JP4609435B2 - 部品内蔵基板と、これを用いた電子機器、ならびにこれらに用いる製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を内蔵した部品内蔵基板と、これを用いた電子機器、ならびにこれらに用いる製造方法に関するものである。

以下、従来の部品内蔵基板１を用いた電子機器について図面を用いて説明する。図１４は従来の部品内蔵基板１を用いた電子機器の断面図である。図１４において、従来の電子機器２は、部品内蔵基板１の上面に電子部品３や電子部品４が実装されている。

ここで部品内蔵基板１は、配線基板５の上面に電子部品６が装着され、この電子部品６を覆うように部品内蔵層７が形成されている。なお、電子部品３の高さは、電子部品４の高さより高く、かつ部品内蔵層７の厚みより大きい。

なお、この出願の発明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２００５−１５８７７０号公報

しかしながらこのような従来の部品内蔵基板１を用いた電子機器２において、電子部品３は部品内蔵層７の厚みより大きく、部品内蔵基板１内へ内蔵した場合に部品内蔵層７から突出するので、部品内蔵基板１へ内蔵することもできない。そこで、電子部品３を部品内蔵基板１の上に装着した場合、電子機器２の高さ８は、高さの高い電子部品３の高さによって決定付けられてしまう。従って電子機器２の高さ８を低くできないという課題を有していた。

そこで本発明は、この問題を解決したもので、電子機器の高さを低くすることができる部品内蔵基板を提供することを目的としたものである。

この目的を達成するために本発明の部品内蔵基板は、第２の電子部品が装着される部品搭載ランドと前記第２の電子部品が装着される部品装着領域とが樹脂で埋まることを阻止するために、配線基板の一方の面には、内部基板、もしくは空隙部が形成された枠体が装着された内部基板のいずれか一方が装着される。そして、部品搭載ランドに第２の電子部品を装着可能とするために、前記部品装着孔もしくは、前記部品装着孔と空隙部とによって少なくとも前記部品装着領域の上方が開放されるものである。

以上のように本発明によれば、配線基板と、この配線基板の一方面に接続部材を介して実装された第１の電子部品と、前記配線基板の一方面側において前記第１の電子部品が埋設された樹脂埋設部と、この樹脂埋設部における前記配線基板形成側の反対に設けられた配線層とを備え、前記配線基板を貫通する部品装着孔と、前記配線基板の一方面側に搭載されるとともに、内部に空隙部が形成された枠体と、この枠体に接続された内部基板と、この内部基板において前記枠体が搭載された面と同一面側であって第２の電子部品が装着されるとともに、少なくとも前記配線基板と前記配線層のいずれか一方と電気的に接続された部品搭載ランドとを設け、前記空隙部は前記部品搭載ランドと前記第２の電子部品が装着される部品装着領域を覆い、前記部品装着孔は前記枠体と前記内部基板とによって塞がれるとともに、前記部品装着領域の大きさより大きくし、前記空隙部と前記部品装着孔とによって少なくとも前記部品装着領域の上方が開放されるものである。

これにより、空隙部が形成された部品内蔵基板を実現できるので、空隙部の底の部品搭載ランドへ第２の電子部品を装着できる。そしてこの部品搭載ランドへ高さの高い第２の電子部品を装着しても、部品内蔵基板の上面から第２の電子部品の天面までの突出高さを低くできる。従って、電子機器の高さは高さの高い電子部品の高さにより決定付けられ難くなるので、電子機器の高さを低くできる。

（実施の形態１）
以下、本実施の形態における部品内蔵基板１１を用いた電子機器１２について図面を用いて説明する。図１は本実施の形態における部品内蔵基板１１を用いた電子機器１２の断面図であり、図２は同、部品内蔵基板１１の上面図である。なお、図１、図２において、図１４と同じものについては同じ番号を用いており、それらについてはここでの説明を簡略化している。

図１において、配線基板１３は多層基板であり、その上下面にはそれぞれ配線パターンが形成されている。この配線基板１３の上面には電子部品４が装着されるランドが形成され、ハンダ１９を介して電子部品４が接続されている。一方配線基板１３の下面には、部品ランド１４や接続ランド１６が形成されている。この部品ランド１４には電子部品６が装着され、接続ランド１６には樹脂流入阻止部１５が装着されている。ここで本実施の形態における配線基板１３には、内層パターンやスルーホール（図示せず）なども設けられている。なお、本実施の形態において電子部品４は配線基板１３の上面のみに実装されているが、これは配線層２２の下面へも実装しても良い。

