JP5082835B2 - プリント配線板の製造方法、プリント配線板 - Google Patents

Description

本発明は、プリント配線板の製造方法およびプリント配線板に係り、特に、部品を内蔵するプリント配線板の製造に好適なプリント配線板の製造方法およびそのようなプリント配線板に関する。

近年、電子機器の小型、軽量、多機能化の要求の中で、単位面積あたりの部品実装密度を向上するために、半導体部品（集積回路部品、ディスクリート部品）やチップ部品（チップコンデンサやチップ抵抗）などの部品を内部に実装する部品内蔵型の多層プリント配線板の開発が行なわれている。

部品を内蔵する多層プリント配線板は、製造の中途段階でコア板と呼ばれる内層板に部品を実装する工程が伴う。このような実装工程は、通常のプリント配線板製造工程とは異質の工程であって、通常、マウンタやボンダのような部品の実装・組立機器を用いる。さらに、実装方法が半導体素子のフリップチップ接続やワイヤボンディング接続のような場合には、利用できる実装装置の仕様の関係から実装対象であるコア板の面積が限られる場合がある。

したがって、従来の場合、部品を内蔵する多層プリント配線板を製造するときには、利用できる実装装置等の仕様に従って、製造する多層プリント配線板の総面積が決定されることになる。

多層プリント配線板は、一般的に、生産性の観点から比較的大きな板材に同一のものを複数面付けして製造し、製造最終工程で製品として小片に切り出すのが好ましい。この一般論から言うと、部品を内蔵する多層プリント配線板についても、比較的大きな板材に同一のものを複数面付けして製造するのが製造効率という観点で好ましい。しかしながら、上記したように、部品実装における制約のためこのような製造方法を採ることができない場合がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、部品を内蔵するプリント配線板の製造効率を向上することが可能なプリント配線板の製造方法、およびその結果物であるプリント配線板を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係るプリント配線板の製造方法は、第１の導電パターンを面上に有する第１の配線板素材の前記面上に部品を実装する第１の工程と、前記部品が実装された前記第１の配線板素材の外形に相当する凹部を有しかつ該凹部の縁から階段を経て開口が貫通して設けられておりかつ該凹部の前記縁に連なる階段水平面に第２の導電パターンが形成されている第２の配線板素材に対して、前記部品が実装された前記第１の配線板素材を、前記部品が前記開口内にのぞいて位置するように前記凹部に位置合わせしつつ嵌め込み、前記第１の配線板素材の前記第１の導電パターンと前記第２の配線板素材の前記第２の導電パターンとが対向し電気的接続が確立するように固定する第２の工程と、前記第１の配線板素材が固定された前記第２の配線板素材の前記部品がのぞく前記開口を樹脂で充填する第３の工程と、前記第１の配線板素材が固定された前記第２の配線板素材をコア部分に用いて多層配線板を形成する第４の工程と、を具備し、前記第３の工程が、前記第４の工程とは別に該第４の工程に先立ちなされるか、または、前記第４の工程の一環として、前記コア部分の少なくとも前記部品がのぞく側の面にプリプレグを積層配置し該プリプレグを加熱し流動させなされることを特徴とする。

すなわち、あらかじめ、導電パターンを面上に有する配線板素材に部品を実装する。この部品の実装においては、配線板素材の大きさを限定することにより周知の種々の実装・組立装置を用いることができる。そして、実装を終えた配線板素材を、いわば枠組みとしての第２の配線板素材に対して、位置合わせ、嵌め込み、固定することにより、その後の工程は、大きな面積に複数枚面付けされた形態で進めることができる。したがって、部品を内蔵するプリント配線板の製造効率を向上することが可能になる。

なお、この製造方法では、部品の実装面の導電パターンを第２の配線板素材の凹部面に設けられた導電パターンに電気的接続ができる。したがって、部品の実装面の配線層が第２の配線板素材に対して電気的に不連続な形態とならず、パターン形成として自由度の高いレイアウトが可能になる。

また、本発明に係るプリント配線板は、積層された複数の絶縁層と、前記複数の絶縁層の層境界それぞれ付近に設けられた配線層と、を具備し、前記複数の絶縁層のうちの最外の両側それぞれに位置する絶縁層が、それぞれ、層の広がる方向に単一の部材からなり、前記複数の絶縁層のうちの最外層でないものの少なくとも一層が、層の広がる方向に複数の部材からなり、前記一層である絶縁層と該一層の隣に最外層ではなく配置された絶縁層との層境界付近に設けられている配線層が、内蔵の部品の実装された配線層であることを特徴とする。

