JP5411004B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は配線基板の製造方法に関する。更に詳しくは、部品を内蔵した配線基板の製造方法に関する。
従来、搭載される半導体集積回路素子のスイッチングノイズ低減及び動作電源電圧の安定化等の目的でコンデンサを内蔵した配線基板が知られているように、各種部品を配線基板の内部に内蔵させた配線基板が知られている。このような配線基板の製造に際しては、予めコア基板に形成された収容部に部品を配置した後、コア基板の収容部と部品との間隙を閉塞し、収容部内に部品を固定する方法が採用される。このような技術として下記特許公報1が開示されている。
特開2007−103789号公報
上記特許文献1に開示されるように、コア基板に形成された収容部に部品(特許文献1におけるセラミック副コア)を収容した後、これらの間隙である溝埋め部を充填形成する方法が知られている。この充填形成に際しては、特許文献1に示されるように、フィルム状の絶縁材を用い、この絶縁材を加熱により流動性を付与すると共に、この流動状態において絶縁材を押圧して、前記間隙に充填する方法が採用される場合がある。
このような加熱押圧により絶縁材を充填する方法は、作業性及び充填性の両面において優れた効果を発揮するものの、絶縁材の流れ出しを制御し難いという側面がある。このため、例えば、充填を要する部位の近傍に孔部を有すると、この孔部へ絶縁材が流れ込んでしまう場合があり、その後、孔部内へ充填剤を除去する工程の付加を要する等の作業性低下を招くことがある。このため、充填を要する部位の近傍に孔部を有する場合であっても、孔部への絶縁材の流れ込みを確実に防止できる配線基板の製造方法が求められる。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、加熱押圧して絶縁材を充填する工程を備えた配線基板の製造方法において、必要な部位へ確実に絶縁材を充填しつつ、意図しない部位への絶縁材の流れ込みを防止できる配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は以下に示す通りである。
〔1〕主面間に貫通した貫通孔又は第1主面に開口した凹部として形成された収容部を有する板状のコア基板と、該収容部内に収容された部品と、該収容部と該部品との間隙を閉塞する充填部と、を備えた配線基板の製造方法であって、
複数の前記コア基板が連結されてなる連結コア部と、該連結コア部の外側に配置されると共に孔部が形成された外側部と、を備えたコア基板集合体を準備するコア基板集合体準備工程と、
前記外側部の前記第1主面側に、閉塞部材を密着して、前記孔部の該第1主面側の開口部を塞ぐ閉塞工程と、
前記収容部の各々に前記部品を配置する部品配置工程と、
前記第1主面上に、フィルム状の絶縁材を配置する絶縁材配置工程と、
前記絶縁材を加熱押圧して、該絶縁材の一部を前記収容部内に充填するとともに、前記充填部を形成する絶縁材充填工程と、を備えることを特徴とする配線基板の製造方法。
〔2〕前記絶縁材充填工程後に、前記閉塞部材を、前記第1主面から剥離する閉塞部材剥離工程を備え、
前記閉塞部材剥離工程は、絶縁材が固化する前に行うか、又は、絶縁材を軟化させて行う前記〔1〕に記載の配線基板の製造方法。
〕前記コア基板集合体は、光学的位置検知を行うための光学標識を前記外側部に備え、且つ、該光学標識は、孔部に対して連結コア部寄りに配置されており、
前記閉塞工程では、前記孔部の前記第1主面側の開口部を塞ぎつつ、前記光学標識を覆わないように、前記閉塞部材を密着する前記〔1〕又は〔2〕に記載の配線基板の製造方法。
〕前記絶縁材配置工程では、前記絶縁材を、連結コア部を覆いつつ、前記閉塞部材に接触しないように配置する前記〔1〕乃至〔〕のうちのいずれかに記載の配線基板の製造方法。
〕前記閉塞部材剥離工程の後に、前記収容部に充填された絶縁材を硬化させる絶縁材硬化工程を備える前記〔2〕乃至〔〕のうちのいずれかに記載の配線基板の製造方法。
本発明の配線基板の製造方法によれば、加熱押圧して絶縁材を充填する場合に、必要な部位へ確実に絶縁材を充填させつつ、意図しない部位への絶縁材の流れ込みを防止できる。
閉塞部材剥離工程を備え、この閉塞部材剥離工程を、絶縁材が固化する前に行うか、又は、絶縁材を軟化させて行う場合は、閉塞部材を確実に剥離して除去できる。また、閉塞部材の剥離に伴う絶縁材(既に収容部内に充填された絶縁材等)への負担を抑制できる。
ビルドアップ部形成工程をさらに備え、ビルドアップ部を構成する絶縁層及び充填部は、共に樹脂及び無機フィラーを含有し、絶縁層全体に含まれる無機フィラーの質量割合をRとし、且つ、充填部全体に含まれる無機フィラーの質量割合をRとした場合に、R<Rである場合は、前述の必要な部位へ確実に絶縁材を充填させつつ、意図しない部位への流れ込みが防止されるという作用をより効果的に得ることができる。
光学標識を外側部に備え且つ光学標識が孔部に対して連結コア部寄りに配置されており、閉塞工程では、孔部の第1主面側の開口部を塞ぎつつ、光学標識を覆わないように、閉塞部材を密着する場合は、光学標識上を絶縁材で覆うことができる。これによって、後工程で絶縁材を研磨する際に、光学標識が欠損することを防止できる。
絶縁材配置工程で絶縁材が連結コア部を覆いつつ、閉塞部材に接触しないように配置される場合は、絶縁材の流動をより確実に制御して、閉塞部材上を絶縁材が不必要に覆うことを抑制できる。
閉塞部材剥離工程の後に、収容部に充填された絶縁材を硬化させる絶縁材硬化工程を備える場合は、不必要な絶縁材を除去したうえで、絶縁材を硬化させることとなり、後工程における作業性を向上させることができる。