部品ランド１４には電子部品６が装着され、接続ランド１６には樹脂流入阻止部１５が装着されている。この樹脂流入阻止部１５は、樹脂流入阻止体１５ｂと内部基板１５ａとから形成され、配線基板１３に対し樹脂流入阻止体１５ｂが配線基板１３側となる方向で装着される。これによって部品装着孔２４は、樹脂流入阻止部１５によって塞がれることとなる。ここで樹脂流入阻止体１５ｂはロの字形状をした枠体であり、内部に空隙部２３が形成されている。ここで、内部基板１５ａの一方の面には、電子部品３が搭載される部品搭載ランド１７を形成されている。そしてこの部品搭載ランド１７の形成された面と同じ面側に樹脂流入阻止体１５ｂを搭載することによって、配線基板１３に装着された樹脂流入阻止部１５の内側底面に部品搭載ランド１７が形成され、この部品搭載ランド１７が部品装着孔２４を介して見通せるようになる訳である。

ここで樹脂流入阻止体１５ｂはその上下面に接続部を有し、これら上下面の間は接続導体などによって接続されている。そしてこの上面側の接続部と接続ランド１６ａ、接続ランド１６ｂとの間や、下部側の接続部と内部基板１５ａとの間はそれぞれハンダ１８（接続部材の一例として用いたものであり、ここでは封止部材の一例としても用いている）によって接続される。これにより接続ランド１６ａや接続ランド１６ｂは、樹脂流入阻止体１５ｂを介して内部基板１５ａに接続される。本実施の形態において接続ランド１６ａはグランド端子であり、配線基板１３上のグランドパターンと接続されている。これにより、接続ランド１６ａが部品搭載ランド１７を介して電子部品３のグランド端子と接続され、接続ランド１６ｂが部品搭載ランド１７を介して電子部品３の信号端子あるいは電源端子と接続される。なお本実施の形態において樹脂流入阻止体１５ｂには、上下面間を接続する接続導体を有した両面基板を用いたが、これは多層基板を用いても良い。あるいは少なくとも部品装着孔２４に開放部を有するような金属製のケースを用いても良い。また、樹脂成型品などを用いても良い。

ここで部品ランド１４と電子部品６との間もハンダ１８によって接続される。一方部品搭載ランド１７と電子部品３との間の接続や電子部品４の実装は、ハンダ１９によって行われている。このときハンダ１８の融点は、ハンダ１９の融点より高いものを用いると良い。本実施の形態においてハンダ１８には、融点が約２２０℃の鉛フリーはんだを用い、ハンダ１９には融点が約２００℃の鉛フリーはんだを用いている。なお本実施の形態において内部基板１５ａと樹脂流入阻止体１５ｂとの間や、樹脂流入阻止部１５と接続ランド１６との間をハンダ１８で接続したが、これは耐熱性を有する例えば熱硬化性の接着剤などによって接続しても良い。ただしその場合には、配線基板１３と配線層２２との間を貫通するスルーホールなどを用いて配線基板１３と電子部品３との間を電気的に接続する。

次に配線基板１３の下面側には、樹脂埋設部２０と基材入り樹脂層２１とが形成される。樹脂埋設部２０には、熱硬化性の樹脂中に電子部品６や樹脂流入阻止部１５が埋設されている。そして基材入り樹脂層２１は樹脂埋設部２０を囲むように形成される。なお、本実施の形態における基材入り樹脂層２１における基材はガラス織布であり、樹脂はエポキシ樹脂である。そして、これらの樹脂埋設部２０と基材入り樹脂層２１との下側に配線層２２が設けられている。この配線層２２の上下面にはパターンが形成され、それらの間がスルーホール（図示無し）によって接続されている。

以上のような構成において部品装着孔２４を通じて、内部基板１５ａ上の部品搭載ランド１７へ電子部品３を装着するためには、電子部品３が装着される可能性のある領域（以降、部品装着領域という）の上方に開口部が形成される必要がある。そこで、空隙部２３の大きさは、部品装着領域と部品搭載ランド１７とを含む領域を囲むような大きさとし、かつ、部品装着孔２４は部品装着領域よりも大きくしておくことが重要である。

つまり、部品内蔵基板１１を上から見た場合に、部品装着孔２４を通じて部品装着領域全てが見通せるようにする訳である。そのために、本実施の形態では部品装着孔２４と電子部品３との間の隙間の寸法は、電子部品３の実装時に発生する装着ズレ寸法以上の寸法とする。これによって、電子部品３がずれて実装された場合でも、実装することができる。

ここで、電子部品３は電子部品４の高さより高く、かつ電子部品３が配線基板１３へ装着状態において、電子部品３の天面は配線層２２の上面から突出する。つまり、電子部品３は電子部品６のように部品内蔵基板１１内への内蔵はできない部品である。