このプリント配線板は、上記の製造方法により製造され得るプリント配線板である。例えば、部品実装工程でその直接の対象となった配線板素材の部分と、枠組みたる配線板素材の部分とを、両方ともに最終的な多層プリント配線板のコア部分として用いる場合にはこのような形態になる。

本発明によれば、部品を内蔵するプリント配線板の製造効率を向上することが可能になる。

本発明の実施態様として、前記第２の工程における、前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとの電気的接続を伴う固定は、半田のリフローによりなされる。半田リフローで接続することで、信頼性の高い電気的導通を得ることができる。

また、実施態様として、前記第２の工程における、前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとの電気的接続を伴う固定は、導電性樹脂の硬化によりなされる。導電性樹脂により接続することで、プロセスとして容易に電気的導通状態を得ることができる。

また、実施態様として、前記第１の工程は、前記部品の少なくともひとつとしてベア半導体チップを用い、該ベアチップ半導体チップをフリップチップ接続またはワイヤボンディング接続により前記面上に実装する工程を含む。

これは、フリップチップ接続やワイヤボンディング接続を行なうための実装・組立装置は被実装対象の面積に制約がある場合が多いので、特にこのような実装を含む場合にも、部品を内蔵するプリント配線板の製造効率を向上する効果を得るものである。

以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１、図２は、本発明の一実施形態に係るプリント配線板の製造方法を概略的に斜視で示すプロセス図である。図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）の順にプロセスが進行し、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すプロセスのあとにおけるプリント配線板の状態を断面で示す模式図である。これらの図において、同一相当部分には同一符号を付してある。

まず、図１（ａ）に示すように、プリント配線板のコア部分とすべき配線板素材（パネル）１０を用意する。この配線板素材１０は、例えば少なくとも両面に配線層（図示省略）がありかつそのそれぞれがパターニング済みである。配線層はさらに配線板素材１０の内層として存在してもよい（すなわち、この時点で配線板素材１０が例えば３層配線板、４層配線板、５層配線板、…、であってもよい。）。これらの配線層間の電気的接続手段については特に限られるものではなく、例えば公知の導電性樹脂による充填構造のものやスルーホール内面の金属層による中空構造のものなどを用いることができる。

配線板素材１０には、複数（ここでは一例として４つとしているが、数は問わない。）の同じ製品となるべき部分が面付けされて形成されている。面付けされた各部分は、切り出し線１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによりあとの工程で一旦切り出される。面付けされた各部分には、半導体部品の実装領域１２が設けられている。実装領域１２は、半導体部品用のみでなく受動部品（チップコンデンサやチップ抵抗）用のものがあってもよい。半導体部品用の実装領域は、各部分について一つまたは複数である。

配線板素材１０を用意したら、次に、図１（ｂ）に示すように、面付けされた各部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを例えばルータなどの一般的なプリント配線板製造プロセスで使用される機器を用いて、切り出し線１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに沿って切り出す。残り部分は、枠組みとしての配線板素材１０Ａになる。そして、各部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄについては、それぞれ、実装機器を用いて所定の半導体部品などの部品２０を実装する。この実装には、半導体部品がベアチップであれば、周知のフリップチップ接続やワイヤボンディングによる接続を適用することができる。もちろん半導体部品としてパッケージ品を実装してもよい。さらに、受動部品を実装してもよい。

フリップチップ接続やワイヤボンディングによる接続には、専用の実装・組立機器を用いる。このような機器は、通常、ベアチップが実装される対象側の大きさに制約があるが、この実施形態では、この大きさの制約内で各部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの大きさを決めておく。これにより、被対象物の大きさに制約のある専用の実装・組立機器を活用できる。

次に、図２（ａ）に示すように、切り出しのある配線板素材１０Ａに、部品２０が実装された各部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを戻して嵌め込み、これらをコア部分とするため、例えば配線板素材１０の両面それぞれにプリプレグ１５（１７）、両面配線板１６（１８）を積層して、これらを加熱・加圧して一体化する。

ここで、部品２０などの部品が実装された位置に対向するプリプレグ１５の位置には、あらかじめ後退穴または貫通穴を設けておくと好ましい。

また、両面配線板１６（１８）は、配線板素材１０と同様に、例えば少なくとも両面に配線層（図示省略）がありかつそのそれぞれがパターニング済みである。これらの配線層間の電気的接続手段については、同様に、例えば公知の導電性樹脂による充填構造のものやスルーホール内面の金属層による中空構造のものなどを用いることができる。

