JP4996302B2 - Individual substrate manufacturing method, individual substrate, infrared detector - Google Patents
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Description
本発明は、個片基板の製造方法、個片基板、赤外線検出器に関するものである。 The present invention relates to an individual substrate manufacturing method, an individual substrate, and an infrared detector.
従来から、半導体素子等の実装部品が実装される個片基板6として、図8(c)に示すように一表面(図8(c)の上面)に樹脂基板(たとえば、エポキシ樹脂基板)67が積層された主基板66を有し、樹脂基板67における主基板66と反対側の一表面に金属層68(たとえば、回路パターン68aを構成する)が形成され当該一表面側に凹部からなる立体形状部6aが形成されたものが提供されている。図8(c)の個片基板6では、主基板66における樹脂基板67側の一表面に回路部品8が実装され、この回路部品8を樹脂基板67のうち主基板66の厚み方向において立体形状部6aと重ならない部分に埋設している。
Conventionally, as an
この種の個片基板6の製造方法としては、図8(a)に示す一表面側に回路部品8が実装された主基板66と樹脂基板67と金属層68の基礎となる金属シート(たとえば、銅箔)69とを積層した積層基板60を形成する積層工程と、図8(b)に示すように積層基板60(主基板66と樹脂基板67と金属シート69)を熱圧着成形するとともに前記立体形状部6aを成型するプレス工程とを有する製造方法が提案されている。回路部品8はプレス工程において樹脂基板67に埋設される。ここにおいて、プレス工程で用いられるプレス金型4は、積層基板60との当接部位に個片基板6の立体形状部6aに対応する形状の凸部からなる成型部4aを有し、この成型部4aによりプレス工程において積層基板60に立体形状部6aを成型する。この製造方法では、プレス工程において積層基板60の熱圧着成形と立体形状部6aの成型、さらに樹脂基板67への回路部品8の埋設とを同時に行うことができ、積層基板60の熱圧着成形と立体形状部6aの成型とをそれぞれ別工程で行う場合に比べて工数を少なくすることができる(たとえば特許文献1参照)。特許文献1に記載の発明では、プレス工程の後、金属層68(金属シート69)にエッチング処理を施すことにより回路パターン68aが形成される。ただし、回路パターン68aは個片基板6に形成された金属層68の用途の一例に過ぎず、たとえば金属層68を電磁シールドとして用いることも提案されている(たとえば特許文献2参照)。
As a method for manufacturing this kind of
ところで、上述した個片基板6の製造方法では、1回のプレス工程で複数の個片基板6を同時に形成する(所謂、多数個取り)ことが一般的である。そのため、図9(a)に示すように積層基板60(主基板66と樹脂基板67と金属シート69)としては個片基板6を複数取ることが可能な大きさのものが用いられるとともに、プレス工程においては複数の成型部4aが配列されたプレス金型4が用いられ、1枚の積層基板60に対して複数の立体形状部6aが同時に成型される。そして、プレス工程の後の切出工程において積層基板60から個々の個片基板6が切り出される。
By the way, in the manufacturing method of the
なお、上述の製造方法で製造される個片基板6の一例として、立体形状部6a側の一表面に実装部品が実装される実装領域を備え、立体形状部6aの少なくとも一部が実装領域に形成されるものでは、立体形状部6aによって実装部品と樹脂基板67との間に空隙が形成されるので、実装部品と樹脂基板67との間の熱絶縁を図ることができる。そこで、この個片基板6をたとえば赤外線を検出する赤外線検出器に用いる場合には、実装領域に実装される実装部品として赤外線の受光量の変化を電圧信号に変換して出力する焦電素子を用い、実装領域において焦電素子の検知部に対応する位置に熱絶縁用の凹部からなる立体形状部6aを形成することにより、焦電素子の感度向上を図ることが考えられる。
ところで、上述した個片基板6の製造方法では、プレス工程においてプレス金型4の成型部4aが金属シート69を引き伸ばしながら立体形状部6aを成型するので、金属シート69における成型部4aの先端面との当接部位に周囲の金属シート69が引っ張られることにより、図9(b)に示すように金属シート69の一部と成型部4aの表面との間に隙間が生じ、立体形状部6aが成型部4aの形状に倣わず立体形状部6aの開口面が成型部4aの基端部の断面に比べて大きくなってしまうことがある。その結果、樹脂基板67に埋設された回路部品8と立体形状部6aとが近接配置されていると、図9(c)のように回路部品8と立体形状部6aの金属層68とが接触してしまう可能性がある。そのため、樹脂基板67に埋設された回路部品8と立体形状部6aとが近接配置されるような高密度な設計はできない。また、金属シート69のうち成型部4aとの間に隙間を生じる部分にしわが発生し、たとえばプレス工程後に金属層68をパターニングすることで回路パターン68aを形成する場合に断線の原因となることもある。
By the way, in the manufacturing method of the
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、樹脂基板に埋設された回路部品と立体形状部とが近接配置されるような高密度な設計が可能で且つ金属層にしわを生じない個片基板の製造方法、個片基板、高感度化および信頼性の向上を図れる赤外線検出器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described reasons, and it is possible to design a high density such that circuit components embedded in a resin substrate and a three-dimensionally shaped portion are arranged close to each other, and the metal layer is wrinkled. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an individual substrate, an individual substrate, and an infrared detector capable of improving sensitivity and improving reliability.