以上の構成により、空隙部２３が形成された部品内蔵基板１１を実現できるので、空隙部２３の底の部品搭載ランド１７へ電子部品３を装着できる。これにより部品内蔵基板１１の上面から第２の電子部品の天面までの突出高さを低くできる。従って、電子機器１２の高さは、高さの高い電子部品３の高さにより決定付けられ難くなるので、電子機器１２の高さを低くできる。

また一般のチップ部品に比べて背が高く、かつ樹脂内に埋設すると大気との誘電率の差などにより電気的特性に影響が発生する恐れの有るような部品に対して有用である。つまり空隙部２３を有しているので、このような電子部品に対し、電子部品が配線層２２上に実装された場合とほぼ同じ特性を得易くなる。

次に、本実施の形態における電子機器１２の製造方法について図面を用いて説明する。では、最初に樹脂流入阻止部１５の製造方法から説明する。内部基板１５ａの一方面には電子部品３が搭載される部品搭載ランド１７と、樹脂流入阻止体１５ｂが装着される樹脂流入阻止体装着ランドとが形成されている。まずはメタルマスクなどを用い、これら部品搭載ランド１７と樹脂流入阻止体装着ランドとに対しクリーム状のハンダ１９を塗布する。次に、ハンダ１９を塗布した後で、電子部品実装機などを用いて内部基板１５ａへ樹脂流入阻止体１５ｂを装着する。そして、この実装の後のリフロー炉などによる加熱によって、樹脂流入阻止体１５ｂと内部基板１５ａとが接続され、樹脂流入阻止部１５が形成される。

このとき樹脂流入阻止体１５ｂにおける配線基板１３への装着面には、接続ランド１６ａや接続ランド１６ｂのそれぞれに接続される接続部が形成されている。そして本実施の形態においては、この内部基板１５ａと樹脂流入阻止体１５ｂとの接続をハンダによって接続することにより、接続ランド１６ａに対応する接続部が電子部品３のグランド端子と接続され、接続ランド１６ｂに対応する接続部が電子部品３の信号端子あるいは電源端子に接続される。なお本実施の形態では内部基板１５ａと樹脂流入阻止体１５ｂとの接続はハンダによって行っているが、耐熱性を有した接着剤などで行ってもよい。ただしその場合には、後述する配線処理工程４１などにおいて配線基板１３と内部基板１５ａとの間をスルーホールなどによって接続すれば良い。

次に部品内蔵基板１１の製造方法を説明する。図３は、本実施の形態における部品内蔵基板１１の製造フローチャートである。なお図３及び以下の説明で使用する図４から図８において、図１、図２と同じものには同じ番号を用いており、その説明は簡略化している。以下本実施の形態における部品内蔵基板１１の製造方法を、図３の製造フローチャートに示した工程の順に説明する。図４は、実装工程３２が完了した配線基板１３の断面図である。

図３、図４において、配線基板１３には部品装着孔２４が設けられ、またその一方の面には配線パターン（図示せず）や、部品ランド１４、接続ランド１６ａ、接続ランド１６ｂが形成されている。この部品装着孔２４は、後述する実装工程５４において部品装着孔２４を通して電子部品３を実装するための孔である。従って、部品装着孔２４は電子部品３（図１に示す）の部品装着領域よりも大きくすることが必要である。そこで本実施の形態においては、部品装着孔２４と電子部品３との間の隙間を電子部品３の実装ズレ量以上の間隔としている。従って電子部品３を確実に内部基板１５ａ上に装着できる。なお本実施の形態において、配線基板１３の他方面側は全面に銅箔が形成されているが、予め配線パターンを形成しておいても良い。なお、接続ランド１６ａは「ロ」の字形状であり、部品装着孔２４の周囲を囲むように形成されている。

実装工程３２は、配線基板１３の一方の面に電子部品６や樹脂流入阻止部１５を実装する工程であり、はんだ塗布工程３１、装着工程３３と、リフロー工程３４とからなる。最初にはんだ塗布工程３１では、メタルマスクなどを用いて接続ランド１６ａ、接続ランド１６ｂと部品ランド１４上にクリーム状のハンダ１８を塗布する。次に装着工程３３は、はんだ塗布工程３１の後で電子部品６や樹脂流入阻止部１５が配線基板１３に装着される。このとき部品ランド１４上には電子部品６が装着され、接続ランド１６上には樹脂流入阻止部１５が装着される。ここで、樹脂流入阻止部１５は樹脂流入阻止体１５ｂが接続ランド１６へ対向するように装着される。これにより部品装着孔２４は樹脂流入阻止部１５によって塞がれた状態となる。本実施の形態ではこのように電子部品６と樹脂流入阻止部１５とを共にこの実装工程３２で同時に実装することができるので、非常に生産性が良好である。