配線板素材１０、プリプレグ１５（１７）、両面配線板１６（１８）の一体化により、配線板素材１０をコア部分とする多層配線板を得ることができる。なお、両面配線板１８に代えて金属（銅）箔を用いて積層・一体化することもできる。得られた多層配線板は、以降の工程（例えば、ソルダーレジストの形成などの工程）に投入される。

図２（ｂ）は、以上のようにして得られた多層（６層）配線板の一例を断面で示す模式図である。この図に示す場合には、プリプレグ１５、１７を貫通する電気的接続手段に、図示するように、導電性樹脂による充填構造のものを用いているが、スルーホール内面の金属層による中空構造のものを用いてもよい。図２（ｂ）におけるＣ１、Ｃ２間の切り出し、およびＣ３、Ｃ４間の切り出し（これらの切り出しは、当然、紙面に垂直方向の奥と手前でもなされる。）により、最終的な小片としての複数の同一製品が得られる。なお、これらの切り出しは、図示するように、配線板素材１０の部分１０ｃ等との継目（埋もれた継目）の内側で行なうと好ましい。これにより、通常の多層配線板と構造的に変わらないものが得られる。

以上説明したように、この実施形態では、実装工程以外の工程を大きな面積に複数枚面付けされた形態でプリント配線板の製造を進めることができる。したがって、部品を内蔵するプリント配線板の製造においてその製造効率を顕著に向上することが可能になる。

図３は、以上のようにして得られた多層（６層）配線板の他の例を断面で示す模式図である。図３において、図１、図２と対応する部位には同一番号を付してある。この図に示す場合は、コア部分となっている配線板素材１０の枠部分と部品実装のため一旦切り出されて戻された部分とが両方とも最終的な製品の一部として活用されるところが、上記の例と異なる点である。

このような応用は、例えば、最終的な小片としてのプリント配線板の大きさより、さらに小さい面積にしか部品実装・組立機器を適用できない場合に有用である。すなわち、上記小片に相当する内側に、切り出されるべき部分を複数設ける形態に適用できる。

図３に示すように、この場合には、配線層１〜６のうち配線層３および配線層４については、連続なパターンを形成できない。これは、これらのパターンがもともと形成されている配線板素材１０の板部分が、製造途中で一旦切り出されるからである。このような配線パターンの不連続については、同図のＡまたはＢに示すように、配線層３については配線層３、配線層２間の導電手段（電気的接続手段）と配線層２の配線パターンとにより、配線層４については、配線層４、配線層５間の導電手段と配線層５の配線パターンとにより、それぞれ手当てすることができ、実質的には連続なものとしてパターン設計できる。

この図３に示す場合は、例えば、図１（ｂ）に示す一部分１０ｃ、１０ｄと配線板素材１０Ａのその周辺部分とで一つの製品としての小片とし、同じく一部分１０ａおよび１０ｂと配線板素材１０Ａのその周辺部分とで上記小片と同一の製品としての小片とする形態である。このような形態も、大きな面積に複数枚面付けしてプリント配線板を製造できることについては同様である（この例では２枚であるが３枚以上も同様に可能である。）。したがって、より小さい面積にしか部品実装・組立できない機器を活用できるなど対象を拡大して、部品を内蔵するプリント配線板の製造においてその製造効率を顕著に向上することが可能になる。

なお、以上説明のプロセスを、さらに補足して詳述すると、以下の点を考慮する必要がある。一つは、枠組みとしての配線板素材１０Ａと一旦切り出された一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄとがコア部分となりこのコア部分と他の配線層とは積層的に位置合わせされることから、積層前にあらかじめ配線板素材１０Ａに対して各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが位置合わせされていることを要することである。配線板素材１０Ａに対して各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが位置合わせされてないと、各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに積層される配線層と上記一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄとの位置の不一致を生じてしまう。

また、枠組みとしての配線板素材１０Ａに対して各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが位置合わせされたあと、この状態を、他の層が積層されて相対的な変位が生じなくなる状態に至るまでの間、維持することを要することである。

前者（位置合わせ）については、コア板に積層すべき他の層となる両面配線板などの配線板素材を基準にすることを一つの方法として挙げることができる。例えば、この場合、他の層となる配線板素材の表面に形成されている配線パターンを基準位置マークとして用いる。この配線パターンへの、切り出しのある配線板素材１０Ａの位置合わせは、切り出しがされてない配線板素材１０の位置合わせと同様に行なうことができる。例えば、他の層となる配線板素材や切り出しのある配線板素材１０Ａの端面を基準面として、これを突き当て面に突き当て外形を揃える方法や、Ｘ線により基準位置マークとなる配線パターンを透視し切り出しのある配線板素材１０Ａの位置を調整する方法である。

