JP5321833B2

JP5321833B2 - 部品内蔵基板の製造方法

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Publication number: JP5321833B2
Application number: JP2009223418A
Authority: JP
Inventors: 雅人野村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2029-09-28
Also published as: JP2011071450A

Description

本発明は、部品内蔵基板、特に樹脂層にビアホール電極を形成する部品内蔵基板に関する。

携帯端末などの情報通信機器の内部には、高周波複合スイッチモジュール、受信デバイスなど、様々な高周波モジュールが搭載されている。このような高周波モジュールは小型化が要求されている。小型化の一つの方法として、部品内蔵基板がある。部品内蔵基板は、通常、基板層と、回路部品と、回路部品を埋設している樹脂層と、を備えている。そして、通常、基板層はノイズを除去するために、外部と接地されているグラウンド電極を備えている。さらに、樹脂層を貫通するビアホール電極を形成して、樹脂層表面に端子電極を備えた部品内蔵基板も提案されている。樹脂層表面に端子電極を形成することにより、端子電極上に他の回路部品を搭載したり、端子電極をマザーボードに実装することが可能となる。また、部品内蔵基板の製造方法は、通常、大量生産のために複数の部品内蔵基板が連結されている親基板を形成しておき、部品の実装が全て終わった後に親基板から部品内蔵基板を取り出す工程を備えている。

ところで、基板の導通状態を検査する方法としては、様々な方法が提案されており、例えば特許文献１のような構成が開示されている。図１０は特許文献１の構成を示し、（Ａ）は実装基板の上面図、（Ｂ）は下面図である。

特許文献１では、図１０のように、実装基板上に実装され、かつ樹脂層に内蔵された回路部品１３０単体の電気特性を測定するために、測定用パターン１２１、１２２が形成されている。測定用パターン１２１、１２２は実装基板内の内部電極を介して、実装基板の反対主面に形成された外部電極１３７、１３８と電気的に接続されている。そして、回路部品１３０と外部電極１３７、１３８とは導通している。そして、第１の外部電極１３７と第２の外部電極１３８とをプローブ１４０を用いて電気的に接続している。これにより、樹脂層に内蔵された回路部品１３０単体の電気的特性を測定している。

特開２００６−７１２９２号公報

しかしながら、特許文献１では、測定用パターンを新たに形成するため、パターン設計が複雑化し、配線が長くなったり、グラウンド電極が小さくなる等の不具合が生じる場合があった。また、ビアホール電極を新たに形成することになり、コストアップの要因になるといった問題点があった。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、新たに測定用パターンを形成することがなく、低コストの部品内蔵基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る部品内蔵基板の製造方法は、グラウンド電極を有する基板層を用意する工程と、前記基板層の一方の主面上に回路部品を実装する工程と、前記一方の主面上に樹脂層を形成して、前記基板層と前記回路部品と前記樹脂層とを備える部品内蔵基板を形成する工程と、前記樹脂層を貫通して、その一端が前記グラウンド電極に電気的に接続されている、第１のビアホール電極と第２のビアホール電極とを形成する工程と、前記第１のビアホール電極と前記第２のビアホール電極とを前記グラウンド電極を介して導通させて検査する工程と、を備えることを特徴としている。

本発明の製造方法では、グラウンド電極を利用して検査をしている。したがって、検査のために新たなビアホール電極や電極パターンを形成する必要がない。そのため、低コストで部品内蔵基板の検査をすることが可能である。

また、本発明に係る部品内蔵基板の製造方法は、グラウンド電極を有する基板層が複数連結されており、前記グラウンド電極は前記基板層にまたがるように形成されている親基板層を用意する工程と、前記親基板層の一方の主面上に回路部品を実装する工程と、前記一方の主面上に樹脂層を形成して、前記基板層と前記回路部品と前記樹脂層とを備える部品内蔵基板が複数連結されている親基板を形成する工程と、前記複数の部品内蔵基板の各々に、前記樹脂層を貫通して、その一端が前記グラウンド電極に電気的に接続されているビアホール電極を形成する工程と、前記複数の部品内蔵基板のうち、異なる２つの部品内蔵基板のビアホール電極間で、前記グラウンド電極を介して導通させて検査する工程と、前記親基板を分割して前記部品内蔵基板を取り出す工程と、を備えることを特徴としている。