そしてリフロー工程３４では、装着工程３３の後でクリーム状のハンダ１８とハンダ１９とを溶融させ、電子部品６や樹脂流入阻止部１５を配線基板１３上にはんだ付け接続する。このときリフロー工程３４の温度は、ハンダ１８の融点より高くする。これによりハンダ１９の融点はハンダ１８の融点より低いので、ハンダ１９も溶融し、部品搭載ランド１７上にハンダ１９による保護層が形成される。

なお本実施の形態における実装工程３２では、ハンダ１８を用いて樹脂流入阻止部１５を配線基板１３へ接続固定したが、これは耐熱性を有した接着剤を用いても良い。なおこの場合、装着工程３３の前であらかじめ配線基板１３あるいは樹脂流入阻止体１５ｂの接続箇所へ熱硬化性の接着剤を塗布すれば、リフロー工程３４で接着剤の硬化も行うことができるので、別途硬化工程を設ける必要がなく生産性が良好である。

次に、図５は本実施の形態における積層工程３５における部品内蔵基板１１の断面図であり、図６は積層工程３５において配線層２２積層前の部品内蔵基板１１の上面図である。図３、図５、図６において、積層工程３５は実装工程３２の後で、配線基板１３の電子部品６搭載面側に未硬化状態の熱可塑性の樹脂３６を搭載する工程である。樹脂３６は予め孔加工工程３７によって電子部品６や樹脂流入阻止部１５およびハンダ１８に対応する位置に孔３８が形成されている。そして積層工程３５において樹脂３６は、孔３８が電子部品６に対応するように積層される。本実施の形態において樹脂３６は、ガラス基材にエポキシ樹脂が含浸された未硬化状態のプリプレグである。

なお積層する樹脂３６は１層としているので、積層回数が少なくなり生産性が良好となる。逆に薄いプリプレグを複数層積層した場合、積層する枚数を調整すれば容易に部品内蔵基板１１厚みを調整できる。そしてさらにこのプリプレグと配線済みであり上下面間での接続が完了した内層基板とを交互に積層すれば、配線基板１３と配線層２２との間にも内層導体層を形成できる。

ここで、孔３８と電子部品６との間、孔３８と樹脂流入阻止部１５との間には隙間３９が形成される。これは、樹脂３６を配線基板１３上に積層し易くするために設けられたものであり、そのために孔３８と電子部品６との間の隙間３９や、孔３８と樹脂流入阻止部１５との間の隙間３９の寸法は、電子部品６や樹脂流入阻止部１５の実装ズレ寸法と樹脂３６を配線基板１３上へ搭載時のズレ寸法との合算寸法以上としておくことが望ましい。

このように積層された樹脂３６上に配線層２２が積層され、配線層２２によって孔３８が塞がれる。このとき、隙間３９は電子部品６や樹脂流入阻止部１５と配線層２２との間にも形成する。これは、後述する部品埋設工程４０における圧縮によって、樹脂３６の厚みが減少する為である。

図７は部品内蔵基板１１の断面図であり、図８は同、上面図である。図３、図７、図８において部品埋設工程４０は、積層工程３５の後で未硬化の樹脂３６（図５に示す）を溶融させ、この溶融した樹脂３６を流動させて、隙間３９（図５に示す）を樹脂３６で充填する工程である。そのために部品埋設工程４０では、配線基板１３上に樹脂３６と配線層２２とが積層された状態で、上下方向から加熱すると共に圧縮する。これによって樹脂３６から樹脂分だけが流れ出し、この流れ出た樹脂分によって隙間３９が充満される。そして、この状態のままで樹脂３６の硬化温度以上の温度まで上昇させて樹脂３６を硬化させる。その後に冷却して部品埋設工程４０が完了する。

このようにすることによって、部品内蔵基板１１内に電子部品６が内蔵され、電子部品６や樹脂流入阻止部１５の周りに樹脂埋設部２０が形成される。そしてこのとき樹脂３６中のガラス基材は隙間３９へ流れ出さないので、樹脂埋設部２０の周りに基材入り樹脂層２１が形成されることとなる。なおこの工程によって、電子部品６と配線基板１３との間や、はんだバンプなどによってフェイスダウンでフリップチップ実装された半導体素子と配線基板１３との間に形成された隙間３９も樹脂３６から流れ出た樹脂によって埋まる。
従って、フリップチップ実装された半導体素子と配線基板５との間に樹脂（いわゆるアンダーフィル）などを充填する必要もなく、生産性も良好である。