このようにして、他の層となる配線板素材と切り出しのある配線板素材１０Ａとの位置合わせとがされたあと、切り出しの部分からのぞく配線パターンを基準にして各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを位置合わせしつつ嵌め込む。このような位置合わせには、例えばマウンタを用いて、切り出し部分からのぞく配線パターンをマウンタに付属する画像カメラで読み取り、読み取った情報に合致するように各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを吸着ヘッドでマウントすればよい。なお、このような工程を円滑にするため、各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、配線板素材１０Ａの切り出し部分より若干小さくしておくのが好ましい（これは以下の位置合わせ方法でも同様である。）。

なお、この段階では、他の層となる配線板素材との間にプリプレグが設けられていない状態であり、このまま積層することができない。手順としては、上記の位置合わせを行ない、後述する方法でその状態を固定してから、改めて、配線板素材１０Ａ、プリプレグ、および他の層となる配線板素材を積層配置し、一体化することができる。よって、上記の位置合わせのための、他の層となる配線板素材は、実際の配線板素材を用いずにダミーであってもよい。

図４は、上記とは異なる、配線板素材１０Ａに対して各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを位置合わせする工程例を斜視で示す図である。この方法では、切り出しのある配線板素材１０Ａと各一部分１０ａ等との位置合わせに、載置台（板材）２１の所定位置に起立して設けられた複数のピン２２ａ、…、２２ｌを用いる（図４（ａ）参照）。

具体的には、載置台２１上に起立して設けられたピンのうち一部２２ａ〜２２ｄが切り出しのある配線板素材１０Ａの位置合わせ用であり、他の一部２２ｅ〜２２ｌが各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの位置合わせ用である。したがって、この場合も、載置台２１およびピン２２ａ、…、２２ｆにより、切り出しのある配線板素材１０Ａと各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄとが間接的に位置合わせされる。

まず、図４（ｂ）に示すように、両面配線板１８、プリプレグ１７、および切り出しのある配線板素材１０Ａを載置台２１上に載置する。この際、両面配線板１８、プリプレグ１７、および配線板素材１０Ａの所定位置には、基準孔がピン２２ａ〜２２ｄの位置に相当して設けられており、この基準孔にピン２２ａ〜２２ｄを嵌合させる。

次に、図４（ｃ）に示すように、各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ（部品２０を実装済み）を載置台２１上であってピン２２ａ、…、２２ｌの存在する位置に載置する。この際、各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの所定位置には、基準孔がピン２２ｅ、…、２２ｌの位置に相当して設けられており、この基準孔にピン２２ｅ、…、２２ｌを嵌合させる。このようにして得られた図４（ｃ）に示す状態は、配線板素材１０Ａと各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄとがピン２２ａ、…、２２ｌを介して位置合わせされた状態である。すなわち、ピン２２ａ、…、２２ｌがマークとして機能し、ピン２２ａ、…、２２ｌへの嵌合が位置合わせとなるものである。

なお、載置台２１上のピンのうち一部２２ａ〜２２ｄと、他の一部２２ｅ〜２２ｌとは、図４に示された数でなくてもよい。それぞれ、少なくとも２箇所にあれば一応必要とする位置合わせを行なうことができる。また、このような位置合わせされた状態のものを、載置台２１上から他の装置などに移動させることに備えて、ピン２２ａ、…、２２ｌをハトメとしても機能させるように形状、材質等を選択しておいてもよい。ハトメとして固定したあとには、ピン２２ａ、…、２２ｌが載置台２１から抜けるようにしておく。

さらに、図４に示した場合は、両面配線板１７とプリプレグ１８とを配線板素材１０Ａの下に置くようにしているが、単に、配線板素材１０Ａと各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄとを位置合わせするのみであれば、両面配線板１７とプリプレグ１８を置く必要はない。図４に示す場合は、位置合わせ後の積層・一体化を考慮している。

図５は、上記とはさらに異なる、配線板素材１０Ａに対して各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを位置合わせする工程例を斜視で示す図である。この方法では、切り出しのある配線板素材１０Ａと各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄとの位置合わせに、両者の上にそれぞれ印されたマークを用いる。

まず、図５（ａ）に示すように、載置台２６上に、両面配線板１８、プリプレグ１７、および切り出しがある配線板素材１０Ａを載置する。この載置は、載置台２６に対して位置的に高精度でなくてもよい。これら間の位置合わせは、例えばこれらの端面を基準面として外形を揃えることによりあらかじめ行なうことができる。配線板素材１０Ａ上には、所定位置に基準マークＭ１〜Ｍ４が印されている。