請求項1の発明は、一表面に樹脂基板が積層された主基板を有し、樹脂基板における主基板と反対の一表面に金属層が形成され当該一表面側に凹部からなる立体形状部が形成されるとともに、主基板に実装された回路部品が樹脂基板のうち主基板の厚み方向において立体形状部と重ならない部分に埋設された個片基板の製造方法であって、回路部品が実装された主基板に樹脂基板および金属層の基礎となる金属シートを積層することで積層基板を形成する積層工程と、個片基板の立体形状部に対応する形状の凸部からなる成型部を具備するプレス金型を積層基板の金属シート側の表面に当接させてプレス加工を行うことにより、成型部で立体形状部を成型するとともに樹脂基板に回路部品を埋設するプレス工程とを有し、積層工程より前に、金属シートの一部を立体形状部に対応する形状に成型するプレフォーミング工程を有し、前記プレフォーミング工程において前記プレス工程と共通の前記プレス金型を使用し、前記プレフォーミング工程の後に前記金属シートを前記プレス金型から外すことなく前記プレス工程を行うことを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、積層工程より前に、金属シートの一部を立体形状部に対応する形状に成型するプレフォーミング工程を有するので、プレス工程において金属シートにおける成型部の先端面との当接部位に周囲の金属シートが引っ張られることはなく、金属シートの一部と成型部の表面との間に隙間が生じて立体形状部の開口面が成型部の基端部の断面に比べて大きくなってしまうことはない。したがって、成型部の形状に倣った立体形状部を成型することができ、立体形状部に近接する回路部品と立体形状部の金属層との接触を回避することができるので、樹脂基板に埋設された回路部品と立体形状部とが近接配置されるような高密度な設計が可能となる。また、金属シートと成型部との間に隙間が生じないので、金属層にしわを生じることもない。 According to the present invention, since there is a pre-forming step for forming a part of the metal sheet into a shape corresponding to the three-dimensional shape portion before the laminating step, contact with the tip surface of the forming portion in the metal sheet in the pressing step The surrounding metal sheet is not pulled at the site, and a gap is created between a part of the metal sheet and the surface of the molded part, and the opening surface of the three-dimensionally shaped part is larger than the cross section of the base end part of the molded part It will never be. Therefore, it is possible to mold a three-dimensional shape portion that follows the shape of the molding portion, and it is possible to avoid contact between the circuit component adjacent to the three-dimensional shape portion and the metal layer of the three-dimensional shape portion. Thus, a high-density design is possible in which the circuit components and the three-dimensionally shaped portion are arranged close to each other. Further, since no gap is generated between the metal sheet and the molded part, the metal layer is not wrinkled.
また、この発明によれば、プレフォーミング工程からプレス工程にかけて金属シートをプレス金型から外すことによる金属シートのスプリングバックが生じないので、プレフォーミング工程において成型された金属シートの形状を維持したままプレス工程を行うことができ、結果的に、プレス工程において成型される立体形状部の精度が向上し、立体形状部に近接する回路部品と立体形状部の金属層との接触を確実に回避することができる。 Further , according to the present invention, since the metal sheet is not spring-backed by removing the metal sheet from the press mold from the pre-forming process to the pressing process, the shape of the metal sheet molded in the pre-forming process is maintained. The press process can be performed, and as a result, the accuracy of the three-dimensional shape part molded in the press process is improved, and the contact between the circuit component adjacent to the three-dimensional shape part and the metal layer of the three-dimensional shape part is surely avoided. be able to.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記プレフォーミング工程より前に、前記金属シートを焼なますことで軟化させる焼鈍工程を有することを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、プレフォーミング工程の前に金属シートが軟化するので、プレフォーミング工程において金属シートが伸びやすくなり、金属シートの一部を引き伸ばしながら立体形状部に対応する形状に成型する際に金属シートが破れにくくなる。 According to the present invention, since the metal sheet is softened before the pre-forming step, the metal sheet is easily stretched in the pre-forming step, and when forming into a shape corresponding to the three-dimensional shape portion while stretching a part of the metal sheet. The metal sheet is difficult to tear.