そしてこのとき樹脂流入阻止部１５は、部品埋設工程４０における加圧によって樹脂３６から流れ出た樹脂分が、樹脂流入阻止部１５の内部に形成された空隙部２３へ入り込むことを阻止する。そしてそのためには、樹脂流入阻止体１５ｂと内部基板１５ａとの間に隙間が発生しないようにすることが重要である。そこで、本実施の形態では、樹脂流入阻止体１５ｂをロの字形状とし、この樹脂流入阻止体１５ｂの全周で内部基板１５ａとハンダ１８で接続している。このようにすることにより、溶融した樹脂分が内部基板１５ａと樹脂流入阻止体１５ｂとの間から空隙部２３へ流れ込むことを阻止できる。

さらに、樹脂流入阻止部１５は部品装着孔２４を覆うように装着される。このようにすることにより、溶融した樹脂分が部品装着孔２４から空隙部２３へ流れ込むことを阻止できる。さらに、樹脂流入阻止体１５ｂの全周で接続ランド１６ａとハンダ１８（封止部材の一例として用いた）で接続することによって、溶融した樹脂分が配線基板１３と樹脂流入阻止体１５ｂとの間から空隙部２３へ流れ込むことを阻止できる。そしてその結果樹脂埋設部２０内に樹脂流入阻止部１５が埋設されるとともに、空隙部２３と樹脂埋設部２０との間を仕切るように樹脂流入阻止部１５が形成されることとなる。なお本実施の形態では、ハンダ１８を封止部材としても利用するので、別途封止用の材料が不要であるとともに、別途封止処理を行う必要も無い。

そして配線処理工程４１は部品埋設工程４０の後で、部品内蔵基板１１の上下面の配線処理や、上下面間を接続するスルーホールの加工が行われ、部品内蔵基板１１が完成する。なお、樹脂流入阻止部１５の接続にハンダ１８に代えて接着剤を用いた場合には、この配線処理工程４１で部品内蔵基板１１を貫通し、内部基板１５ａと配線基板１３あるいは配線層２２とを接続するスルーホールが加工される。

本実施の形態では、部品搭載ランド１７上には、予めハンダ１９が設けられているので、後述する電子部品３の実装工程においてクリーム上のハンダを供給する必要はない。しかし、予めこのハンダ１９を設けていない場合には、後の工程にて部品搭載ランド１７上にハンダを供給する必要があるので、部品装着孔２４は部品搭載ランド１７を含む部品実装領域より大きくする。このようにすれば、容易に後の工程で部品搭載ランド１７上へハンダ１９を供給できる。

以上のような工程によって、部品実装領域上に空隙部２３が形成された部品内蔵基板１１を実現できる。従ってこの空隙部２３の内部底面に設けられた部品搭載ランド１７へ、部品装着孔２４を通して電子部品３を装着できる。従ってこの部品搭載ランド１７へ高さの高い電子部品３を装着しても、部品内蔵基板１１の上面から電子部品３の天面までの突出高さを低くできる。従って、電子機器１２の高さは高さの高い電子部品３の高さにより決定付けられなくなり、その分電子機器１２の高さを低くできる。

次に、このようにして製造された部品内蔵基板１１を用いた電子機器１２の製造方法について図面を用いて説明する。図９は、本実施の形態における部品内蔵基板１１を用いた電子機器の製造フローチャートである。なおこの図９において図１と同じものには同じ番号を用いて、その説明は簡略化している。

フラックス塗布工程５１では、部品内蔵基板１１の部品搭載ランド１７上にフラックス５２を塗布する。そしてはんだ塗布工程５３は、フラックス塗布工程５１の後で、メタルマスクなどを用いて、配線基板１３上にクリーム状のハンダ１９を供給する。この時点では配線基板１３上には凹凸が無いので、一般的なスクリーン印刷によって容易にハンダ１９を塗布できる。

このとき予め部品搭載ランド１７上にはハンダ１９が設けられるので、部品内蔵基板１１の状態で電子部品３を実装する時に別途はんだを供給する必要がない。そしてこれにより、部品装着孔２４は部品搭載ランド１７を見通せる大きさとする必要がなく、部品装着孔２４による開口を小さくできる。従って、配線層２２において配線パターンが形成可能な領域や、電子部品４が実装可能な領域を大きくできる。なお本実施の形態においてハンダ１９は、はんだ塗布工程３１で供給したが、完成した部品内蔵基板１１へ電子部品３を実装する前でピン転写などの方法によって塗布することもできる。