かかる場合、親基板の状態でビアホール電極の導通を検査できる。そのため、特性の悪い親基板が後工程に流動しない。したがって、歩留まりの向上が期待できる。

また、本発明に係る部品内蔵基板の製造方法は、グラウンド電極を有する少なくとも１以上の基板層と耳部層とが連結されており、前記グラウンド電極は前記基板層と前記耳部層にまたがるように形成されている親基板層を用意する工程と、前記親基板層の一方の主面上に回路部品を実装する工程と、前記一方の主面上に樹脂層を形成して、前記基板層と前記回路部品と前記樹脂層とを備える少なくとも１以上の部品内蔵基板と耳部とが連結されている親基板を形成する工程と、前記部品内蔵基板に、前記樹脂層を貫通して、その一端が前記グラウンド電極に電気的に接続されているビアホール電極を形成する工程と、前記耳部に、前記樹脂層を貫通して、一端が前記グラウンド電極に電気的に接続されているビアホール電極を形成する工程と、前記耳部のビアホール電極と前記部品内蔵基板のビアホール電極との間で、前記グラウンド電極を介して導通させて検査する工程と、前記親基板を分割して前記部品内蔵基板を取り出す工程と、を備えることを特徴としている。

かかる場合、導通検査時のプローブの一方を耳部に固定することができるため、簡易に検査をすることができる。

本発明では、かかる構成により、低コストで検査をすることができる部品内蔵基板の製造方法を提供することができる。

本発明の部品内蔵基板の製造方法を示す断面図である。（実施形態１）本発明の部品内蔵基板の製造方法を示す断面図である。（実施形態１）本発明の電極パターンの例である。（実施形態１）本発明の部品内蔵基板の製造方法を示す断面図である。（実施形態２）本発明の部品内蔵基板の製造方法を示す断面図である。（実施形態２）本発明の部品内蔵基板の製造方法を示す断面図である。（実施形態３）本発明の部品内蔵基板の製造方法を示す断面図である。（実施形態３）本発明の部品内蔵基板の製造方法を示す断面図である。（実施形態３）本発明の電極パターンの例である。（実施形態３）従来の部品内蔵基板の製造方法を示す断面図である。

以下において、本発明を実施するための形態について説明する。

（実施形態１）
図１、図２は実施形態１の部品内蔵基板の製造方法を示す断面図である。

まず、図１（Ａ）のような基板層１１を用意する。図１（Ａ）は、基板層１１が複数連結された親基板層の図である。

基板層１１は、セラミック層２１と、グラウンド電極２２と、内部電極２３と、接続電極２４と、配線電極２５、２６、２７と、を有している。基板層１１は、例えば、電極パターンが形成された複数層のセラミックグリーンシートを積層及び圧着後に焼成することで用意することができる。グラウンド電極２２、内部電極２３、接続電極２４は、基板層１１の内部に形成されている。そして、配線電極２５、２６、２７は基板層１１の表面に形成されている。グラウンド電極２２や配線電極２５、２６、２７は、例えばセラミックグリーンシートへの導電性材料の印刷等で形成される。導電性材料は、例えば導電性樹脂やはんだ等が挙げられる。また、接続電極２４は、例えばセラミックグリーンシートへのビアホールの形成後に、導電性材料の印刷による充填で形成される。内部電極２３は、基板層１１に求められる特性を有するように適宜パターン形成される。そして、図示していないが、他の断面のいずれかで配線電極と電気的に接続されている。

グラウンド電極２２は後に外部と電気的に接続され、グラウンド電位（接地電位）になる電極である。配線電極２５は接続電極２４を介してグラウンド電極２２と接続されている。配線電極２６、２７は、後に回路部品や集積回路素子を実装するために用いられる。

セラミック層２１は、低温焼結セラミック材料によって形成することができる。低温焼結セラミック材料は、１０００℃以下の温度で焼成可能なセラミック材料である。例えば、アルミナやフォルステライト、コージェネライト等のセラミック粉末にホウ珪酸系などのガラスを混合してなるガラス複合系材料、ＺｎＯ−ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系の結晶化ガラスからなる結晶化ガラス系材料、ＢａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系セラミック粉末やＡｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ−ＳｉＯ₂−ＭｇＯ−Ｂ₂Ｏ₃系セラミック粉末などからなる非ガラス系材料などを挙げることができる。

セラミック層２１を低温焼結セラミック材料で構成することにより、基板層１１内のグラウンド電極２２、内部電極２３、接続電極２４及び配線電極２５、２６、２７を構成する金属材料にＡｇやＣｕ等の低抵抗で低融点の金属材料を用いることができる。そして、セラミック層２１と、グラウンド電極２２、内部電極２３、接続電極２４及び配線電極２５、２６、２７とを１０００℃以下で同時焼成することができる。