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記プレス金型は、前記成型部のうち前記プレス工程において前記積層基板に最初に当接する先端面と当該先端面に隣接する側面との間の角部がアール形状に形成されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the press die is adjacent to the front end surface and a front end surface of the molding portion that first contacts the laminated substrate in the pressing step. The corner portion between the side surfaces is formed in a round shape.
この発明によれば、成型部のうち積層基板に最初に当接する先端面と当該先端面に隣接する側面との間の角部が尖っている場合に比べて、積層基板において前記角部が当接する部位に応力集中が発生しにくくなるので、プレス工程時に金属シートが破れにくくなる。 According to the present invention, compared to the case where the corner portion between the tip surface of the molded portion that first contacts the laminated substrate and the side surface adjacent to the tip surface is sharp, the corner portion in the multilayer substrate is abutted. Since stress concentration is less likely to occur at the contact area, the metal sheet is less likely to be broken during the pressing process.
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の個片基板の製造方法によって製造された個片基板であって、前記立体形状部側の一表面に実装部品が実装される実装領域を備え、前記立体形状部は、少なくとも一部が実装領域に形成されることにより実装部品と前記樹脂基板との間に熱絶縁用の空隙を形成する凹部からなることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an individual substrate manufactured by the individual substrate manufacturing method according to any one of the first to third aspects, wherein the component is mounted on one surface of the three-dimensionally shaped portion side. The three-dimensionally shaped portion is formed of a recess that forms a thermal insulation gap between the mounting component and the resin substrate by forming at least a part in the mounting region. Features.
この発明によれば、立体形状部に近接する回路部品と立体形状部の金属層との接触を回避することができるので、立体形状部によって実装部品と樹脂基板との間の熱絶縁をとりながらも、回路部品と立体形状部とが近接配置されるような高密度な設計が可能となる。 According to the present invention, contact between the circuit component adjacent to the three-dimensional shape portion and the metal layer of the three-dimensional shape portion can be avoided, so that heat insulation between the mounting component and the resin substrate is taken by the three-dimensional shape portion. In addition, a high-density design is possible in which the circuit component and the three-dimensionally shaped portion are arranged close to each other.
請求項5の発明は、請求項4記載の個片基板と、前記実装部品として前記実装領域に実装される焦電素子とを備え、前記立体形状部は、前記実装領域において焦電素子の検知部に対応する位置に形成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 5 includes the individual substrate according to
この発明によれば、焦電素子の検知部と樹脂基板との間の熱絶縁をとることができるので、焦電素子の感度が高くなる。しかも、立体形状部に近接する回路部品と立体形状部の金属層との接触を回避できるので、たとえば金属層をパターニングして回路パターンを形成する場合に、回路パターンと回路部品との短絡を防止でき、信頼性の向上を図れる。 According to this invention, since the thermal insulation between the detection part of the pyroelectric element and the resin substrate can be taken, the sensitivity of the pyroelectric element is increased. In addition, since contact between the circuit component adjacent to the three-dimensional shape portion and the metal layer of the three-dimensional shape portion can be avoided, for example, when a circuit pattern is formed by patterning the metal layer, a short circuit between the circuit pattern and the circuit component is prevented. And improve the reliability.
請求項1の発明は、積層工程より前に、金属シートの一部を立体形状部に対応する形状に成型するプレフォーミング工程を有するので、樹脂基板に埋設された回路部品と立体形状部とが近接配置されるような高密度な設計が可能で且つ金属層にしわを生じないという効果がある。
Since the invention of
請求項5の発明は、焦電素子の感度向上および信頼性の向上を図れるという効果がある。 The invention of claim 5 has the effect of improving the sensitivity and reliability of the pyroelectric element.