実装工程５４ははんだ塗布工程５３の後で、配線基板１３上に電子部品４を実装するとともに、部品搭載ランド１７上に電子部品３を装着する。そしてリフロー工程５５でハンダ１９を溶融させることによって、電子部品３や電子部品４が部品内蔵基板１１へ実装され、電子機器１２が完成する。なお、このリフロー工程５５の後で、部品内蔵基板１１を子基板へと分割することや、子基板毎にカバーを装着したりしても良い。

以上のように部品内蔵基板１１には、部品実装領域上に空隙部２３が形成されるので、この空隙部２３の内部底面に設けられた部品搭載ランド１７へ部品装着孔２４を通して電子部品３が装着される。これによって部品搭載ランド１７に対して、高さの高い電子部品３を装着しても、部品内蔵基板１１の上面から電子部品３の天面までの突出高さを低くできる。従って、電子機器１２の高さは高さの高い電子部品３の高さにより決定付けられなくなり、その分電子機器１２の高さを低くできる。

なお、本実施の形態において接続ランド１６ａは配線基板１３のグランド端子へと接続されているので、容易に電子部品３をシールドすることができる。そしてこれは電子機器１２が高周波信号を扱う機器である場合や、電子部品３が高周波回路と干渉を発生し易い水晶発振子などである場合に特に有用となる。また樹脂流入阻止体１５ｂとして金属体を用いれば、ハンダ１８を用いて容易に接続ランド１６ａへ固定することができるとともに、電子部品３の側面が金属で覆われることとなり、さらにしっかりと電子部品３のシールドを行える。

また、本実施の形態では、１個の電子部品６に対して１個の孔３８を設けたが、これは複数個の電子部品６に対して１個の孔３８としても良い。この場合、電子部品６間の間隔が狭いような場合に有用である。

さらに、本実施の形態では樹脂３６から流れ出た樹脂分によって孔３８内の電子部品６を埋設したが、これは積層工程３５において樹脂３６を配線基板１３の上へ積層した後で、孔３８内にペースト状の樹脂を供給しても良い。この場合においても樹脂流入阻止部１５は溶融したペースト状樹脂の空隙部２３への流れ込みを阻止できる。このとき、プリプレグには予め設けたビアホール内に導電ペーストを充填したものを用い、積層工程３５においてこのプリプレグと配線済みであり上下面間での接続が完了した内層基板とを交互に積層すれば、内層導体間同士での接続も可能となる。そしてこの場合、樹脂はスクリーン印刷で行うと生産性が良好である。ただしこの場合メタルマスクの開口は孔３８より小さくする。そして樹脂３６と配線層２２との間に、プリプレグを挿入する。このようにすれば、孔３８へ供給したペースト状樹脂が配線層２２と基材入り樹脂層２１との間に入り込み難くなる。従って、基板の内層導体、配線基板１３と配線層２２間での接続信頼性が良好である。

さらにまた本実施の形態における積層工程３５では、基材に樹脂が含浸されたプリプレグに孔３８を加工したものを積層したが、孔３８を加工しない樹脂を電子部品６の上に積層しても良い。このときに、樹脂は電子部品６の上に載置され、電子部品６の側面と電子部品６と配線基板１３との間に形成された隙間３９は、部品埋設工程４０においてゲル状樹脂が流れ出して樹脂埋設部２０が形成されることとなる。なおこの場合、樹脂にはゲル状の樹脂を用いれば、孔３８の加工が不要となる。

あるいは、積層工程３５において、電子部品６を実装済みの配線基板１３上にディスペンサやスクリーン印刷などによって、ペースト状の樹脂を積層しても良い。この場合、主に電子部品６と配線基板１３との間に隙間３９が形成される。そして部品埋設工程４０においてペースト状樹脂が隙間３９へ流れ込むことによって樹脂埋設部２０が形成される。

図１０は第２の例における部品内蔵基板の断面図である。図１０において図１と同じものには、同じ番号を用いているので、ここではその説明を割愛している。この第２の例の部品内蔵基板６１は部品内蔵基板１１に対し、配線基板１３と配線層２２との間の間隔が樹脂流入阻止部１５の高さより小さいものである。この場合、配線部６２には積層前に予め樹脂流入阻止部１５よりも大きな孔６３を設けておく。これにより、部品内蔵基板１１に比べて、厚みの薄い部品内蔵基板６１を実現できる。

図１１は、積層工程３５における第３の例の部品内蔵基板の上面図である。図１１において図１と同じものには、同じ番号を用いているので、ここではその説明を割愛している。第３の例において、配線基板１３上に積層される樹脂７２には、複数個の電子部品６や樹脂流入阻止部１５が実装された領域を囲むように孔７３が形成される。このようにすれば、孔７３を１箇所加工するだけで良いので、生産性が良好である。