次に、図１（Ｂ）のように、基板層１１の一方の主面上に、回路部品３１を実装する。回路部品３１は、配線電極２６の上に実装される。

そして、図１（Ｃ）のように、基板層１１の前記一方の主面上に、樹脂層３２を形成する。そして、基板層１１と回路部品３１と樹脂層３２とを備える、部品内蔵基板１０を形成する。図１（Ｃ）は、部品内蔵基板１０が複数連結された親基板の図である。

回路部品３１は、樹脂層３２の中に埋設されている。樹脂層３２は、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂に無機フィラーを混合した混合物、あるいはガラス繊維や炭素繊維に熱硬化性樹脂を含浸した複合材が好ましい。熱硬化性樹脂を含んでいる場合には、未硬化状態の樹脂層を熱により硬化させて樹脂層３２を形成することができる。

そして、図２（Ｄ）のように、第１のビアホール電極３３及び第２のビアホール電極３４並びに端子電極３５を形成する。第１のビアホール電極３３と第２のビアホール電極３４は、例えばレーザーでビアホールを形成した後に、導電性材料をビアホールに充填することによって形成できる。また、端子電極３５は、導電性材料の印刷等で形成できる。

第１のビアホール電極３３と第２のビアホール電極３４は、樹脂層３２を貫通している。そして、その一端は配線電極２５と電気的に接続されている。配線電極２５は接続電極２４を介してグラウンド電極２２と電気的に接続されている。したがって、第１のビアホール電極３３と第２のビアホール電極３４は、その一端がグラウンド電極２２と電気的に接続されていることになる。

端子電極３５は、樹脂層３２の表面に形成されている。そして、端子電極３５は、第１のビアホール電極３３と第２のビアホール電極３４とに電気的に接続されている。なお、端子電極３５はマザーボードに部品内蔵基板を実装する際の接続電極であり、マザーボードのグラウンド電極に接続される。

そして、図２（Ｅ）のように、端子電極３５にプローブ５０を接触させる。そして、第１のビアホール電極３３及び端子電極３５と第２のビアホール電極３４及び端子電極３５とをグラウンド電極２２を介して導通させて、ビアホール電極の導通を検査する。この後、図２（Ｅ）には図示していないが、基板層の他方の主面上の配線電極２７に、集積回路素子等を実装しても良い。

そして、図２（Ｆ）のように、親基板を分割して部品内蔵基板１０を取り出す。分割は、例えばダイサー等で行う。切断部６０は、部品内蔵基板１０を取り出す際の削り代を示している。このようにして、部品内蔵基板１０を作製することができる。

図３は、本発明の部品内蔵基板を作製する際に使用される電極パターンの例である。図３は、部品内蔵基板が４個連結される親基板を作製する場合の図である。図３（Ａ）は、セラミックグリーンシート表面に形成されるグラウンド電極２２の電極パターンの例である。そして、図３（Ｂ）は、樹脂層表面に形成される端子電極３５の電極パターンの例である。図の黒地部分は電極の形成部分で、白地部分はセラミック層又は樹脂層の露出部分である。そして、白丸部分は、ビアホール電極等により他の層と電気的に接続されている部分を示す。図３（Ｂ）の図中の矢印が指す端子電極３５は、ビアホール電極と図３（Ａ）のグラウンド電極２２とを介して電気的に接続されている。図３（Ｂ）の矢印部分をプローブとして端子電極３５に接触させると、ビアホール電極の導通を検査することができる。

本発明の製造方法では、グラウンド電極を利用してビアホール電極の導通の検査をしている。したがって、検査のために新たなビアホール電極や電極パターンを形成する必要がない。そのため、低コストで部品内蔵基板の検査をすることが可能である。また、本発明は新たな電極パターンを形成する必要がないため、測定位置が複雑になることがなく、簡易に測定をすることができる。また、新たな電極パターンを形成する場合に比べて、製品サイズを抑えることができる。また、新たな電極パターンを形成する場合には、終端されていないパターンや端子電極がアンテナとなり、ノイズ特性等の電気的特性が劣化する可能性がある。本発明では、かかる問題は生じない。

（実施形態２）
図４、図５は実施形態２の部品内蔵基板の製造方法を示す断面図である。実施形態１と共通する部分については記載を省略する。

まず、図４（Ａ）のような親基板層を用意する。親基板層は基板層１１が複数連結されている。本実施形態では、実施形態１と異なり、グラウンド電極２２が複数の基板層１１にまたがるように形成されている。

次に、図４（Ｂ）のように、親基板層の一方の主面上に回路部品３１を実装する。

そして、図４（Ｃ）のように、親基板層の前記一方の主面上に、樹脂層３２を形成する。そして、基板層１１と回路部品３１と樹脂層３２とを備える部品内蔵基板１０が複数連結されている、親基板を形成する。