以下の各実施形態では、赤外線を検出する赤外線検出器に用いる個片基板の製造方法を例示するが、本発明の個片基板の製造方法は、赤外線検出器に用いる個片基板に限らず、一表面に樹脂基板が積層された主基板を有し、樹脂基板における主基板と反対の一表面に金属層が形成され当該一表面側に凹部からなる立体形状部が形成されるとともに、主基板に実装された回路部品が樹脂基板のうち主基板の厚み方向において立体形状部と重ならない部分に埋設された構成の様々な個片基板の製造方法として用いることができる。 In each of the following embodiments, a method for manufacturing an individual substrate used for an infrared detector that detects infrared rays is illustrated, but the method for manufacturing an individual substrate of the present invention is not limited to an individual substrate used for an infrared detector, A main substrate having a resin substrate laminated on one surface, a metal layer is formed on one surface of the resin substrate opposite to the main substrate, and a three-dimensionally shaped portion including a recess is formed on the one surface side. Can be used as a method for manufacturing various individual substrates having a structure in which the circuit component mounted on the resin substrate is embedded in a portion of the resin substrate that does not overlap with the three-dimensionally shaped portion in the thickness direction of the main substrate.
(実施形態1)
以下、本実施形態で例示する赤外線検出器の構成について図2および図3を参照して説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the configuration of the infrared detector exemplified in this embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施形態の赤外線検出器は、赤外線の受光量の変化を電圧信号として出力する焦電素子1を個片基板6に実装した回路ブロック10と、回路ブロック10を収納するパッケージ2とを備えている。回路ブロック10には、少なくとも焦電素子1の出力を信号処理する信号処理回路が形成されている。
The infrared detector according to the present embodiment includes a
パッケージ2は、金属製であって円盤状に形成されたステム21と、金属製であって後面が開放された有底円筒状に形成されたキャップ22とを有し、キャップ22の後面をステム21で閉塞する形に組み立てられる。ステム21には絶縁材料からなるスペーサ7を介して回路ブロック10が実装され、キャップ22は、ステム21との間に回路ブロック10を収納する空間を形成するようにステム21に固着される。ここで、ステム21には回路ブロック10と電気的に接続される複数本(ここでは3本)の端子ピン25が挿通されており、パッケージ2の外部空間から回路ブロック10に対する電気的接続を可能としてある。なお、スペーサ7と回路ブロック10とステム21とは接着剤により固着される。
The
キャップ22のうち焦電素子1の前方に位置する前壁には、矩形状(ここでは正方形状)の窓部2aが形成されており、焦電素子1の受光面(前面)に赤外線を集光する赤外線レンズ3が、キャップ22の内側に窓部2aを覆う形で配設されている。ステム21は、上述の各端子ピン25それぞれが挿通される複数の端子用孔21bが厚み方向に貫設されており、各端子ピン25が端子用孔21bに挿通された状態で封止部24により封止される。本実施形態ではキャップ22およびステム21は鋼板から形成されており、ステム21の周部に形成されたフランジ部21cに対して、キャップ22の後端縁から外方に延設された鍔部22cを溶接により封着してある。
A rectangular (here, square)
ところで、回路ブロック10の個片基板6は、ガラスエポキシなどからなり信号処理回路等の構成要素であるIC63やチップ状電子部品64が実装される回路基板62と、ガラスエポキシなどからなり回路基板62と共に信号処理回路等の回路を形成する主基板66と、回路基板62および主基板66の間に積層された樹脂層65と、主基板66における樹脂層65と反対側の一表面に積層される樹脂基板67と、樹脂基板67における主基板66と反対側の一表面に積層される金属層68とで構成されており、回路基板62、樹脂層65および樹脂基板67、金属層68は、後述する個片基板6の製造方法を用いて主基板66に一体的に積層されるように形成される。ここにおいて、回路基板62および主基板66はチップ状電子部品64が実装された状態で樹脂層65を挟んで成型されることにより、チップ状電子部品64を樹脂層65に埋設した状態で樹脂層65と共に所謂部品内蔵基板からなる多層回路板を構成する。つまり、本実施形態の個片基板6は、樹脂基板67および金属層68を多層回路板に積層することにより構成されている。