本製造方法により製造できる配線基板の一例の断面図である。 本製造方法の概要を模式的に示す説明図である。 本製造方法において行うことができる他の工程を模式的に説明する説明図である。 閉塞工程前におけるコア基板集合体の平面視状態を説明する説明図である。 絶縁材充填工程後におけるコア基板集合体の平面視状態を説明する説明図である。 図4のX−X’断面における模式的な断面図である。 部品としての積層セラミックコンデンサの一例の模式的な断面図である。 積層セラミックコンデンサの一の導体層の形状を説明する平面図である。 積層セラミックコンデンサの他の導体層の形状を説明する平面図である。 積層セラミックコンデンサの表面導体層の形状を説明する平面図である。 本実施例に用いた製造方法を説明する説明図である。 図11に続く工程の説明図である。 図12に続く工程の説明図である。 図13に続く工程の説明図である。 図14に続く工程の説明図である。 図15に続く工程の説明図である。
本発明について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。尚、本発明の配線基板の製造方法はコア基板集合体AGを用いた製造方法であるため、図2〜6ではコア基板集合体AGを示して説明するが、図11〜図16では、細部をより詳細に図示するために便宜上、1つのコア基板11を示して説明する。また、以下では、コア基板11に限らず、各部は図中上面を第1主面MP1側とし、下面を第2主面MP2側として説明する。
本発明の主面MP1、MP2間に貫通した貫通孔又は第1主面MP1に開口した凹部として形成された収容部111を有する板状のコア基板11と、該収容部111内に収容された部品12と、該収容部111と該部品12との間隙を閉塞する充填部15と、を備えた配線基板1の製造方法であって、
複数の前記コア基板11が連結されてなる連結コア部AG11と、該連結コア部AG11の外側に配置されると共に孔部AG14が形成された外側部AG13と、を備えたコア基板集合体AGを準備するコア基板集合体準備工程PR1と、
前記外側部AG13の前記第1主面MP1側に、閉塞部材3を密着して、前記孔部AG14の該第1主面MP1側の開口部AG14sを塞ぐ閉塞工程PR2と、
前記収容部111の各々に前記部品12を配置する部品配置工程PR3と、
前記第1主面MP1上に、フィルム状の絶縁材S15を配置する絶縁材配置工程PR4と、
前記絶縁材S15を加熱押圧して、該絶縁材S15の一部を前記収容部111内に充填するとともに、前記充填部15を形成する絶縁材充填工程PR5と、を備えることを特徴とする。
[1]配線基板
前記「配線基板(1)」は、コア基板11と、部品12と、充填部15と、を備える(図1参照)。
前記「コア基板(11)」は、絶縁材料から構成された板状体であり、配線基板1の厚さ方向における中心部をなす。コア基板11を構成する絶縁材料としては絶縁性樹脂が好ましく、例えば、エポキシ樹脂やビスマレイミド−トリアジン樹脂等が挙げられる。また、コア基板11には、補強材(ガラス繊維等の補強繊維)及び充填剤(シリカ、アルミナ等の各種フィラー)等が含まれてもよい。即ち、例えば、コア基板11としては、ガラス繊維強化エポキシ樹脂等の繊維強化樹脂板、ビスマレイミド−トリアジン樹脂板等の耐熱性樹脂板などを用いることができる。また、このコア基板11は、複層化されていてもよく、更には、内部に配線層(内層パターン)を有していてもよい。
このコア基板11は、第1主面MP1と第2主面MP2とを有する板状の基板である。また、後述する部品12を収容するための収容部111を備える。収容部111は、第1主面MP1と第2主面MP2との間に貫通した貫通孔、又は、第1主面MP1に開口した凹部(有底凹部)からなる。収容部111の平面形状は特に限定されず、例えば、略四角形(四角形、角部が面取りされた四角形等が含まれる)であってもよく、略円形(真円形状、楕円形状等が含まれる)などであってもよい。
また、収容部111の内壁面(内側壁面)は、充填部15と内壁面との密着性を向上させるための各種処理が施されていてもよい。このような処理としては、過マンガン酸カリウム等による粗化処理や、絶縁材S15と収容部111の内壁面との両方の材料に対して親和性を有するカップリング剤によるカップリング処理等が挙げられる。
前記「部品(12)」は、前記コア基板11の収容部111内に収容された部品である。この部品12としては、収容部111内に搭載可能であればどのような部品であってもよく、コンデンサ、インダクタ、フィルタ、抵抗及びトランジスタ等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのなかでは、本方法は、コンデンサに適しており、特に積層セラミックコンデンサに好適である。
積層セラミックコンデンサは、図7〜10に例示されるように、セラミック層121と、導体層122と、貫通導体123と、表面導体層124と、を備える。
セラミック層121は、絶縁性セラミック材料から構成されている。この絶縁性セラミック材料としては、各種ガラス(ホウケイ酸系ガラス、ホウケイ酸鉛系ガラス等)、アルミナ、シリカ、窒化珪素、及び窒化アルミニウム等が挙げられる。これらの絶縁性セラミック材料は1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。即ち、例えば、前記ガラスと、そのガラス内に分散含有された他の絶縁性セラミック材料からなるフィラーと、を含むガラスセラミック絶縁性材料等が挙げられる。より具体的にはフィラーを40〜60質量部添加したガラスセラミック絶縁材料(ガラスを100質量部とする)等が挙げられる。
一方、導体層122を構成する材料は導電性を有すればよく特に限定されないが、通常、金属から構成される。この構成金属としては、Ni、Cu、Ag及びAl等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