そして、図５（Ｄ）のように、複数の部品内蔵基板の各々に、ビアホール電極３６と端子電極３５を形成する。

複数の部品内蔵基板の各々に形成されたビアホール電極３６は、樹脂層３２を貫通している。そして、その一端は配線電極２５に電気的に接続されている。したがって、ビアホール電極３６は、その一端がグラウンド電極２２と電気的に接続されていることになる。端子電極３５は、樹脂層３２の表面に形成されている。そして、端子電極３５は、ビアホール電極３６と電気的に接続されている。

そして、図５（Ｅ）のように、複数の部品内蔵基板のうち、異なる２つの部品内蔵基板のビアホール電極３６間で、グラウンド電極２２を介して導通させて、ビアホール電極の導通を検査する。

そして、図５（Ｆ）のように、親基板を分割して部品内蔵基板１０を取り出す。このようにして、部品内蔵基板１０を作製することができる。

樹脂層は回路部品を埋設するため、一定の厚みが必要である。そのため、樹脂層を貫通するビアホールを形成するのは難易度が高い。従来の部品内蔵基板の製造方法においては、樹脂層に形成されたビアホール電極の導通を、親基板の状態で確認することは困難であった。そのため、ビアホール電極の導通不良が発生していても、部品内蔵基板を取り出した後の特性検査でしか検知できなかった。したがって、特性の悪い親基板が後工程に流動する可能性があった。

本実施形態では、グラウンド電極が複数の部品内蔵基板にまたがるように形成されている。そのため、親基板の状態で、各部品内蔵基板のビアホールの導通を検査することが可能であり、特性の悪い親基板の後工程への流動を止めることができる。したがって、歩留まりの向上が期待できる。また、端子電極が規則的に形成された親基板の状態で検査する場合には、プローブを規則的に移動させることで各部品内蔵基板の検査を行えるので、検査が容易になる。さらに、導通検査時のプローブの一方をいずれかの端子電極に固定することで、検査が容易になる。

（実施形態３）
図６〜８は実施形態３の部品内蔵基板の製造方法を示す断面図である。実施形態１、２と共通する部分については記載を省略する。

まず、図６（Ａ）のような親基板層を用意する。親基板層は少なくとも１以上の基板層１１と耳部層７１とが連結されている。なお、耳部層７１は、後工程において、その上面に樹脂層３２が形成されることにより耳部７０となる領域であって、基板層１１と同様、セラミックにより形成されている。図６（Ａ）では、複数の基板層１１と耳部層７１とが連結されている。そして、本実施形態では、グラウンド電極２２が基板層１１と耳部層７１にまたがるように形成されている。耳部層７１の表面には、配線電極２８が形成されている。そして、配線電極２８は、接続電極２４を介して、グラウンド電極２２と電気的に接続されている。

次に、図６（Ｂ）のように、親基板層の一方の主面上に回路部品３１を実装する。

そして、図６（Ｃ）のように、親基板層の前記一方の主面上に、樹脂層３２を形成する。そして、基板層１１と回路部品３１と樹脂層３２とを備える部品内蔵基板１０と耳部７０とが連結されている、親基板を形成する。耳部７０は親基板の中で部品内蔵基板１０にならない不要な部分が該当する。

そして、図７（Ｄ）のように、部品内蔵基板に、ビアホール電極３６を形成する。ビアホール電極３６は樹脂層３２を貫通している。また、耳部に、ビアホール電極３７を形成する。ビアホール電極３７は樹脂層３２を貫通している。そして、ビアホール電極３６、３７の一端は、グラウンド電極２２と電気的に接続されている。

次に、図７（Ｅ）のように、樹脂層３２上に、接着層４１と、接続ビアホール電極４２と、端子電極４３を形成する。接着層４１は、例えば、半硬化状態すなわちＢステージ状態にある樹脂シートを積層し、硬化させることで形成できる。接続ビアホール電極４２は、接着層４１に貫通孔を空け、導電性材料を充填することで形成できる。なお、あらかじめ貫通孔に導電性材料を充填した樹脂シートを積層しても良い。接着層４１の材質は、樹脂層３２と密着させるため、樹脂層３２と同種であることが好ましい。端子電極４３は、接着層４１の表面に、金属箔などを付着させることにより形成することができる。

そして、図７（Ｆ）のように、プローブ５０を端子電極４３に接触させる。そして、耳部のビアホール電極３７と部品内蔵基板のビアホール電極３６との間で、グラウンド電極２２を介して導通させて、ビアホール電極の導通を検査する。