By the way, the
なお、回路基板62は、図3における下面側にIC63がフリップチップ実装され(または、図示しないがIC63をダイボンディング後、ワイヤボンディングにて接続し樹脂封止してもよい)、上面側に複数のチップ状電子部品64が半田リフローにより実装されている。なお、本実施形態の赤外線検出器は、人体から放射される赤外線を検出することで人の動きを検知する用途に用いるものであり、IC63は、焦電素子1の所定周波数帯域(たとえば、0.1〜10Hz程度)の出力を増幅する増幅回路(バンドパスアンプ)や増幅回路の後段のウインドウコンパレータなどが集積化されている。
In the
焦電素子1は、個片基板6のうち樹脂基板67において金属層68が積層された上記一表面の実装領域67aに実装されるものであって、個片基板6の実装領域67aのうち焦電素子1の検知部に対応する部位には、焦電素子1の検知部と樹脂基板67との間に熱絶縁用の空隙を形成する形の凹部からなる立体形状部6aが形成されている。この立体形状部6aを設けたことにより、焦電素子1の検知部と樹脂基板67との間の熱絶縁をとることができ、焦電素子1の感度が高くなる。ここでは、立体形状部6a(凹部)は平面視が長円状に形成されており、個片基板6の上記一表面における立体形状部6aの短径方向の両側は焦電素子1の両端部を支持する支持部として機能する。この支持部には、焦電素子1の両端部に形成されている電極(図示せず)を接続するパッド68bが形成されている。
The
さらに、主基板66における樹脂基板67側の一表面には回路部品8(図1参照)が実装されており、この回路部品8は樹脂基板67のうち主基板66の厚み方向において立体形状部6aと重ならない部分に埋設される。図2,3では回路部品8の図示を省略する。
Further, the circuit component 8 (see FIG. 1) is mounted on one surface of the
回路ブロック10は、回路基板62、樹脂層65、主基板66、樹脂基板67のそれぞれに、上述の端子ピン25が挿通されるスルーホール62b,65b,66b,67bが厚み方向に貫設されており、焦電素子1と信号処理回路とが端子ピン25を介して電気的に接続されるようになっている。なお、本実施形態では、回路基板62、樹脂層65、主基板66、樹脂基板67を積層し、これらの厚み方向に貫通する貫通孔を形成する1回の孔あけ加工でスルーホール62b,65b,66b,67bを形成しており、これにより各スルーホール62b,65b,66b,67bを個別に形成する場合に比べて製造工程の簡略化を図れ、回路ブロック10内の電気的接続が容易に行える。
In the
樹脂基板67の上記一表面に形成された金属層68は、上述したパッド68bを構成するとともに、パッド68bに電気的に接続されたパターン部68cを構成している。以下では、樹脂基板67の上記一表面に金属層68から形成されたパッド68bやパターン部68cを回路パターン68aと称する。
The
上述の3本の端子ピン25は、1本が給電用の端子ピン25(25a)、他の1本が信号出力用の端子ピン25(25b)、残りの1本がグランド用の端子ピン25(25c)である。ここで、端子ピン25a,25bを封止する封止部24,24(24a,24b)は、絶縁性を有する封着用のガラスにより形成されており、端子ピン25cを封着する封止部24(24c)は、金属材料により形成されている。要するに、端子ピン25a,25bにおいては金属製のステム21と電気的に絶縁されているのに対し、グランド用の端子ピン25cにおいてはステム21と同電位に設定されている。
Of the above-described three
上述した構成の赤外線検出器を組み立てる際には、回路ブロック10をステム21にスペーサ7を介して実装した後に、赤外線レンズ3が固着されたキャップ22の鍔部22cとステム21のフランジ部21cとを溶接することにより、密封された金属製のパッケージ2内に回路ブロック10を収納すればよい。なお、パッケージ2は所謂CANパッケージであり、外来ノイズに対するシールド効果を高めるとともに、気密性の向上による耐候性の向上を図ることができる。また、個片基板6に実装される実装部品は、上述した焦電素子1に限るものではなく、たとえばサーミスタ型の赤外線検出素子、サーモパイル型の赤外線検出素子、抵抗ボロメータ型の赤外線検出素子などのように、赤外線受光量の変化を電気信号変化に変換できるものであればよい。
When assembling the infrared detector having the above-described configuration, after mounting the
次に、上述した赤外線検出器で用いる個片基板6の製造方法について図1を参照して説明する。ここでは、生産性を向上させるために従来例と同様に1回のプレス工程で複数の個片基板6を同時に形成する(所謂、多数個取り)方法を採用している。なお、図1では、回路基板62および樹脂層65の図示を省略している。
Next, a method for manufacturing the