次に、図５（ｂ）に示すように、載置台２６上に設けられた画像カメラ３２により配線板素材１０Ａを光学的に撮像し、基準マークＭ１〜Ｍ４の座標を認識する。そして、この認識された座標に基づいて、吸着ヘッド３１に吸着された一部分１０ｄ（１０ａ〜１０ｃも同様）を配線板素材１０Ａの切り出し部分に嵌め込む。

より具体的には、一部分１０ｄを吸着ヘッド３１に吸着保持する前には、例えば、画像カメラ３２により上記一部分１０ｄを撮像し、その面上に印された基準マークＭａ、Ｍｂを捉えてそれらの位置を基準に吸着しておく。また、吸着ヘッド３１の駆動側では、基準マークＭ１〜Ｍ４と基準マークＭａ、Ｍｂとの位置関係を、あるべきデータ（基準データ）としてあらかじめ蓄えておくようにする。

そして、基準マークＭａ、Ｍｂに基づく吸着位置を勘案して基準マークＭ１〜Ｍ４の座標と上記基準データとから導かれる位置に、上記一部分１０ｄを吸着した吸着ヘッド３１を動かし、上記のような嵌め込み操作を行なえば、切り出しのある配線板素材１０Ａと一部分１０ｄとが位置合わせされるものである。

ちなみに、吸着ヘッド３１は、縦横（ＸＹ）方向移動、垂直方向軸回り回転、および上下動が可能に構成されており、例えば、マウンタに設けられている吸着ヘッドと同様のものである。また、基準マークＭ１〜Ｍ４、基準マークＭａ、Ｍｂは、特にマークとして印されたものでなくてもよい。例えば配線パターンの一部を用いてもよい。また、上記のようにして嵌め込み操作をしたあと、基準マークＭ１〜Ｍ４および基準マークＭａ、Ｍｂを再び画像カメラ３２で捉えて位置合わせが正確か否かを確認することもできる。確認の結果、所定以上のずれがある場合には、そのずれに基づいて吸着ヘッド３１で各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを再度吸着し位置微調整してもよい。

さらに、切り出しがある配線板素材１０Ａ上の基準マークＭ１〜Ｍ４と、一部分１０ｄ上の基準マークＭａ、Ｍｂとは、図５に示された数でなくてもよい。それぞれ、少なくとも２箇所にあれば一応必要とする位置合わせを行なうことができる。これは、２箇所のマークにより、位置（ＸＹ座標）と姿勢（ＸＹ平面上での回転位置）とが検出できるからである。

次に、上記の位置合わせがなされた状態を、他の層が積層・一体化されて相対的な変位が生じなくなる状態に至るまでの間、維持するための方策について以下述べる。図６は、切り出しがある配線板素材１０Ａの切り出し部分に各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを嵌め込み位置合わせした状態を固定するための方法を説明する図である。同図においてすでに説明した構成要素には同一符号を付してあり、符号１１１は配線パターンである。また、図６（ａ）は上面図、同（ｂ）および同（ｃ）は断面図である。

図６に示す方法は、配線板素材１０Ａの切り出し部分と上記各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄとの間隙を互いの固定のため利用するものである。ひとつの方法は、図６（ａ）、同（ｂ）を参照して説明するに、これらの間隙に接着樹脂４１を適用して固定するものである。接着樹脂４１には、例えばエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を用いることが可能であり、上記間隙へのその適用には、吐出ヘッドから細部へペースト状物体を吐出することが可能な機器（例えるならディスペンサなどのペースト状物体の吐出機器と同様機能の機器）を用いることができる。なお、このような吐出ヘッドは、例えば、図５（ｂ）に示した吸着ヘッド３１と同様の位置に設けられ移動するものとして考えることができる。

もう一つの方法は、図６（ａ）、同（ｃ）を参照して説明するに、これらの間隙に半田４２を適用して固定するものである。半田４２を間隙に適用するには、例えば半田ペーストを、上記と同様なペースト状物体吐出機器から吐出することにより行なうことができる。吐出されたあとに熱を加えリフローさせる。この場合には、半田と接合する金属部分が、配線板素材１０Ａの切り出し部分および各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの断面部分に必要であるが、これには、あらかじめ形成された内層としての配線パターン４３、４４を利用することができる。

図７は、切り出しがある配線板素材１０Ａの切り出し部分に各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを嵌め込み位置合わせした状態を固定するための、上記とは別の方法を説明する図である。同図においてすでに説明した構成要素には同一符号を付してある。図７（ａ）は上面図、同（ｂ）は断面図である。