この導体層122には、少なくとも2種の導体層122a及び導体層122bが含まれる。導体層122aは、導体層122a同士は貫通導体123のうちの貫通導体123aによって接続されている。一方、導体層122b同士は貫通導体123のうちの貫通導体123bによって接続されている。これらの導体層122aと導体層122bは、図7に例示されるように交互に配置される。更に、図7に示されるように、積層セラミックコンデンサの表裏には、各々表面導体層124を備える。表面導体層124は、貫通導体123のうちの貫通導体123a及び貫通導体123bを各々積層セラミックコンデンサの表面に導出する外部電極パッド(メタライズパッド124a及び124b)と、この外部電極パッドを取り囲むメタライズ層124cとを備える。
貫通導体123は、積層セラミックコンデンサの積層方向に貫通されて配置されると共に、前記導体122a同士を電気的に接続する貫通導体123aと、前記導体122b同士を電気的に接続する貫通導体123bと、を有する。これらの貫通導体123は、各々導体層124によって、積層セラミックコンデンサの外へと導出される。通常、貫通導体123が有する貫通導体123a及び貫通導体123bのうちのいずれか1種は、電源端子として機能され、他方がグランド端子として機能される。
尚、積層セラミックコンデンサを構成するセラミック層121と、導体層122と、貫通導体123と、は同時焼成によって得ることができる。
また、積層セラミックコンデンサに限られず、収容される部品12とコア基板11やビルドアップ部13等との導通は、部品12の一方の主面側のみから行ってもよく、図1に例示されるように、両主面MP1、MP2側から行ってもよい。
前記「充填部(15)」は、収容部111と部品12との間隙16に絶縁材S15が充填されてなる部分、又は、充填された後に硬化されてなる部分である。この充填部15は、通常、硬化された硬化樹脂と、硬化樹脂内に分散・含有された無機フィラーとを含む。この充填部15は、部品12をコア基板11内に固定すると共に、部品12とコア基板11との間の熱膨張差を緩和する機能を有する。また、後述するように、ビルドアップ部13を備える場合には、ビルドアップ部13が備える絶縁層131と、この充填部15とは、連続し、一体に構成されている。
尚、間隙16は、部品12の体積に対して余剰な収容部111の内容積である。
この充填部15の具体的な熱膨張特性は限定されないが、前記緩和する機能をより得易いことから、充填部15のガラス転移温度以上の温度領域(通常Tg〜240℃)における熱膨張係数の値(CTEα2)と、充填部15のガラス転移温度以下の温度領域(通常25℃〜Tg)における熱膨張係数の値(CTEα1)と、の差の絶対値が50ppm/℃以下(|CTEα2−CTEα1|≦50ppm/℃)であることが好ましい。更に、前記CTEα2は、90ppm/℃以下が好ましく、60ppm/℃以下がより好ましい。
尚、前記ガラス転移温度は、熱機械分析装置(TMA、JPCA−BU01に規定される)により得られる値である。
前記「絶縁材(S15)」は、加熱押圧されて、収容部111と部品12との間隙16に充填されて充填部15となる。通常、この絶縁材S15は、収容部111と部品12との間隙16に充填された後、硬化される。
絶縁材S15を構成する成分は特に限定されないが、通常、硬化可能な硬化性樹脂と、硬化性樹脂内に分散・含有された無機フィラーとが含まれる。このうち硬化性樹脂の種類は特に限定されず、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。また、これらの硬化性樹脂が有する硬化特性は、熱硬化性であってもよく、光硬化性であってもよく、これらが併用された硬化特性を有してもよい。
また、無機フィラーを構成する無機成分としては、シリカ及びアルミナ等の低熱膨張性セラミック;チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム及びチタン酸鉛等の誘電性セラミック;窒化アルミナ、窒化ホウ素、炭化硅素、窒化珪素等の耐熱性セラミック;ホウケイ酸系ガラス等のガラス等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。これらのなかでは、低熱膨張性のセラミックフィラーが好ましく、更にはシリカが好ましい。
絶縁材S15を構成する硬化性樹脂と無機フィラーとの配合は特に限定されないが、硬化性樹脂と無機フィラーと合計を100質量%とした場合に、無機フィラーは53〜80質量%が好ましく、58〜78質量%がより好ましく、63〜73質量%が特に好ましい。
また、絶縁材S15は、フィルム状をなしている。その厚さは特に限定されず、収容部111の大きさに応じて適宜の厚さとすることができるものの、200〜400mmが好ましい。
尚、絶縁材S15は、1層のみで用いてもよく、また、必要に応じて、例えば、上記好ましい厚さを得るために2層以上を積層・併用することができる。更に、絶縁材S15は、その表面に保護フィルムを備えることができる。保護フィルムを備えることで、絶縁材S15を汚損から守ることができる。更に、この保護フィルムを用いることで、後述する充填に際しては、加熱加圧を行う部材への付着を防止できる。
また、この配線基板1は、前記各部に加えて、ビルドアップ部13を備えることができる。ビルドアップ部は13の構成は特に限定されないが、通常、絶縁層131と導体層132とが交互に積層された複層構造をなす部分である。このビルドアップ部13は、第1主面MP1側、及び、第2主面MP2側、のいずれか一方にのみ備えてもよいが、通常、その両面に備える。更に、ビルドアップ部13の外表面には更にレジスト層134を備えることができる。
このビルドアップ部13を備える場合、ビルドアップ部13を構成する絶縁層131の構成は特に限定されないが、前記充填部15と同様に、硬化された硬化樹脂と、硬化樹脂内に分散・含有された無機フィラーとを含むことができる。これらの各々の材料については前記絶縁材S15において例示した各種材料を同様に利用することができる。