そして、図８（Ｇ）のように、親基板を分割して部品内蔵基板１０を取り出す。このようにして、部品内蔵基板１０を作製することができる。

図９は、本実施形態の部品内蔵基板を作製する際に使用される電極パターンの例である。図９は、部品内蔵基板が４個連結された状態の図である。図９（Ａ）は、セラミックグリーンシート表面に形成されるグラウンド電極の電極パターンの例である。そして、図９（Ｂ）は、樹脂層表面に形成される端子電極の電極パターンの例である。図３と同様に、図９（Ｂ）の図中の矢印が指す端子電極３５は、ビアホール電極と図９（Ａ）のグラウンド電極２２とを介して電気的に接続されていることになる。図９（Ｂ）の矢印部分をプローブとして端子電極３５に接触させると、ビアホール電極の導通を検査することができる。

本実施形態では、グラウンド電極が部品内蔵基板と耳部にまたがるように形成されている。そのため、実施形態２と同じく、親基板の状態でビアホール電極の導通を検査できる。また、導通検査時のプローブの一方を耳部に固定することができるため、検査が容易になる。

また、耳部は親基板の中で部品内蔵基板にならない不要な部分が該当する。したがって、耳部の端子電極の大きさは比較的自由に形成することができる。したがって、様々な形状のプローブを使用することができる。

なお、以上の実施形態においては、プローブを端子電極に接触させることにより検査を行ったが、各ビアホール電極の樹脂層からの露出面にプローブを接触させることにより検査を行っても良い。

１０部品内蔵基板
１１基板層
２１セラミック層
２２グラウンド電極
２３内部電極
２４接続電極
２５、２６、２７、２８配線電極
３１回路部品
３２樹脂層
３３第１のビアホール電極
３４第２のビアホール電極
３５端子電極
３６、３７ビアホール電極
４１接着層
４２接続ビアホール電極
４３端子電極
５０プローブ
６０切断部
７０耳部
７１耳部層
１２１、１２２測定用パターン
１３０回路部品
１３７第１の外部電極
１３８第２の外部電極
１４０プローブ

Claims

グラウンド電極を有する基板層を用意する工程と、
前記基板層の一方の主面上に回路部品を実装する工程と、
前記一方の主面上に樹脂層を形成して、前記基板層と前記回路部品と前記樹脂層とを備える部品内蔵基板を形成する工程と、
前記樹脂層を貫通して、その一端が前記グラウンド電極に電気的に接続されている、第１のビアホール電極と第２のビアホール電極とを形成する工程と、
前記第１のビアホール電極と前記第２のビアホール電極とを前記グラウンド電極を介して導通させて検査する工程と、
を備える、部品内蔵基板の製造方法。
グラウンド電極を有する基板層が複数連結されており、前記グラウンド電極は前記基板層にまたがるように形成されている親基板層を用意する工程と、
前記親基板層の一方の主面上に回路部品を実装する工程と、
前記一方の主面上に樹脂層を形成して、前記基板層と前記回路部品と前記樹脂層とを備える部品内蔵基板が複数連結されている親基板を形成する工程と、
前記複数の部品内蔵基板の各々に、前記樹脂層を貫通して、その一端が前記グラウンド電極に電気的に接続されているビアホール電極を形成する工程と、
前記複数の部品内蔵基板のうち、異なる２つの部品内蔵基板のビアホール電極間で、前記グラウンド電極を介して導通させて検査する工程と、
前記親基板を分割して前記部品内蔵基板を取り出す工程と、
を備える、部品内蔵基板の製造方法。
グラウンド電極を有する少なくとも１以上の基板層と耳部層とが連結されており、前記グラウンド電極は前記基板層と前記耳部層にまたがるように形成されている親基板層を用意する工程と、
前記親基板層の一方の主面上に回路部品を実装する工程と、
前記一方の主面上に樹脂層を形成して、前記基板層と前記回路部品と前記樹脂層とを備える少なくとも１以上の部品内蔵基板と耳部とが連結されている親基板を形成する工程と、
前記部品内蔵基板に、前記樹脂層を貫通して、その一端が前記グラウンド電極に電気的に接続されているビアホール電極を形成する工程と、
前記耳部に、前記樹脂層を貫通して、一端が前記グラウンド電極に電気的に接続されているビアホール電極を形成する工程と、
前記耳部のビアホール電極と前記部品内蔵基板のビアホール電極との間で、前記グラウンド電極を介して導通させて検査する工程と、
前記親基板を分割して前記部品内蔵基板を取り出す工程と、
を備える、部品内蔵基板の製造方法。