JP4697037B2 - 部品内蔵基板及びその配線不良検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板内に内蔵された電子部品の電極と基板表面に設けられた接続部との間を内部配線部で接続した多層配線基板からなる部品内蔵基板及びその配線不良検査方法に関する。

特許文献１に示されるような熱可塑性樹脂フィルムを積層して高温下で一括プレスすることにより形成するプリント基板において、基板内に例えばチップ抵抗を内蔵する場合は、図９に示すように基板１０１に内蔵されたチップ抵抗１０２の電極１０２ａと基板表面に形成された配線１０３とを内部配線１０４やビア１０５により電気的に接続するようにしている。
特開２００３−０８６９４９号公報

ところで、チップ抵抗に対する電気的接続の検査は、チップ抵抗を含む内部配線全体の抵抗値を測定することにより実施するが、チップ抵抗の抵抗値が大きい場合は、チップ抵抗に接続されている内部配線やビアに不具合があって抵抗値が上昇するにしても、チップ抵抗の抵抗値が、不具合による抵抗値の上昇分に対して十分に大きいという関係となる。このため、内部配線やビアの不具合による抵抗値の上昇がチップ抵抗の抵抗値に隠れてしまい、内部配線やビアの不具合を発見できないという問題点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、基板内に内蔵した電子部品と基板表面に設けた接続部との間を接続する内部配線部の配線不良を検出することができる部品内蔵基板及びその配線不良検査方法を提供することにある。

多層配線基板に内蔵された電子部品の電極と基板表面に設けられた接続部とを接続する内部配線部に配線不良が生じている場合は、内部配線部の抵抗値が正常値よりも大きくなる。
ここで、請求項１の発明によれば、電子部品の電極または内部配線部の所定部位と基板の表面に設けられた検査用接続部との間は検査用内部配線部で接続されているので、内部配線部に配線不良を生じている場合は、内部接続部と検査用接続部とを通じた抵抗値が高くなる。従って、接続部と検査用接続部との間の抵抗値を測定することにより、内部配線部の配線不良を検出することが可能となる。

請求項２の発明によれば、検査用配線部は最短距離で形成されているので、検査用配線部の抵抗値を最小限に抑制することができる。
請求項３の発明によれば、ビアを直線的に接続して検査用配線部を形成しているので、検査用配線部を最短距離で容易に形成することができる。

請求項４の発明によれば、チップ受動部品の電極は表裏面が接続可能であるのが一般的であることから、チップ受動部品の電極に内部配線部を接続し、その電極に検査用内部配線部を接続することにより、内部配線部全体の配線不良を検出することができる。

請求項５の発明によれば、基板の生産効率を高めることができると共に、品質の安定化を図ることができる。
請求項６の発明によれば、接続部と検査用接続部との間の抵抗値を測定し、その抵抗値が正常値と異なる場合は、内部配線部の配線不良と判断することができる。

以下、本発明を車載用基板に適用した一実施例について図１ないし図５を参照して説明する。
図２は、車載用基板を模式的に示す斜視図である。この図２において、車載用基板１は、多層配線基板２を主体に構成されている。多層配線基板２の部品実装面には各種タイプの表面実装電子部品３が搭載されており、多層配線基板２の表面及び内部に形成された図示しない配線部により互いに接続されて所定の電子回路を構成している。
ここで、多層配線基板２の内部には、例えばチップ抵抗（電子部品、チップ受動部品に相当）４が内蔵されており、配線部により他の電子部品と接続されることにより電子回路を構成する抵抗として機能するようになっている。

図１は、多層配線基板２に内蔵されたチップ抵抗を模式的に示している。尚、図１では、チップ抵抗４のみを図示し、表面実装電子部品３の図示を省略した。この図１において、多層配線基板２は、後述する熱可塑性樹脂からなる多数の絶縁層５を積層して構成されている。絶縁層５の表面及び各絶縁層５間には、例えば銅箔からなる導体パターン６が形成されていると共に、所定部位には絶縁層５間の導体パターン６を電気的に接続するビア７が形成されており、上から第３層目及び第６層目に形成されたビア７がチップ抵抗４の電極４ａに接続している。本実施例では、導体パターン６とビア７とから内部配線部８を構成している。
尚、多層配線基板２の絶縁層５の層数は、実際には十数層〜数十層にもなるが、図１では便宜上８層のみを図示している。また、チップ抵抗４の厚み寸法は、絶縁層５の２層分の厚みにほぼ等しいものとして図示している。

さて、上記構成の多層配線基板２を製造するための本実施例に係る製造方法について、図３ないし５も参照して述べる。
図３は、図１に示した多層配線基板２の分解図である。多層配線基板２を製造するにあたっては、まず、絶縁層５の元となる基材９を形成する基材形成工程を実行する。この基材９は、絶縁層５を構成する結晶転移型の熱可塑性樹脂からなるフィルム１０上に、導体パターン６を形成すると共に、フィルム１０の所定部位にビア７を構成するためのビアホール１１を形成し、さらにビアホール１１内に導電ペースト１２を充填して形成されている。