まず、回路基板62にチップ状電子部品64を実装するとともに主基板66に回路部品8を実装して信号処理回路等の回路を形成する。また、図1(a)に示すようにプレス金型4を用いて、上述の金属層68の基礎となる金属シート69(たとえば、厚みが18μm程度の銅箔)の一部を立体形状部6aに対応する形状に成型する(以下、プレフォーミング工程と称する)。プレフォーミング工程にて用いるプレス金型4は、図1(a)に示すように金属シート69の表面との当接部位に、個片基板6の立体形状部6a(ここでは、熱絶縁用の凹部)に対応する形状(ここでは、平面視が長円状)の凸部からなる成型部4aを有し、この成型部4aにより立体形状部6aに対応する形状を金属シート69の一部に成型する。ここにおいて、プレス金型4は、成型部4aに対応する凹部からなる雌側成型部4a’を有する雌型4’と共に用いられ、プレス金型4における成型部4aの形成された面(以下、成型面4bと称する)と、雌型4’における雌側成型部4a’が形成された面(以下、雌側成形面4b’と称する)との間に、図1(b)のように金属シート69を挟み込むことにより金属シート69を成型する。つまり、プレフォーミング工程においては、金属シート69が雌型4’の雌側成型面4b’とプレス金型4の成形面4bとの間に配置され、この状態でプレス加工が行われることにより、図1(c)に示すように金属シート69の一部が立体形状部6aに対応した形状に成型される。本実施形態では、1回のプレス工程で複数の個片基板6を同時に形成するために、金属シート69として個片基板6を複数取ることができる大きさのものが用いられるとともに、上記成型面4bに同形状の複数の成型部4aが配列されたプレス金型4、上記雌側成型面4b’に同形状の複数の雌側成型部4a’が配列された雌型4’が用いられる。ここでは、一例として複数の成型部4aが格子点状に形成されることで成型面4bに等間隔で成型部4aが整列されたプレス金型4を使用する。
First, the chip-like
その後、回路基板62と樹脂層65と主基板66とを積層し、さらに樹脂基板67を主基板66の表面に積層し、上述のプレフォーミング工程で予め成型された金属シート69を樹脂基板67の表面に積層することで、図1(d)に示す位置関係となるように回路基板62と樹脂層65と主基板66と樹脂基板67と金属シート69とを積層した積層基板60を形成する(以下、積層工程と称する)。ここで、積層基板60としては個片基板6を複数取ることができる大きさのものが用いられる。なお、本実施形態では矩形板状の積層基板60を形成している。また、本実施形態では、比較的高い伸び率と引っ張り強度をもち常温では強靭性があって破れにくいBステージ状態の樹脂シートを重ねたものをそれぞれ樹脂層65および樹脂基板67として用いている。樹脂シートとしては、たとえば厚みが10〜1000μm程度で、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカ等の無機フィラーを高充填(たとえば60〜95wt%程度)したエポキシ樹脂シートのような有機グリーンシートを用いることができる。要するに、回路基板62と主基板66との間に樹脂シートを複数枚(たとえば13枚)重ねて積層することにより樹脂層65を形成し、主基板66に樹脂シートを複数枚(たとえば3枚)重ねて積層することにより樹脂基板67を形成する。
Thereafter, the
そして、積層工程で形成された積層基板60上にプレス金型4を配置した状態で、樹脂シートを軟化させて真空雰囲気中でプレス金型4に圧力をかけることにより積層基板60の熱圧着成形を行い、さらに所定の温度で樹脂シートをCステージ状態まで硬化させる(以下、プレス工程と称する)。プレス工程にて用いるプレス金型4は、プレフォーミング工程で用いるプレス金型4(雄型)と共通であって、図1(d)に示すように成型部4aにより積層基板60に立体形状部6aを成型する。つまり、プレス工程においては、プレス金型4が成型部4aの形成された成型面4bを積層基板60の金属シート69側の表面に突き合わせるように積層基板60上に配置され、この状態でプレス加工が行われることで、積層基板60には成型部4aにより立体形状部6aが成型される。さらに、プレス工程においては積層基板60の熱圧着成形(つまり、回路基板62、樹脂層65、主基板66、樹脂基板67、金属層68の一体化)が行われるので、このとき、主基板66に実装されている回路部品8が樹脂基板67に埋設される。その結果、図1(e)に示すようにプレス工程において積層基板60の熱圧着成形と立体形状部6aの成型と、さらに樹脂基板67への回路部品8の埋設とを同時に行うことができ、工数を比較的少なくすることができる。ここにおいて、回路基板62と主基板66とプレス金型4とは、それぞれの四隅に形成された透孔(図示せず)にピン(図示せず)が挿通されることによって主基板66の厚み方向に直交する面内で位置合わせされた状態でプレス加工される。回路部品8は樹脂基板67のうち主基板66の厚み方向において立体形状部6aと重ならない部分に埋設される。また、上述の熱圧着成形の条件は適宜設定可能であるが、たとえば圧力を0.2〜5MPa、温度を100〜150℃、時間を60〜600秒とすればよい。さらに、Cステージ状態まで硬化させるため、温度を150〜200℃、時間を10〜180分にして硬化させる。
And in the state which has arrange | positioned the press metal mold | die 4 on the
また、プレス工程後の回路形成工程において、プレス工程で一体化された積層基板60に対してスルーホール62b,65b,66b,67bやビアホールを形成するとともに、スルーホール62b,65b,66b,67b内やビアホール内に導電路を形成し、さらに金属層68をパターニングすることで金属層68から上述した回路パターン68aを形成する。具体的には、金属層68において回路パターン68aとなる部分をレジスト(図示せず)で被覆し、金属層68にエッチング処理を施すことにより金属層68のうち回路パターン68a以外の不要な部分(立体形状部6aの金属層68を含む)をエッチング除去する。その後、レジストを除去すれば、樹脂基板67の一表面に回路パターン68aが形成されることとなる。その後、切出工程において積層基板60から個々の個片基板6が切り出される。
In the circuit forming process after the pressing process, through