また、ビルドアップ部13を備える場合であって、その絶縁層131が、充填部15と同様に、硬化樹脂と、硬化樹脂内に分散・含有された無機フィラーとを含む場合、絶縁層131全体に含まれる無機フィラーの質量割合をRとし、且つ、充填部15全体に含まれる無機フィラーの質量割合をRとした場合に、R<Rであることが好ましい。即ち、絶縁層131の方が、充填部15よりも無機フィラーの質量割合が低いことが好ましい。この質量割合は、R/Rとして表した場合に、1.1〜2.5が好ましく、1.4〜2.2がより好ましく、1.7〜1.9が特に好ましい。
[2]製造工程
複数の前記コア基板11が連結されてなる連結コア部AG11と、該連結コア部AG11の外側に配置されると共に孔部AG14が形成された外側部AG13と、を備えたコア基板集合体AGを準備するコア基板集合体準備工程PR1と、
前記外側部AG13の前記第1主面MP1側に、閉塞部材3を密着して、前記孔部AG14の該第1主面MP1側の開口部AG14sを塞ぐ閉塞工程PR2と、
前記収容部111の各々に前記部品12を配置する部品配置工程PR3と、
前記第1主面MP1上に、フィルム状の絶縁材S15を配置する絶縁材配置工程PR4と、
前記絶縁材S15を加熱押圧して、該絶縁材S15の一部を前記収容部111内に充填するとともに、前記充填部15を形成する絶縁材充填工程PR5と、を備える。
前記「コア基板集合体準備工程(PR1)」は、コア基板集合体AGを準備する工程である。コア基板集合体AGは、連結コア部AG11と、外側部AG13と、を有する板状の基板である(図4及び図6参照)。
連結コア部AG11は、外側部AG13よりも内側に配置される部位である。この連結コア部AG11は、通常、四角形状を呈する。この連結コア部AG11には、コア基板11以外の他部を有してもいてもよい。この他部としては、コア基板11同士の間に挟まれた裁断しろ部等が挙げられる。また、コア基板集合体AGは、通常、前記コア基板11と同じ材質からなる。
前記配線基板1は、1つのコア基板11を用いて1つの配線基板1を製造することもできるが、通常、コア基板11の集合体を用いて、一括して、複数の配線基板1が連結された状態に形成し、得られた複数の配線基板1の集合体から分割して1つの配線基板1を得る。
前記外側部AG13は、連結コア部AG11の外側に配置される部分である。外側部AG13は、(1)図4に例示されるように、連結コア部AG11の4辺の全てから延設されて、連結コア部AG11を取り囲む形態とすることができる。また、(2)連結コア部AG11が有する4辺のうちの対向された2辺のみから延設されて、連結コア部AG11を挟む形態とすることができる。更に、その他の形態であってもよい。
また、この外側部AG13は、孔部AG14を備える。孔部AG14は、外側部AG13を貫通して、形成された孔である。この孔部AG14は、通常、配線基板1の製造過程において、コア基板集合体AG全体を固定するための位置決め用のガイドピンに挿通する等して利用される。即ち、より具体的には、ガイドピンを挿通するためのガイドホール等が挙げられる。
この孔部AG14は、1つのみを有してもよく、2つ以上を有してもよいが、通常、前記用途から複数の孔部AG14を備えている。孔部AG14を複数備える場合であって、前記(1)のように、外側部AG13が連結コア部AG11の全周を取り囲む形態である場合には、外周部AG13の全周に孔部AG14を備えてもよく、図4に例示されるように、外周部AG13のうちの対向する2辺側にのみ備えてもよい。また、前記(2)のように、外側部AG13が連結コア部AG11の対向2辺を挟む形態である場合には、通常、外側部AG13の2辺側に孔部AG14を備える。
前記「閉塞工程(PR2)」は、外側部AG13の第1主面MP1側に、閉塞部材3を密着して、孔部AG14の第1主面MP1側の開口部AG14sを塞ぐ工程である。
前記閉塞部材3の構成及び材質などは特に限定されず、また、どのようにして閉塞部材3を密着させてもよく、開口部AG14sを塞ぐことができればよい。この閉塞部材3としては、各種の貼着用物を用いることが好ましい。貼着用物とは、少なくとも一面に貼着性(粘着性、接着性など)を有し、通常、貼着性を有する貼着層とこれを支持する支持層(樹脂フィルム、紙など)とを備えたフィルム状を呈する。貼着性を有することにより、貼着用物自体の位置ずれを防止して、各工程においてより確実に孔部AG14への絶縁材S15の侵入を防止できる。貼着用物としては、マスキングテープ、ラバー等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
また、これらの貼着用物の厚さは特に限定されないが、30〜100μmが好ましい。この範囲では、後述する絶縁材充填工程PR5において、加熱押圧されて流動された絶縁材S15が貼着用物よりも外側へ流れ出ることを堰き止める作用を発揮することができるため好ましい。この厚さは、上記観点から、40〜70μmがより好ましく、50〜60μmが更に好ましい。
また、この閉塞工程PR2は、孔部AG14の第1主面MP1側の開口部AG14sを塞ぐことができればよく、その他のことについて特に限定されない。即ち、例えば、(1)図5に例示されるように、外側部AG13のうちの孔部AG14を備える部分にのみ、長尺状テープを複数枚貼着して閉塞することができる(図5は、コア基板集合体AGの四辺に各々1枚の長尺状テープを用いて閉塞を行った例である)。また、(2)予め外側部AG13のうちの孔部AG14を備える部分に対応した形状(連結コア部AG11に対応した部分が刳り貫かれた形状、又は、収容部111に各々対応した部分が刳り貫かれた形状等)に加工された閉塞部材3を貼着して閉塞することができる。更に、(3)連結コア部AG11を覆う(収容部111を覆う)形状の閉塞部材3を貼着した後、部品配置工程PR3を行う前に、収容部111へ部品12の収容を可能にするために、対応する部位を切除することもできる。更には、これらの(1)〜(3)以外の方法で閉塞を行ってもよい。