図１２は第４の例における部品内蔵基板の断面図である。この例における樹脂流入阻止部１５には樹脂流入阻止体１５ｂを有しておらず、内部基板１５ａがハンダ１８によって配線基板１３へ直接に接続固定される。そしてこのようにすることにより、配線層２２と内部基板１５ａとの間の樹脂埋設部２０内にも電子部品６を埋設させることも可能となる。従って、電子機器１２を薄型化するとともに、小型化することができる。

図１３は、第５の例における部品内蔵基板の断面図である。この例では両面基板による樹脂流入阻止体１５ｂに代えて、樹脂成型による樹脂流入阻止体８１を用いたものである。このような複雑な形状の成型品に対しては、接続部が形成し難い。そこで本例における内部基板１５ａと配線基板１３との間の接続は、配線処理工程４１で形成されるスルーホール８２によって行われる。

なおこの例における樹脂流入阻止体８１の場合、樹脂流入阻止体８１は少なくとも部品埋設工程４０の前に配線基板１３へ装着しておけばよい。また、樹脂流入阻止体８１には内部基板１５ａを圧接状態で保持されるように保持爪を形成している。また樹脂流入阻止体８１の外部側面には凸部８１ａが形成され、この凸部８１ａ部が配線基板１３に当接する。さらに、樹脂流入阻止体８１の先端部８１ｂは、部品装着孔２４に圧入される。このような構成とすることにより、内部基板１５ａと樹脂流入阻止体８１との間や、樹脂流入阻止体８１と配線基板１３との間から空隙部２３へ樹脂が流れ込み難くなる。

本発明にかかる部品内蔵基板は、電子機器の高さを低くできるという効果を有し、薄型化が要求される携帯機器等へ用いる部品内蔵基板として有用である。

本実施の形態における部品内蔵基板を用いた電子機器の断面図 同、部品内蔵基板の上面図 同、部品内蔵基板の製造フローチャート 同、実装工程が完了した配線基板の断面図 同、積層工程における部品内蔵基板の断面図 同、積層工程において配線層積層前の部品内蔵基板の上面図 同、部品内蔵基板の断面図 同、上面図 同、部品内蔵基板を用いた電子機器の製造フローチャート 同、第２の例による部品内蔵基板の断面図 同、積層工程における第３の例の部品内蔵基板の上面図 同、第４の例による部品内蔵基板の断面図 同、第５の例による部品内蔵基板の断面図 従来の部品内蔵基板を用いた電子機器の断面図

符号の説明

３ 電子部品
６ 電子部品
１３ 配線基板
１５ 樹脂流入阻止部
１７ 部品搭載ランド
１８ ハンダ
２０ 樹脂埋設部
２２ 配線層
２３ 空隙部
２４ 部品装着孔

Claims (14)