フィルム１０は、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂３５〜６５重量％と、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂３５〜６５重量％とを含んだ材料からなり（商品名「ＰＡＬ−ＣＬＡＤ」）、厚みが例えば２５〜７５ミクロンで多層配線基板２の大きさに対応した形状に形成されている。この樹脂材料は、図５に示すように、例えば２００℃付近では軟質となるが、それより低い温度でも高い温度でも硬質となる特性を呈すると共に（さらに高い温度（約４００℃）では溶解する）、高温から温度低下する際には、２００℃付近でも硬質を保つ特性を呈するようになっている。

図４は、基材９を製作する手順を示している。まず、同図（ａ）に示すようにフィルム１０の表面（上面）に貼付けられた導体箔としての銅箔１３に対して、エッチングにより導体パターン６を形成する工程を実行する。

この導体パターン６の形成後、フィルム１０の裏面（下面）には、例えばポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）製の保護フィルム１４が貼付される（同図（ｂ））。そして、保護フィルム１４側からの例えば炭酸ガスレーザの照射により、フィルム１０の所定部位に導体パターン６を底面とする有底のビアホール１１を形成する工程を実行する（同図（ｃ））。この場合、炭酸ガスレーザの出力及び照射時間の調整により、導体パターン３に穴が開かないようにしている。

次に、ビアホール１１内に、導電ペースト１２を充填する工程を実行する（同図（ｄ））。この導電ペースト１２は、銅、銀、スズ等の金属粒子に、バインダ樹脂や有機溶剤を加えて混練してペースト状としたものであり、例えばメタルマスクを用いたスクリーン印刷によりビアホール１１内に印刷充填される。このとき、図３で上から３層目を構成する基材９については、チップ抵抗４の各電極に対応した位置にも、ビアホール１１が形成されて導電ペースト１２が充填されるようになる。導電ペースト１２の充填後、フィルム１０から保護フィルム１４が剥がされる（同図（ｅ））。

図１に示す４層目及び５層目の基材形成工程にあっては、図３に示すようにフィルム１０においてチップ抵抗４が配置される部分に、該チップ抵抗４に対応した矩形状の孔１５が形成される。

次に、上述のようにして形成された１層から４層の基材９と、これらの基材９と同様に形成した５層から８層の基材９を上下に逆さまとなるように積層する積層工程を実行する。この積層工程においては、図３に示すように、チップ抵抗４が、上から３層目の基材９と６層目の基材９との間に挟まれた形態で４層目と５層目の２枚の基材９の孔１５内に嵌り、その位置決め状態で、チップ抵抗４がその電極面を表面及び裏面として配置されるようになる。
尚、チップ抵抗４の電極４ａには、導電ペースト１２と拡散接合が可能な金属皮膜（例えば金、銅、すずなど）が形成されている。

次に、上述のように積層された８層の基材９を一括して熱プレスする工程を実行する。この熱プレス工程では、基材９が図示しない真空加圧プレス機にセットされ、例えば２００〜３５０℃に加熱された状態で、０．１〜１０Ｍｐａの圧力で上下方向に加圧される。このとき、上記各基材９を構成するフィルム１０は、図４に示すような温度に対する弾性率変化を生ずるので、この熱プレスの工程により、各フィルム１０が熱により一旦軟化した状態で加圧されることによって相互に融着し、その後結晶化（硬化）して一体化するようになる。

このような工程の結果、図１に示すように、多層の絶縁層５間に導体パターン６が埋込まれると共に、ビアホール１１内の導電ペースト１２が硬化してビア７が形成されるようになる。これと同時に、チップ抵抗４が、その各電極が上から３層目と６層目の絶縁層５の導体パターン６に接続された状態で、絶縁層５内に埋込まれるようになり、以て、多層配線基板２が構成されるのである。

このとき、チップ抵抗４の電極４ａの表面及び裏面においては、チップ抵抗４の電極４ａの金属皮膜と、ビアホール１１内の導電ペースト１２とが相互拡散して合金層を形成し、チップ抵抗４の電気的接続が行われて且つ機械的にも高い接合性を得ることができる。
また、基材９のうち、チップ抵抗４が配置される部分に孔１５を形成しておいたことにより、熱プレス工程においてチップ抵抗４が、基材９の材料（熱可塑性樹脂）を押しのけて多層配線基板２の変形を招く等の弊害の発生を未然に防止することができる。