更に、コア基板集合体AGは、光学的位置検知を行うための光学標識AG15を備えることができる。この光学標識AG15はどのような形態のものであってもよく、例えば、光反射特性を有してもよく、光吸収特性を有してもよく、更には、その他の光学的位置検知に必要な特性を有することができる。この光学標識AG15を有する場合、コア基板集合体AGのどこに備えてもよいが、通常、外側部AG13に備える。また、外側部AG13は、前述の通り、孔部AG14を備えるが、光学標識AG15は、孔部AG14に対して、外周寄りに備えてもよく、また、内周寄りに備えてもよい。内周寄りに備えるとは、即ち、外側部AG13のうちの孔部AG14に対して連結コア部AG11寄りに配置されることを意味する。
このように、光学標識AG15を備える場合であって、特に外側部AG13のうちの孔部AG14に対して連結コア部AG11寄りに光学標識AG15を備える場合、工程PR2では、孔部AG14の第1主面MP1側の開口部AG14sを塞ぎつつ、光学標識AG15は覆わないように、閉塞部材3を密着することが好ましい。光学標識AG15を覆わないことにより、後工程で絶縁材を研磨する際に、光学標識が欠損する事を防止できる(図5参照)。
前記「部品配置工程(PR3)」は、収容部111の各々に前記部品12を配置する工程である。部品12の配置はどのように行ってもよいが、通常、第1主面MP1側から、収容部111内に部品12を載置して行う。尚、コア基板集合体AGの第2主面MP2には、通常、貼着性を有する底部シートが、その貼着面を第1主面MP1側に向けて貼着されている。このため、収容部111が貫通孔である場合には、その収容部111は有底化されていると共に、部品12を載置した場合には、部品12が底部シートに貼り付いて固定される。
前記「絶縁材配置工程(PR4)」は、第1主面MP1上に、フィルム状の絶縁材S15を配置する工程である。この絶縁材配置工程PR4では、連結コア部AG11を覆うように絶縁材S15を配置する。また、閉塞部材3を覆ってもよく、覆わなくてもよいが、覆わないことが好ましく、更には、絶縁材S15が、連結コア部AG11を覆いつつ、閉塞部材3に接触しないように配置することがより好ましい。但し、外側部AG13のうちの閉塞部材3により覆われていない部分は覆ってもよい。
また、この工程PR4では、この際に、複数枚の絶縁材S15を用いてもよいが、通常、1枚の絶縁材S15を用いて充填が必要な部位を覆うように配置する。1枚の絶縁材S15を用いた方が作業性がよい。
前記「絶縁材充填工程(PR5)」は、絶縁材S15を加熱押圧して、絶縁材S15の一部を収容部111内に充填するとともに、充填部15を形成する工程である。
この加熱押圧は、加熱及び押圧(加圧)を行うことを意味しており、通常、加熱及び押圧を同時に行うものである。但し、加熱及び押圧を同時に行う時間を有すればよく、加熱又は押圧のうちのいずれか一方を先に行った後に、他方を追加して行うことにより、加熱及び押圧を同時に行う時間を形成してもよい。尚、絶縁材S15の十分な流動性を確保できるのであれば、加熱を行った後、加熱を停止して押圧を行うこともできる。加熱押圧における加熱条件及び加圧条件は特に限定されず、用いる絶縁材S15の特性及び量により適宜の条件とすることが好ましい。
また、押圧は、バッチ式プレス機で行ってもよいが、製造ラインを流通させながら押圧を行うことができるために、ローラー式プレス機等を用いることが好ましい。
また、加熱押圧により、収容部111内(収容部111と部品12との間隙16)に充填される絶縁材S15は少なくとも一部であり、その全部を充填してもよいが、通常、より完全な充填を行うために収容部111と部品12との間隙16の容積よりも体積の大きな絶縁材S15を用いて充填を行う。このため、絶縁材S15の一部のみが充填され、絶縁材S15の余剰分は、コア基板集合体AGの表面に沿って広がることとなる。
更に、絶縁材S15は、充填を完了し、加圧を停止し、更に、加熱を停止することにより、絶縁材S15自体の温度が低下し、絶縁材S15が固化して充填部15を形成してもよいが、絶縁材S15を硬化させて充填部15とすることができる。従って、後工程で絶縁材S15の硬化を行う場合には、絶縁材充填工程PR5で充填して得られた充填部15は、硬化前の充填部15(以下、「硬化前充填部」ともいう)である。
また、本発明の製造方法では、前記絶縁材充填工程を行った後に、閉塞部材3を、第1主面MP1から剥離する閉塞部材剥離工程PR6を備えることができる。
閉塞部材剥離工程を備える場合には、どのように閉塞部材3の剥離を行ってもよいが、絶縁材S15が固化する前に行うか、又は、絶縁材S15を軟化させて行う。これにより、閉塞部材3をより確実且つ作業性よく剥離できる。また、閉塞部材の剥離に伴う絶縁材の他部への負担を抑制できる。即ち、閉塞部材3に隣接された領域にある固化された絶縁材S15にひび割れ等を来すことなく剥離を行うことができる。尚、前記絶縁材S15を軟化させて剥離を行う場合、この剥離は、絶縁材S15を軟化させつつ行ってもよく、また、絶縁材S15を軟化させた後、絶縁材S15の軟化状態を維持して剥離を行ってもよい。
更に、前記閉塞部材剥離工程PR6を行った後には、収容部111に充填された絶縁材S15を硬化させる絶縁材硬化工程PR7を備えることができる。この工程における硬化条件等は特に限定されず、用いる絶縁材S15の特性に応じた硬化を行うことが好ましい。
以下、部品12として積層セラミックコンデンサを用いた配線基板1の製造方法について実施例により具体的に説明する。但し、本発明は本実施例において利用する条件等に拘束されるものではない。
本実施例で製造される配線基板1は、図1に示すように、コア基板11のうち半田バンプ135の下部領域に、部品12としての積層セラミックコンデンサを有する。積層セラミックコンデンサ12は、半田バンプ135(Pb−Sn系、Sn−Ag系、Sn−Sb系、Sn−Zn系の半田等)の下部領域に配置されることで、半田バンプ135に接続される半導体集積回路素子のスイッチングノイズの低減及び動作電源電圧を安定化できる。更に、半導体集積回路素子と積層セラミックコンデンサ12との間の配線長を短縮でき、配線のインダクタンス成分を減少させることができる。