図７に示す方法は、配線板素材１０Ａの切り出し部分と上記各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄとの間隙を利用せず、両者にまたがってそれらの面上に接着テープ５１を貼付し固定するものである。この方法によれば、上記のような接着樹脂や半田ペーストの適用に要する位置の精密さは必要なくなる。接着テープ５１の貼付には、接着テープの吐出機構を用いることができる。

この方法では、配線板素材１０Ａおよび上記各一部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの面上の一部をテープ貼付に使用することになるので、そのスペースをあらかじめ確保する必要がある。このスペースでは、例えば、配線パターンを形成しないなどレイアウトルールを決めておくと、接着テープ５１より一部分１０ｄ（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）側を最終的に切り出すことにより、接着テープ５１の部分を最終製品に含ませないようにすることが容易である。

なお、以上の実施形態では、一度切り出したものに部品実装後もとの配線板素材に戻す前提で説明したが、当然ながら、嵌め込まれる配線板素材が、正確にもとの位置（切り出された位置）に戻されなくてはならないということではない。切り出されたものが入れ違ってもよいことは自明である。また、枠組みとなる配線板素材と嵌め込まれる配線板素材とが全く別の手順・工程で作られたものであってよいことも自明である。

次に、本発明の別の実施形態に係るプリント配線板の製造方法を図８を参照して説明する。図８は、本発明の別の実施形態に係るプリント配線板の製造方法を概略的に斜視（図８（ａ））または断面（図８（ｂ））で示すプロセス図である。この実施形態においては、嵌め込まれる側の配線板における部品実装面の配線パターンを、枠組みとなる側の配線板の配線パターンと直接的に接続できるようにした点が上記の実施形態と異なる点である。

図８に示すように、枠組みとなる配線板素材７０には、階段上の凹部がありこの凹部内の水平面に導電パターン７３が形成されている。導電パターン７３は、この凹部内の水平面と同一レベルに形成された配線層の一部である。配線板素材７０は、この配線層を含め外側両面に配線層を有する３層配線板である。これらの配線層間の電気的接続手段については、図示するように、例えば公知の導電性樹脂による充填構造のもののほか、スルーホール内面の金属層による中空構造のものなどを用いることができる。

このような３層配線板を製造するには、例えば以下のような工程によることができる。まず、周知の方法により両面配線板を形成する。この両面配線板が、配線板素材７０の図８（ｂ）で下側の絶縁層７１になる。この両面配線板には、配線層１および配線層２がその両面に形成されている。この両面配線板には、実装される部品２０を逃がすための空間に相当する開口（図示する場合は４つであるが具体的場面では数は問わない。）を図示するように形成する。

次に、配線板素材７０の上側の絶縁層７２とすべきプリプレグ（上記開口より大きな面積の開口が上記開口位置に重なるように形成されているもの）を、上記両面配線板の上側に配置し、さらにその上側に金属（銅）箔を配置する。そして、これらの積層配置を積層方向に加圧・加熱し一体化する。

続いて、積層された金属箔を所望にパターニングする。このとき、プリプレグの開口部分に位置する金属箔も除去する。これより、図８中に示す３層配線板７０を得ることができる。上記プリプレグを貫通する電気的接続手段については、例えば公知の導電性樹脂による充填構造のもののほか、スルーホール内面の金属層による中空構造のものなどを用いることができる。

なお、以上の工程は、プリプレグにあらかじめ開口を設けずに積層・一体化し、一体されたあとにプリプレグの一部を除去して開口を設けるようにしてもよい。このプリプレグの除去は、絶縁層７１上に形成された導電パターン７３の上面が露出するように行なう。

以上のようにして得られた枠組みとしての配線板素材７０に対して、絶縁層７２の開口形状にほぼ合致する形状の、嵌め込まれる側の配線板素材６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄを用意する。配線板素材６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄは、両面配線板であり、その片面には半導体部品などの部品２０が実装されている。部品２０の実装方法などについては先の実施形態と同様である。この両面配線板の配線層間の電気的接続手段には、例えば公知の導電性樹脂による充填構造のもののほか、スルーホール内面の金属層による中空構造のものなどを用いることができる。

なお、当然ながら、配線板素材６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄは、配線板素材７０から切り出されたものでなくてもよい。また、配線板素材６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄはそれぞれ互いに同一のものであっても、ある組に分かれそれらの組が互いに同一であり組内では異なるものとされていてもよい。これは、先の実施形態と同様である。ちなみに図８に示す場合は後者である。また、本実施形態は、配線板素材６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄが両面配線板であるとして説明しているが、配線板の構造を限定するものではなく３層以上の多層配線板であってもよい。