以上のような構成により、多層配線基板２の１層目と８層目の表面に形成された導体パターン（以下、ランド）とチップ抵抗４の電極４ａとが内部配線部である導体パターン６とビア７を介して接続された形態となる（図１では、図示右上側に形成された導体パターン（以下、ランド（接続部に相当）６ａと図示左下側に形成された導体パターン（以下、ランド（接続部に相当）６ｂ）との間に内部配線部を介してチップ抵抗４が接続された形態となっている）。

ところで、上述した内部配線部は導体パターン６とビア７とを積層して接合することにより形成されていることから、それらの間の接合が不十分の場合は、配線不良を生じて抵抗値が正規値よりも大きくなることがある。このように内部配線部に配線不良を生じた場合は、車載用基板１が車両に搭載されて使用されるという事情から、熱或いは振動の影響を受けて配線不良が進行し、ついには内部配線部の抵抗値が過度に大きくなって電子回路が正常に動作しなくなってしまう虞がある。この場合、多層配線基板２の１層目と３層目の表面に形成されたランド間の抵抗値を測定することにより内部配線部の抵抗値の増大を検出することも可能であるものの、ランド６ａ，６ｂ間に位置するチップ抵抗４の抵抗値が大きい場合（例えば１ＭΩ）は、抵抗値の増大がチップ抵抗４の抵抗値の許容範囲内に埋没してしまい、内部配線部の抵抗値の増大を検出することができない。

具体的には、チップ抵抗４の抵抗値が１ＭΩの場合は、その許容範囲は１ＭΩ±５０ＫΩとなる。内部配線部で配線不良を生じ、その抵抗値が３Ωであったとすると、そのような抵抗値の増大はチップ抵抗４の許容範囲内に埋没してしまうことになり、検出ができないことになる。

そこで、本実施例では、多層配線基板の基板表面においてランド６ａ，６ｂと反対側となる基板表面に導体パターンから検査用ランド（検査用接続部に相当）６ｃ，６ｄをそれぞれ形成すると共に、その検査用ランド６ｃ，６ｄとチップ抵抗４の電極４ａとの間を、導体パターン６及びビア７とから構成される検査用内部配線部１６で接続するようにした。この場合、検査用ランド６ｃ，６ｄを、多層配線基板の基板表面においてチップ抵抗４の電極４ａの垂直方向となる位置に形成すると共に、検査用ランド６ｃ，６ｄとチップ抵抗４の電極４ａとの間を直線的に接続したビア７により接続するようにした。この場合、検査用内部配線部１６は、上述した基材９を形成する際に同時に形成することができるものであることから、特別な手段或いは工程を用いることなく形成することができる。

さて、例えばランド６ａとチップ抵抗４の電極４ａとを接続する内部配線部の配線不良を検出するには、ランド６ａと当該ランド６ａに対して反対側の基板表面に形成された検査用ランド６ｃとの間の抵抗値を測定する。この場合、ランド６ａと検査用ランド６ｃとはチップ抵抗４の電極４ａを介して接続されていることから、チップ抵抗４が介在せず、その抵抗値は、内部配線部８の抵抗値と検査用内部配線部１６の抵抗値との合計となる。この場合、検査用内部配線部１６は、ビア７を直線的に接続して形成されているので、その抵抗値は極めて低いと共に、配線不良を生じる可能性も極めて低いものと見なすことができる。従って、ランド６ａと検査用ランド６ｃとの間の抵抗値は、内部配線部の抵抗値と見なすことができる。

ここで、通常ではランド６ａと検査用ランド６ｃとの間の抵抗値は１００ｍΩであることから、例えばその測定値が３Ω（正常値の３０倍）となったときは、内部配線部が配線不良である可能性があると判断することができる。このように内部配線部が配線不良であると判断したときは、検査対象の多層配線基板２を不良品として廃棄する。
同様に、ランド６ｂと検査用ランド６ｄとの間の抵抗値を測定することにより、もう一方の内部配線部８の配線不良を検出することができる。

そして、上述のように内部配線部８に配線不良がないことを確認したときは、多層配線基板２の部品実装面の所定部位に例えばスクリーン印刷によりはんだペーストを塗布してから表面実装電子部品３を搭載し、リフローにより熱を加えることにより、表面実装電子部品３を多層配線基板２に実装することができ、もってチップ抵抗を含む所定の電子回路からなる車載用基板１を作成することができる。

このような実施例によれば、多層配線基板２に内蔵されたチップ抵抗４の電極４ａと多層配線基板２の基板表面に形成されたランド６ａ，６ｂとの間を導体パターン６及びビア７からなる内部配線部８で接続した構成において、多層配線基板２の反対側の基板表面に検査用ランド６ｃ，６ｄを形成し、当該検査用ランド６ｃ，６ｄとチップ抵抗４の電極４ａとの間を検査用配線部で接続するようにしたので、ランド６ａ，６ｂと検査用ランド６ｃ，６ｄとの間の抵抗値を測定することにより、内部配線部８の配線不良を検出することができる。
しかも、基材９を製作する際に、内部配線部８に加えて検査用内部配線部１６も同時に形成するようにしたので、コストが大幅に上昇することなく容易に実施することができる。