コア基板11は、ガラス繊維強化エポキシ樹脂で板状に構成される。コア基板11内には配線パターン(内層パターン)が形成されてもよい。また、半田バンプ135の下部領域を含む位置には、主面MP1、MP2間を貫通する収容部111(貫通孔)が形成され、その内部には積層セラミックコンデンサ12が収容される。
収容部111内で積層セラミックコンデンサ12とコア基板11との隙間16をなす空間には、絶縁材S15が充填・硬化されて充填部15をなす。充填部15は、各主面MP1、MP2側に形成されたビルドアップ部13の最下層の絶縁層131aと連続・一体に形成されており、積層セラミックコンデンサ12をコア基板11に固定すると共に、積層セラミックコンデンサ12とコア基板11との面内方向及び厚さ方向の線膨張係数差を自身の弾性変形により吸収する。また、絶縁層131aと連続・一体に構成され、コア基板11とビルドアップ部13とは密着性が高く構成されている。
コア基板11の両主面MP1、MP2上に設けられたビルドアップ部13は、複数の絶縁層131と複数の導体層132とが交互に積層された構造を有する。導体層132は、銅めっきからなり、必要に応じたパターニングがなされる。各導体層132間は、必要に応じてビア導体133によって層間接続され、両主面MP1、MP2間における導通を確保する。
絶縁層131は、エポキシ樹脂及びシリカフィラーを含む。絶縁層131は導体層132同士の間を絶縁すると共に、層間接続のためのビア導体133が貫通形成されている。配線基板の主面MP11、MP12の最表層には、レジスト層134を各々備える。レジスト層134には、層下の導体層132aを必要に応じて露出させるための開口を有する。
更に、コア基板11及び絶縁層131を貫通するスルーホール136が形成され、その内壁にはスルーホール導体137を備える。スルーホール導体137内は、エポキシ樹脂及びシリカフィラーを含む穴埋め材138によって閉塞されている。更に、スルーホール導体137の端部には銅めっきからなる蓋導体139を備える。
次に、本発明の配線基板の製造方法の実施形態を説明する。
(1)コア基板集合体準備工程PR1
縦415mm×横415mm×厚み0.8mmのガラス繊維強化エポキシ樹脂板で構成され、収容部111として主面MP1、MP2間に貫通した収容部111としての貫通孔を有し、両主面がパターニングされ、光学標識AG15が形成された厚み35μmの銅めっき製のコア基板導体層112を備えたコア基板11(コア基板11は、ガラス繊維強化エポキシ樹脂板からなるコア層113と、その両主面MP1、MP2に形成された導体層112とを備える)が複数連結されてなるコア基板集合体AGを用意する(図2、図4、図6参照)。
このコア基板集合体AGは、コア基板11が複数連結されてなる、縦332mm×横332mmの四角形状の連結コア部AG11を有する。更に、連結コア部AG11は、その四辺が幅41.5mm(図4におけるD3の距離)に延設されてなる外側部AG13によって取り囲まれている。
この外側部AG13のうちの対向する2辺部分には、貫通孔である孔部AG14が孔設されている。この孔部AG14(孔部AG14の中心)は、コア基板集合体AGの外側端から15mm内側(連結コア部AG11寄り)に配置されている(図4におけるD1の距離)。
また、連結コア部AG11の四隅には光学標識AG15を各隅に1つずつ合計4つを備える(図4及び図6参照)。各光学標識AG15(光学標識AG15の中心)は、コア基板集合体AGの外側端から30mm内側(連結コア部AG11寄り)に配置されている(図4におけるD2の距離)。
更に、コア基板集合体AGが備える収容部111は一辺14mm且つ四隅にフィレットを有する平面視四角形状の孔であり、その内壁面は過マンガン酸カリウムによる粗化処理が施され、後の充填部15との密着性が十分に確保されるように処理が施される。また、コア基板導体層112のうちの第1主面MP1側のコア基板導体層112には、銅粗化処理(マイクロエッチング法及び黒化処理等)が施されている。
加えて、コア基板集合体AGの第2主面MP2側には、貼着面を有する貼着シート2が貼着されており、収容部111内に貼着面が露出されている。
尚、貼着シート2は、基材層21と貼着層22とから構成される。基材層21としては、PET等のポリエステル及びポリイミド等の樹脂シートを用いることができる。また、粘着層22としては、シリコン系貼着剤、アクリル系貼着剤、熱可塑性ゴム系貼着剤等を用いることができる。また、貼着シート2による貼着力は、幅25mmの貼着シート2を試料として測定されたJIS Z0237の180°引きはがし法による粘着力が8.0N/25mm以上であることが好ましい。
(2)閉塞工程PR2
閉塞部材3として、マスキングテープ9を用い、外側部AG13の第1主面MP1側に、このマスキングテープ9を密着して、孔部AG14の第1主面MP1側の開口部AG14sを塞ぐ。このマスキングテープ9は、幅40mm×厚さ40μmであり、コア基板集合体AGの各辺各々よりも10mm程度長く裁断して用いる。更に、図5に示すように、1本のマスキングテープで1辺の孔部AG14の5つ全てを塞ぐ。また、マスキングテープ9の余剰部分は折り返して、マスキングテープ同士の貼着面を貼り合わせてテープ端処理を行う。更に、図5に示すように、外側部AG13のうちの孔部AG14を有さない対向した2辺にも、マスキングテープ9を貼着する。尚、このマスキングテープ9は、基材層と貼着層とから構成され、前記貼着シートと同様なものを用いることができる。また、マスキングテープ9は、前記光学標識AG15を覆わないように貼着される。
(3)部品配置工程PR3