以上説明した個片基板6の製造方法によれば、積層工程より前に、金属シート69の一部を立体形状部6aに対応する形状に予め成型するプレフォーミング工程を有するので、プレス工程において金属シート69における成型部4aの先端面との当接部位に周囲の金属シート69が引っ張られることはなく、金属シート69の一部と成型部4aの表面との間に隙間が生じて立体形状部6aの開口面が成型部4aの基端部の断面に比べて大きくなってしまうことはない。したがって、成型部4aの形状に倣った立体形状部6aを成型することができ、立体形状部6aに近接する回路部品8と立体形状部6aの金属層68との接触を回避することができるので、樹脂基板67に埋設された回路部品8と立体形状部6aとが近接配置されるような高密度な設計が可能となる。また、金属シート69と成型部4aとの間に隙間が生じないので、金属層68にしわを生じることもない。
According to the manufacturing method of the
ところで、本実施形態ではプレフォーミング工程とプレス工程とで共通のプレス金型4(雄型)を用いているが、プレフォーミング工程とプレス工程とで個別のプレス金型4を用いるようにしてもよい。ただし、プレフォーミング工程とプレス工程とで個別のプレス金型4を用いる場合には、図4(a)、(b)に示すようにプレフォーミング工程の後でプレフォーミング工程用のプレス金型4から金属シート69を外す必要がある。ここにおいて、図5(a)、(b)に示すようにプレフォーミング用のプレス金型4から金属シート69を外す際に、金属シート69にスプリングバックが発生して金属シート69が変形することがある。そして、金属シート69にスプリングバックが発生した状態で図4(c)、(d)に示すようにプレス工程が実行されると、図5(c)に示すように立体形状部6aの形状にスプリングバックによる変形後の金属シート69の形状が反映され、立体形状部6aの成型の精度が低下する可能性がある。
By the way, in the present embodiment, a common press die 4 (male die) is used in the pre-forming step and the press step, but individual press dies 4 may be used in the pre-forming step and the press step. Good. However, when separate press dies 4 are used in the pre-forming process and the press process, as shown in FIGS. 4A and 4B, the press dies 4 for the pre-forming process after the pre-forming process. It is necessary to remove the
これに対して、本実施形態ではプレフォーミング工程とプレス工程とで共通のプレス金型4を用い、プレフォーミング工程の後に金属シート69をプレス金型4から外すことなくプレス工程に移行するようにしている。したがって、金属シート69をプレス金型4から外す際の金属シート69のスプリングバックが生じないので、プレフォーミング工程において成型された金属シート69の形状を維持したままプレス工程を行うことができ、結果的に、プレフォーミング工程とプレス工程とで個別のプレス金型4を用いる上記製造方法に比較して、プレス工程にて成型される立体形状部6aの成型の精度が向上する。
On the other hand, in the present embodiment, a common press die 4 is used in the pre-forming step and the press step, and the
(実施形態2)
本実施形態で示す個片基板6の製造方法は、実施形態1で説明した個片基板6の製造方法と基本部分は同じであって、プレフォーミング工程あるいはプレス工程において金属シート69が破れにくくなるようにした点が実施形態1と相違する。なお、実施形態1と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
(Embodiment 2)
The manufacturing method of the
ところで、立体形状部6aのアスペクト比(ここでは、深さ/短径)が比較的大きい場合には、プレフォーミング工程においてプレス金型4の成型部4aが金属シート69を引き伸ばしながら成型する際に、金属シート69の伸び量が大きく、図6(b)に示す比較例のように立体形状部6aに対応する部位で金属シート69が破れてしまう可能性がある。金属シート69が破れると、プレス工程において金属シート69の破れたところから樹脂基板67の樹脂が滲み出て金属層68の表面に付着するなどの不具合を生じることがある。これに対して、本実施形態では以下の方法により金属シート69を破れにくくしている。
By the way, when the aspect ratio (here, depth / minor axis) of the three-dimensionally shaped
すなわち、本実施形態で示す個片基板6の製造方法は、プレフォーミング工程より前に金属シート69を焼なますことで軟化させる焼鈍工程を有する。具体的には、焼鈍工程において金属シート69を適当な温度に加熱し、その後徐冷して金属シート69の再結晶化を行うことにより金属シート69を軟化させる。一例として、金属シート69として銅箔を用いる場合には、銅箔の再結晶温度付近の温度(たとえば130〜250℃)で金属シート69を1時間以上(たとえば1.5時間)加熱することで、金属シート69を軟化させることができる。このようにプレフォーミング工程前に金属シート69を軟化させておくと、プレフォーミング工程において金属シート69が伸びやすくなって金属シート69が破れにくくなる。たとえば、焼なまし前において破れない範囲での伸び率が5%程度の金属シート69を用いる場合、金属シート69の焼なましを行わなければ、プレフォーミング工程において金属シート69が破れてしまうことがあるが、本実施形態では焼なますことで上記金属シート69の破れない範囲での伸び率を20%程度まで向上させることができるので図6(a)に示すように金属シート69の破れを防止することができる。