本発明は、上記実施例に限定されることなく、次のように変形または拡張できる。
図６に示すように、検査用ランド６ｃ，６ｄをランド６ａ，６ｂと同一の基板表面にそれぞれ形成すると共に、内部配線部８においてチップ抵抗４の電極４ａ側となる最終の導体パターン６ｅ，６ｆと検査用ランド６ｃ，６ｄとを接続する検査用内部配線部１６を形成し、ランド６ａ，６ｂと検査用ランド６ｃ，６ｄとの間の抵抗値を測定することにより、内部配線部８の配線不良を検出するようにしてもよい。

また、図７に示すように、ランド６ａ，６ｂが形成された基板表面に対して反対面となる基板表面に検査用ランド６ｃ，６ｄを形成すると共に、内部配線部８においてチップ抵抗４の電極４ａ側となる最終の導体パターン６ｅ，６ｆと検査用ランド６ｃ，６ｄとの間を検査用内部配線部１６で接続し、ランド６ａ，６ｂと検査用ランド６ｃ，６ｄとの間の抵抗値を測定することにより、内部配線部８の配線不良を検出するようにしてもよい。

また、図８に示すように多層配線基板２の一方の基板表面に一対のランド６ａ，６ｂを形成し、それらのランド６ａ，６ｂとチップ抵抗４の各電極４ａとをそれぞれ内部配線部８で接続することにより、チップ抵抗４を含む電子回路が構成されている場合は、多層配線基板２の他方の基板表面に一対の検査用ランド６ｃ，６ｄを形成し、当該検査用ランド６ｃ，６ｄとチップ抵抗４の各電極４ａとを検査用内部配線部１６で接続することにより、内部配線部８の配線不良を検出するようにしてもよい。

電子部品としてチップ抵抗４を採用したが、それ以外でも各種の電子部品（センサ類を含む）を多層配線基板２内に埋込んだ形態の基板に適用するようにしてもよい。
上記実施例では絶縁層５（基材９のフィルム１０）を構成する結晶転移型の熱可塑性樹脂として、ＰＥＥＫ樹脂とＰＥＩ樹脂とを混合したものを採用したが、ＰＥＥＫ樹脂単体、あるいはＰＥＩ樹脂単体、さらにはそれらにフィラーを添加したものや液晶ポリマー等を採用することも可能であるなど、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

本発明の一実施例における多層配線基板の模式的に示す縦断側面図 車載用基板を示す斜視図 多層配線基板を分解して示す図 基材の製作工程を示す図 熱可塑性樹脂の処理温度と弾性率との関係を示す図 本発明のその他の実施例を示す図１相当図（その１） 本発明のその他の実施例を示す図１相当図（その２） 本発明のその他の実施例を示す図１相当図（その３） 従来例を示す図１相当図

符号の説明

図面中、１は車載用基板、２は多層配線基板、３は表面実装電子部品、４はチップ抵抗（電子部品、チップ受動部品）、４ａは電極、６は導体パターン、６ａ，６ｂはランド（接続部）、６ｃ、６ｄは検査用ランド（検査用接続部）、７はビア、８は内部配線部、１６は検査用内部配線部である。

Claims (6)

1. 基板内に内蔵された電子部品の電極と基板表面に設けられた接続部との間を内部配線部で接続した多層配線基板からなる部品内蔵基板において、
   前記多層配線基板の表面に設けられた検査用接続部と、
   前記電子部品の電極または前記内部配線部の所定部位と前記検査用接続部との間を接続する検査用内部配線部とを備えたことを特徴とする部品内蔵基板。
2. 前記検査用内部配線部は、最短距離となるように設けられていることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵基板。
3. 前記検査用内部配線部は、前記多層配線基板に形成されたビアを直線的に接続して構成されていることを特徴とする請求項２記載の部品内蔵基板。
4. 前記電子部品はチップ受動部品であり、
   前記検査用接続部は、前記多層配線基板において前記接続部と反対側となる基板裏面に設けられ、
   前記内部配線部は、前記チップ受動部品の電極の表面に接続され、
   前記検査用内部接続部は、前記チップ受動部品の前記電極の裏面に接続されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の部品内蔵基板。
5. 前記多層配線基板は、熱可塑性樹脂からなる絶縁層を積層して高温高圧下で一括プレスすることにより形成されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の部品内蔵基板。
6. 請求項１ないし５の何れかに記載の部品内蔵基板の配線不良検査方法であって、
   前記接続部と前記検査用接続部との間の抵抗値を測定し、その測定値が正常値と異なる場合は、前記内部配線部の配線不良であると判断することを特徴とする部品内蔵基板の配線不良検査方法。

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