上記(2)までに得られたマスキングテープ9が貼着されたコア基板集合体AGの収容部111内に、積層セラミックコンデンサ12をマウント装置で収容し、収容部111内に露出された貼着シート2の貼着面(貼着層22)に積層セラミックコンデンサ12を固着する。収容は収容部111の内壁面から等間隔となるように、積層セラミックコンデンサ12は中央部に収容され、収容部111の内壁面と積層セラミックコンデンサ12との間には幅1mm隙間16が形成される。この間隙16には、後工程において絶縁材S15が充填されることとなる。
収容する積層セラミックコンデンサ12(図7〜10参照)は、縦12.0mm×横12.0mm×厚さ0.8mmの略矩形平板状を呈し、四隅が面取りされている。また、同時焼成によって形成された各々複数のセラミック層121と導体層122と貫通導体123と、焼成後に金属めっき被覆された表面導体層124と、を備える。チタン酸バリウムを含む誘電体から構成されるセラミック層121と、金属ニッケルを含む金属導体から構成される導体層122とは、交互に積層される。導体層122は、電源側導体層122aと、グランド側導体層122bと、を有し、各々セラミック層121により隔てられて直流的に分離されて積層方向に交互に配列される。導体層122のうちの電源側導体層122aは、貫通導体123のうちの電源側貫通導体123aにより接続される。一方、グランド側導体層122bは、グランド側貫通導体123bにより接続される。
また、積層セラミックコンデンサ12の各主面MP1、MP2には、各々、表面導体層124を備える。この表面導体層124は、電源側導体層122a又はグランド側導体層122bから導出されたメタライズパッド124a及び124bを備える。更に、このメタライズパッド124a及び124bを取り囲むようにメタライズ層124cを備える。
更に、積層セラミックコンデンサ12は、第1主面MP1側のメタライズパッド124a及び124b及びメタライズ層124cのみ(第2主面MP2側には施されていない)に銅粗化処理が施されている。第2主面MP2側は、貼着シート2の貼着面に貼着されるが、銅粗化処理が施されていないため、粗化凹凸に貼着剤が埋まることがない。
(4)絶縁材配置工程PR4
絶縁材S15を、前記(3)までに積層セラミックコンデンサ12が収容部111に収容されたコア基板集合体AGの第1主面MP1上に配置する。この絶縁材S15は、エポキシ樹脂とシリカフィラーとを含有し、これらの合計を100質量%とした場合に、シリカフィラーの割合が68質量%である(この割合は、硬化後においても実質的に変化しないものであり、充填部15のシリカフィラーの質量割合Rに等しい)。尚、後述するように、ビルドアップ部13を構成する絶縁層131はシリカフィラーの割合Rが38質量%であり、R<Rである。また、絶縁材S15には、離型シート151が付されており、配置後には第1主面MP1側に位置される。この離型シート151があることによって加熱押圧時に、プレス機に絶縁材S15が付着することを防止できる。
この絶縁材配置工程PR4では、縦332mm×横332mmであるコア基板連結部AG11よりも大きく、且つ、マスキングテープ9に囲まれた内側領域である縦385mm×横385mmよりも小さい、縦380mm×横380mmの絶縁材S15を用いる。また、絶縁材S15の厚さは400μm(200μm厚の絶縁材を2層積層して使用)であり、ビルドアップ層13の作製に用いる絶縁層用のもの(40μm)よりも厚く形成されている。具体的には、絶縁材S15の厚さは、ビルドアップ層13の硬化前の絶縁層の厚さに対しては2倍以上10倍以下程度が好ましい。
更に、絶縁材S15は、コア基板連結部AG11の全面を覆いつつ、マスキングテープ9と接しないように配置される。更に、前記光学標識AG15は覆って配置される。
(5)絶縁材充填工程PR5
前記(4)で配置された絶縁材S15を前記離型シート151が付されたままの状態で、真空ラミネーション法を実現するラミネート機により、減圧雰囲気下で加熱押圧される。この加熱押圧は、第1主面MP1及び第2主面MP2の両側からローラーにより施されることによって、コア基板11の第1主面MP1に絶縁材S15が圧着されると共に、絶縁材S15の一部が収容部111と積層セラミックコンデンサ12との間隙16にも充填されることとなる。加熱温度は100℃とし、加圧条件は0.7MPaとする。これにより、絶縁材S15は、収容部111と積層セラミックコンデンサ12との間隙16の全部に十分に充填される(第2主面MP2側からの再充填の必要はない)。
(6)閉塞部材剥離工程PR6
前記(5)の絶縁材充填工程PR5の後、絶縁材S15が放冷して固化する前に素早く、マスキングテープ9の全てを剥離する。固化前に剥離を行ったために、コア基板集合体AG上に残存される絶縁材S15にひび割れなどを来すことなく剥離できる。
(7)絶縁材硬化工程PR7
温度170℃の硬化炉内を通過させて、絶縁材S15を加熱硬化する。これにより、収容部111と積層セラミックコンデンサ12との間隙16に充填された絶縁材S15も硬化されて、充填部15となる。
(8)研磨工程PR8
前記(7)までに得られた絶縁材S15の硬化された不要部分を除去するために、コア基板重合体AGの第1主面MP1側を研磨して、コア基板11の第1主面MP1側のコア基板導体層112を露出させた(PR8について図12〜13参照)。尚、通常、研磨にはベルトサンダーが使用される。光学標識AG15が絶縁材S15に覆われていない場合、光学標識の欠損を防止するためには細かな研磨条件の制御が必要になり、作業性が悪くなる。しかしながら、光学標識が絶縁材に覆われていると、細かな研磨条件の制御が不要となり、光学標識が欠損する心配もない。
(9)ビルドアップ工程PR9(図13〜16参照)
前記(8)までに得られたコア基板集合体AGの両主面MP1、MP2に各々ビルドアップ層13を形成する。各ビルドアップ層13は、公知のビルドアップ法(セミアディティブ法やフォトリソグラフィ技術などを組み合わせた工程)を用いて形成できる。