1. 配線基板と、この配線基板の一方面に接続部材を介して実装された第１の電子部品と、前記配線基板の一方面側において前記第１の電子部品が埋設された樹脂埋設部と、この樹脂埋設部における前記配線基板形成側の反対に設けられた配線層とを備え、前記配線基板を貫通する部品装着孔と、前記配線基板の一方面側に搭載されるとともに、内部に空隙部が形成された枠体と、この枠体に接続された内部基板と、この内部基板において前記枠体が搭載された面と同一面側であって第２の電子部品が装着されるとともに、少なくとも前記配線基板と前記配線層のいずれか一方と電気的に接続された部品搭載ランドとを設け、前記空隙部は前記部品搭載ランドと前記第２の電子部品が装着される部品装着領域を覆い、前記部品装着孔は前記枠体と前記内部基板とによって塞がれるとともに、前記部品装着領域の大きさより大きくし、前記空隙部と前記部品装着孔とによって少なくとも前記部品装着領域の上方が開放される部品内蔵基板。
2. 枠体と配線基板との間には、封止部材が設けられた請求項１に記載の部品内蔵基板。
3. 封止部材にははんだを用い、配線基板の一方面には、部品装着孔の周りを囲んで形成された接続ランドを設けるとともに、枠体には接続部を設け、前記接続ランドと前記接続部との間が前記はんだで接続された請求項２に記載の部品内蔵基板。
4. 配線基板と、この配線基板の一方面に接続部材を介して実装された第１の電子部品と、前記配線基板の一方面側において前記第１の電子部品が埋設された樹脂埋設部と、この樹脂埋設部における前記配線基板形成側の反対に設けられた配線層とを備え、前記配線基板を貫通する部品装着孔と、前記配線基板の一方面側に搭載された内部基板と、この内部基板において前記配線基板と接続された面と同一面側であって第２の電子部品が装着されるとともに、少なくとも前記配線基板と前記配線層のいずれか一方と電気的に接続された部品搭載ランドとを設け、前記部品装着孔は前記内部基板によって塞がれるとともに、前記部品装着領域の大きさより大きくし、前記部品装着孔によって少なくとも前記部品装着領域の上方が開放される部品内蔵基板。
5. 請求項４に記載の部品内蔵基板と、配線基板の他方面側に搭載された第３の電子部品と、部品搭載ランド上に装着された第２の電子部品とを有し、前記第２の電子部品の高さは前記第３の電子部品の高さより高い電子部品であるとともに、前記第２の電子部品の天面は前記配線基板から突出した電子機器。
6. 請求項１に記載の部品内蔵基板と、配線基板の他方面側に搭載された第３の電子部品と、部品搭載ランド上に装着された第２の電子部品とを有し、前記第２の電子部品の高さは前記第３の電子部品の高さより高い電子部品であるとともに、前記第２の電子部品の天面は前記配線基板から突出した電子機器。
7. 少なくとも枠体の側面には金属部を有し、前記金属部は第２の電子部品の周囲を囲むように設けられた請求項６に記載の電子機器。
8. 配線基板の一方の面にはグランド端子を形成し、前記金属部は前記グランド端子に接続された請求項７に記載の電子機器。
9. 請求項１に記載の部品内蔵基板の製造方法において、配線基板の一方の面に第１の電子部品を接続部材によって実装する第１の実装工程と、この第１の実装工程の後で未硬化の樹脂を溶融して、前記第１の電子部品を覆う樹脂埋設部を形成するとともにこの樹脂埋設部上に配線層を形成する部品埋設工程とを備え、少なくとも前記積層工程の前で第２の電子部品よりも大きな部品装着孔を前記配線基板へ形成する工程と、少なくとも前記部品埋設工程より前で前記部品装着孔を塞ぐとともに、部品搭載ランドと前記第２の電子部品の装着領域上とに空隙部が形成されるように樹脂流入阻止部を前記配線基板へ装着する工程とを設け、前記部品埋設工程において樹脂流入阻止部が空隙部への前記樹脂の流れ込みを阻止することにより、部品装着領域の上方に開口部を形成させる部品内蔵基板の製造方法。
10. 配線基板に樹脂流入阻止部を装着する工程は、第１の実装工程とした請求項９に記載の部品内蔵基板の製造方法。
11. 樹脂流入阻止部は内部基板と、空隙部を囲うように前記内部基板に装着された枠状の樹脂流入阻止体とから形成され、樹脂流入阻止部を前記配線基板へ装着する工程の前に、前記内部基板へ前記樹脂流入阻止体とを一体化する請求項９に記載の部品内蔵基板の製造方法。
12. 接続部材ははんだを用い、第１の実装工程には、第１の電子部品が搭載される部品ランドへクリーム状の第１のはんだを塗布する第１のはんだ塗布工程と、この第１のはんだ塗布工程の後で前記部品ランド上に第１の電子部品を装着する装着工程と、この装着工程の後で前記はんだを溶融させるリフロー工程とを有し、少なくとも前記リフロー工程の前で、部品搭載ランドへ前記リフロー工程の温度で溶融可能なはんだが塗布される請求項９に記載の部品内蔵基板の製造方法。
13. 請求項６に記載の電子機器の製造方法において、部品内蔵基板には請求項９に記載の部品内蔵基板の製造方法で製造された部品内蔵基板を用い、配線基板の他方面側に第３の電子部品を装着する第２の実装工程を有し、この第２の実装工程では、第３の電子部品の高さより高さの高く、かつ樹脂埋設部の厚みより高さの高い第２の電子部品を部品搭載ランドへ装着する電子機器の製造方法。
14. 請求項６に記載の電子機器の製造方法において、部品内蔵基板には請求項１２に記載の部品内蔵基板の製造方法で製造された部品内蔵基板を用い、前記部品内蔵基板の配線層上にクリーム状の第２のはんだを塗布すると共に部品搭載ランド上に少なくともフラックスを塗布する第２のはんだ塗布工程と、この第２のはんだ塗布工程の後で、第３の電子部品を配線基板の他方面側に装着するとともに前記第３の電子部品の高さより高い第２の電子部品を前記部品搭載ランドへ装着する第２の実装工程と、この第２の実装工程の後で前記第２のはんだと前記部品搭載ランド上に形成されたはんだとを溶融させて前記第２と第３の電子部品を前記部品内蔵基板へ接続する電子機器の製造方法。

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