配線板素材６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄが配線板素材７０に嵌め込まれたとき、その凹部水平面に形成された導電パターン７３と対向する配線板素材６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄの位置には、接続用の導電パターン６１が形成されている。したがって、この嵌め込みが完了すると、嵌め込まれる側の配線板における部品実装面の配線パターンと、枠組みとなる側の配線板の配線パターンとが直接的に接続された状態となる。

導電パターン７３と同６１との電気的・機械的接続には、例えば半田のリフローや導電性樹脂の熱硬化処理を用いることができる。半田リフローを適用する場合には、導電パターン７３（同６１でもよい）上に半田ペースト７４を塗布しておいて配線板素材６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄを配線板素材７０に嵌め込み、位置合わせする。この位置合わせにはすでに述べた方法を用いることができる。

位置合わせ後、熱を加えて半田ペースト７４をリフローさせる。これにより、導電パターン７３と同６１との電気的・機械的接続を確立することができる。なお、半田ペーストは、フラックスなどを含むペースト状組成物中に微細な半田粒を分散させたものであり、例えば表面実装部品を自動実装する場合に用いられるものとして周知である。

半田のリフローに代えて導電性樹脂の熱硬化処理を適用する場合には、導電パターン７３（同６１でもよい）上に硬化前の導電性樹脂７４を塗布しておいて配線板素材６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄを配線板素材７０に嵌め込み、位置合わせする。この位置合わせにはすでに述べた方法を用いることができる。

位置合わせ後、熱を加えて導電性樹脂７４を硬化させる。これにより、導電パターン７３と同６１との電気的・機械的接続を確立することができる。なお、硬化前の導電性樹脂は、例えばペースト状樹脂の中に金属粒（銀、金、銅、半田など）を分散させ、加えて揮発性の溶剤を混合させたものであり、かつ、熱を加えて乾燥させることで完全に硬化する性質を有するものである。

以上のようにして得られた形態でも製品とすることができる。または、上記の嵌め込み・固定が完了したら、さらに、配線板素材６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄが付け加えられた配線板素材７０を、図２における配線板素材１０に代えて適用することによりその後の工程に供することができる。これによれば７層配線板が製造される。なお、図２に示す工程に前に、部品２０がのぞく絶縁層７１の窪みには空隙を避けるように樹脂を充填するようにしてもよい。または、プリプレグ１７が加熱されたときの流動性によりこのような空隙が埋まるように考慮してもよい。

次に、本発明のさらに別の実施形態に係るプリント配線板の製造方法を図９を参照して説明する。図９は、本発明の別の実施形態に係るプリント配線板の製造方法を概略的に断面で示すプロセス図である。この実施形態においても、図８に示す実施形態と同様に、嵌め込まれる側の配線板における部品実装面の配線パターンを、枠組みとなる側の配線板の配線パターンと直接的に接続できるようにしている。

基本的には、図８において説明した方法を発展させたものである。すなわち、枠組みとなる配線板素材８０には３段構造の凹部があり、この凹部に嵌合する配線板素材９０（部品実装済み）が用意される。枠組みとなる配線板素材８０には、配線層１から４があり、嵌り込む配線板素材９０は、２段構造で配線層として配線層２ａから４ａがある。なお、説明の簡単化のため、図９では、凹部が一つしか描かれないが、複数あるものも含むこととする。

配線板素材８０の凹部内には、図示するように水平面が２箇所あるのでこれらの水平面の導電パターン（配線層２、配線層３）と、嵌り込む配線板素材９０の導電パターン（配線層２ａ、配線層３ａ）とが電気的・機械的に接続される。この電気的・機械的接続については図８で説明したのと同様である。このように、嵌め込む配線板素材、枠組みとしての配線板素材については、嵌め込む配線板素材をｎ段、枠組みとしての配線板素材を（ｎ＋１）段とすることができる。

なお、図９に示す構造は、実施形態としての説明のためのものであり、段構造を限定するものではない。嵌め込む配線板素材と枠組みとしての配線板素材の電気的・機械的接続については各段で必ず行なう必要はなく、また、枠組みとしての配線板素材の段数が（ｎ＋２）や（ｎ＋３）となっていても、嵌め込む側の配線板素材と同様な電気的・機械的接続は可能である。枠組みとしての配線板素材の段数が（ｎ＋２）や（ｎ＋３）などの場合には、嵌め込む側の配線板素材を重ねる位置関係で、複数、枠組みとしての配線板素材に接続することができる。