具体的には、前記(8)までに得られたコア基板集合体AGの第1主面MP1側に、ビルドアップ部絶縁層131となる未硬化絶縁層S131を積層する。未硬化絶縁層S131は、エポキシ樹脂とシリカフィラーとを含有し、これらの合計を100質量%とした場合に、シリカフィラーの割合が38質量%である(この割合は、硬化後においても実質的に変化しないものであり、絶縁層131のシリカフィラーの質量割合Rに等しい)。尚、未硬化絶縁層S131の厚さは40μmである。
次いで、未硬化絶縁層S131を、前記絶縁材S15の硬化と同様にして、加熱押圧して圧着した後、加熱硬化して絶縁層131とする。
次いで、第2主面MP2側の表面を銅粗化処理したうえで、第2主面MP2側にも、第1主面MP1側と同様にして絶縁層131を形成する。
次いで、レーザビアプロセス又はフォトビアプロセス等の手法により、絶縁層131にビア孔133Hを穿設して、ビア孔133H内に直下の積層セラミックコンデンサ12のメタライズパッド124a及び124bを露出させる。更に、コア基板11の第1主面MP1と第2主面MP2とを貫通するスルーホール136をドリル等により穿設する。更に、過マンガン酸カリウム等を用いたデスミア処理(樹脂残渣除去処理)により、ビア孔133H内に露出された導体表面を洗浄する。その後、銅めっき(無電解銅めっき後に電解銅めっき)を全面に施して、ビア孔133H内を充填したビア導体133を形成すると共に、スルーホール136の内面にスルーホール導体137を形成する。
その後、スルーホール導体137の内側に樹脂製穴埋め材138を充填し、更に、銅めっきを施すことにより、蓋導体139を形成する。次いで、この時点で両主面MP1及びMP2に露出されている銅めっきをパターニングして、ビルドアップ部13の導体層132を形成する。
次いで、必要に応じてビルドアップ部13の絶縁層131及び導体層132を前記と同様にして、交互に積層形成して、ビルドアップ部13を積層形成する。
その後、レジスト層134を形成した後、レジスト層134を穿設して、両主面MP1、MP2の両レジスト層134下の導体層132aを必要に応じて露出させる。更に、これらの露出された導体層132aの表面にNi−Auめっきが施され、第1主面MP1側の導体層132a上のNi−Auめっき表面に半田バンプ135を形成して、配線基板1が得られる。
本発明は電子部品関連分野において広く利用できる。また、本発明の製造方法により得られる配線基板は、マザーボード等の通常の配線基板、フリップチップ用配線基板、CSP用配線基板及びMCP用配線基板等の半導体素子搭載用配線基板、アンテナスイッチモジュール用配線基板、ミキサーモジュール用配線基板、PLLモジュール用配線基板及びMCM用配線基板等のモジュール用配線基板等に利用される。
MP1;第1主面、MP2;第2主面、
1;配線基板、
11;コア基板、111;収容部、112;導体層(コア基板導体層)、113;コア層、
12;部品(積層セラミックコンデンサ)、
121;セラミック層、122、122a、122b;導体層、123、123a、123b;貫通導体、124;表面導体層、124a、124b;メタライズパッド、124c;メタライズ層、
13;ビルドアップ部、131;絶縁層、S131;未硬化絶縁層、132;導体層、133;ビア導体、H133;ビア孔、134;レジスト層、135;半田バンプ、136;スルーホール、137;スルーホール導体、138;穴埋め材(スルーホール導体内穴埋め材)、139;蓋導体、
15;充填部、S15;絶縁材、151;離型シート、
16;間隙(収容部と部品との間隙)、
2;貼着シート、21;基材層、22;貼着層、
3;閉塞部材、
AG;コア基板集合体、AG11;連結コア部、AG13;外側部、AG14;孔部(ガイドホール)、AG14s;開口部(ガイドホール開口部)、AG15;光学標識、
PR1;コア基板集合体準備工程、PR2;閉塞工程、PR3;部品配置工程、PR4;絶縁材配置工程、PR5;絶縁材充填工程、PR6;閉塞部材剥離工程、PR7;絶縁材硬化工程、PR8;研磨工程。

Claims (5)

  1. 主面間に貫通した貫通孔又は第1主面に開口した凹部として形成された収容部を有する板状のコア基板と、該収容部内に収容された部品と、該収容部と該部品との間隙を閉塞する充填部と、を備えた配線基板の製造方法であって、
    複数の前記コア基板が連結されてなる連結コア部と、該連結コア部の外側に配置されると共に孔部が形成された外側部と、を備えたコア基板集合体を準備するコア基板集合体準備工程と、
    前記外側部の前記第1主面側に、閉塞部材を密着して、前記孔部の該第1主面側の開口部を塞ぐ閉塞工程と、
    前記収容部の各々に前記部品を配置する部品配置工程と、
    前記第1主面上に、フィルム状の絶縁材を配置する絶縁材配置工程と、
    前記絶縁材を加熱押圧して、該絶縁材の一部を前記収容部内に充填するとともに、前記充填部を形成する絶縁材充填工程と、を備えることを特徴とする配線基板の製造方法。
  2. 前記絶縁材充填工程後に、前記閉塞部材を、前記第1主面から剥離する閉塞部材剥離工程を備え、
    前記閉塞部材剥離工程は、絶縁材が固化する前に行うか、又は、絶縁材を軟化させて行う請求項1に記載の配線基板の製造方法。
  3. 前記コア基板集合体は、光学的位置検知を行うための光学標識を前記外側部に備え、且つ、該光学標識は、孔部に対して連結コア部寄りに配置されており、
    前記閉塞工程では、前記孔部の前記第1主面側の開口部を塞ぎつつ、前記光学標識を覆わないように、前記閉塞部材を密着する請求項1又は2に記載の配線基板の製造方法。
  4. 前記絶縁材配置工程では、前記絶縁材を、連結コア部を覆いつつ、前記閉塞部材に接触しないように配置する請求項1乃至のうちのいずれかに記載の配線基板の製造方法。
  5. 前記閉塞部材剥離工程の後に、前記収容部に充填された絶縁材を硬化させる絶縁材硬化工程を備える請求項2乃至のうちのいずれかに記載の配線基板の製造方法。
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