That is, the manufacturing method of the
また、本実施形態の他の例として、図7(a)に示すように成型部4aのうちプレス工程において積層基板60に最初に当接する一面と当該一面に隣接する他面との間の角部4dがアール形状に面取りされているプレス金型4を用いるようにしてもよい。要するに、成型面4bから突出した成型部4aの先端面が成型部4aのうちで積層基板60に最初に当接する一面となるから、前記先端面と当該先端面に隣接する成型部4aの側面との間の角部4dが積層基板60側に凸となる曲面状に形成されたプレス金型4を使用してプレス工程を行う。ここでは、一例として曲率半径が0.05mm以上のアール形状とする。この方法では、成型部4aのうち積層基板60に最初に当接する一面と当該一面に隣接する他面との間の角部4dが尖っている場合に比べて、図7(b)に示すように積層基板60において前記角部4dが当接する部位に応力集中が発生しにくくなるので、プレス工程時に金属シート69が破れにくくなる。さらにプレフォーミング工程においても、同一のプレス金型4を用いることで金属シート69が破れにくくなる。
As another example of the present embodiment, as shown in FIG. 7A, a corner between one surface of the molded
ところで、上述した各実施形態では、回路基板62と樹脂層65と主基板66と樹脂基板67と金属シート69(金属層68)とを積層したものを積層基板60としたが、この構成の積層基板60に限るものではなく、少なくとも主基板66の(回路部品8側の)一表面に樹脂基板67および金属シート69が積層された積層基板60であれば本発明の製造方法を適用して個片基板6を製造することができる。
By the way, in each embodiment mentioned above, what laminated | stacked the
1 焦電素子
4 プレス金型
4a 成型部
4d 角部
6 個片基板
6a 立体形状部
8 回路部品
60 積層基板
66 主基板
67 樹脂基板
67a 実装領域
68 金属層
69 金属シート
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記プレフォーミング工程において前記プレス工程と共通の前記プレス金型を使用し、前記プレフォーミング工程の後に前記金属シートを前記プレス金型から外すことなく前記プレス工程を行うことを特徴とする個片基板の製造方法。 A main substrate having a resin substrate laminated on one surface, a metal layer is formed on one surface of the resin substrate opposite to the main substrate, and a three-dimensionally shaped portion including a recess is formed on the one surface side. A circuit board mounted on the main board on which the circuit component is mounted is embedded in a portion of the resin board that does not overlap with the three-dimensionally shaped portion in the thickness direction of the main board. A laminating process for forming a laminated substrate by laminating metal sheets that serve as a basis for the metal layer, and a press mold having a molding part composed of convex portions corresponding to the three-dimensional shape part of the individual substrate A pressing process for forming a three-dimensionally shaped part at a molding part and embedding a circuit component in a resin substrate by pressing the metal sheet in contact with the surface of the metal sheet. Part of Have a pre-forming step of molding into a shape corresponding to the body-shaped portion,
In the pre-forming process, the same pressing die as that used in the pressing process is used, and the pressing process is performed without removing the metal sheet from the pressing mold after the pre-forming process. Manufacturing method.
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