみを移動可能としておいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態において、プリント基板の凹所を示す部分側断面図
【図２】凹所内に電子部品が装着されたときのプリント基板の部分側断面図
【図３】凹所に樹脂を注ぎ込んだときのプリント基板の部分側断面図
【図４】プリント基板をＸ線発生装置で透視しているときのプリント基板の部分側断面図
【図５】レーザ装置によって、電子部品の端子部に連通するビアホールを設けたときのプリント基板の部分側断面図
【図６】ビアホールを導電性部材で充填したときのプリント基板の部分側断面図
【図７】組み立てが完了した後のプリント基板の部分側断面図
【図８】第２実施形態において、開口部を樹脂で塞ぐ前のプリント基板の斜視図
【図９】組み立てが完了した後のプリント基板の部分側断面図
【図１０】他の実施形態における樹脂体の部分側断面図
【図１１】他の実施形態における樹脂体の一部破断図
【図１２】従来におけるアラインメントマーカの様子を示すプリント基板の部分側断面図
【符号の説明】
１，２０Ａ，２０Ｂ…プリント基板（樹脂体）
２…凹所
４…電子部品
６…端子部
７…樹脂
８…ビアホール（連通孔）
９…Ｘ線発生装置
１０…レーザ装置（連通孔形成装置）
１１…検出装置
１２…Ｘ線
２２…開口部（凹所）
３０，４４…樹脂体
３２，４３…連通孔

Claims

外部から電子部品が視認不能な状態に埋没されたプリント基板において、このプリント基板の外部から前記電子部品の端子部に電気的に接続するために前記プリント基板の外表面から所定の接続位置に連通する連通孔を形成した電子部品内蔵プリント基板の製造方法であって、
前記プリント基板に軟Ｘ線を発し、前記プリント基板を透過する軟Ｘ線と前記電子部品の端子部によって遮断された軟Ｘ線を検出装置より検出し、その検出信号に基づき、前記検出装置に一体に設けられた連通孔形成装置により前記プリント基板の外表面から前記接続位置に連通する前記連通孔を形成することを特徴とする電子部品内蔵プリント基板の製造方法。
前記電子部品は、前記プリント基板に凹設された凹所の内部に収容された後に、この凹所に樹脂を注ぎ込むことによって埋没されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品内蔵プリント基板の製造方法。
請求項１または２のいずれかに記載の電子部品内蔵プリント基板を製造するための孔開け装置であって、
前記プリント基板を透過する軟Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、前記Ｘ線を検出する検出装置と、この検出装置に一体に設けられ前記検出装置からの検出信号に基づいて前記プリント基板に前記連通孔を形成する連通孔形成装置とを備えたことを特徴とする孔開け装置。