本発明の一実施形態に係るプリント配線板の製造方法を概略的に斜視で示すプロセス図。 図１の続図であって、本発明の一実施形態に係るプリント配線板の製造方法を概略的に斜視または断面で示すプロセス図。 図２（ｂ）に示す断面構造の変形例を示す断面図。 図１中に示した配線板素材１０Ａに対して、部品実装済みの一部分１０ａ等を位置合わせする工程例を斜視で示す図。 図４とは異なる、配線板素材１０Ａに対して部品実装済みの一部分１０ａ等を位置合わせする工程例を斜視で示す図。 図１中に示した一部切り出しがある配線板素材１０Ａの切り出し部分に部品実装済みの一部分１０ａ等を嵌め込み位置合わせした状態を固定するための方法を説明する図。 図１中に示した一部切り出しがある配線板素材１０Ａの切り出し部分に部品実装済みの一部分１０ａ等を嵌め込み位置合わせした状態を固定するための別の方法を説明する図。 本発明の別の実施形態に係るプリント配線板の製造方法を概略的に斜視または断面で示すプロセス図。 本発明のさらに別の実施形態に係るプリント配線板の製造方法を概略的に断面で示す図。

符号の説明

１，２，３，４…配線層、２ａ，３ａ，４ａ…配線層、１０…配線板素材、１０Ａ…一部切り出しがある配線板素材、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…配線板素材を切り出した一部分、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…切り出し線、１２…部品実装領域、１５，１７…プリプレグ、１６，１８…配線板素材、２０…部品、２１…載置台、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２ｊ，２２ｋ，２２ｌ…ピン、２６…載置台、３１…吸着ヘッド、３２…画像カメラ、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４、Ｍａ，Ｍｂ…基準マーク、４１…接着樹脂、４２…半田、４３，４４…配線パターン、５１…接着テープ、６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ…部品実装済み配線板素材、７０，８０…階段上の凹部を有する配線板素材、７１…絶縁層、７２…絶縁層、７３…導電パターン、７４…半田ペースト（または導電性樹脂）、９０…部品実装済み配線板素材、１１１…配線パターン。

Claims (5)

1. 第１の導電パターンを面上に有する第１の配線板素材の前記面上に部品を実装する第１の工程と、
   前記部品が実装された前記第１の配線板素材の外形に相当する凹部を有しかつ該凹部の縁から階段を経て開口が貫通して設けられておりかつ該凹部の前記縁に連なる階段水平面に第２の導電パターンが形成されている第２の配線板素材に対して、前記部品が実装された前記第１の配線板素材を、前記部品が前記開口内にのぞいて位置するように前記凹部に位置合わせしつつ嵌め込み、前記第１の配線板素材の前記第１の導電パターンと前記第２の配線板素材の前記第２の導電パターンとが対向し電気的接続が確立するように固定する第２の工程と、
   前記第１の配線板素材が固定された前記第２の配線板素材の前記部品がのぞく前記開口を樹脂で充填する第３の工程と、
   前記第１の配線板素材が固定された前記第２の配線板素材をコア部分に用いて多層配線板を形成する第４の工程と、を具備し、
   前記第３の工程が、前記第４の工程とは別に該第４の工程に先立ちなされるか、または、前記第４の工程の一環として、前記コア部分の少なくとも前記部品がのぞく側の面にプリプレグを積層配置し該プリプレグを加熱し流動させなされること
   を特徴とするプリント配線板の製造方法。
2. 前記第２の工程における、前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとの電気的接続を伴う固定が、半田のリフローによりなされることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板の製造方法。
3. 前記第２の工程における、前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとの電気的接続を伴う固定が、導電性樹脂の硬化によりなされることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板の製造方法。
4. 前記第１の工程が、前記部品の少なくともひとつとしてベア半導体チップを用い、該ベアチップ半導体チップをフリップチップ接続またはワイヤボンディング接続により前記面上に実装する工程を含むことを特徴とする請求項１記載のプリント配線板の製造方法。
5. 積層された複数の絶縁層と、
   前記複数の絶縁層の層境界それぞれ付近に設けられた配線層と、を具備し、
   前記複数の絶縁層のうちの最外の両側それぞれに位置する絶縁層が、それぞれ、層の広がる方向に単一の部材からなり、
   前記複数の絶縁層のうちの最外層でないものの少なくとも一層が、層の広がる方向に複数の部材からなり、
   前記一層である絶縁層と該一層の隣に最外層ではなく配置された絶縁層との層境界付近に設けられている配線層が、内蔵の部品の実装された配線層であること
   を特徴とするプリント配線板。

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