JP5444473B2 - 部品内蔵基板及び部品内蔵基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、精度よくパターン形成できる部品内蔵基板及び部品内蔵基板の製造方法に関するものである。
電気又は電子的な部品を内蔵した部品内蔵基板が知られている(例えば特許文献１参照)。特許文献１に代表されるような部品内蔵基板は、部品をプリプレグ等の絶縁基材で積層した後、外側の導電層をエッチング等によりパターン形成する。このパターン形成時、部品の端子とパターンとの位置合わせが困難である。このため、部品を挿通可能な孔を有する絶縁基材からなるコア基板に銅等の導電性物質でマークを形成し、部品積層時にこのコア基板も積層する。これにより、内蔵されたマークをＸ線で検出してマーク部分に貫通孔を設け、この貫通孔を基準にしてパターン成形し、パターンの位置精度の向上を図っている。しかしながら、コア基板にマークを形成するのは通常のパターン形成と同様の手間がかかり、その工程が必要となってくる。
一方で、予め銅箔等の導電層に孔を設け、この孔を基準にソルダレジストを形成し、積層後に孔を基準にしてＸ線孔開け加工し、さらにこのＸ線孔を基準にガイド孔加工をし、さらにこのガイド孔を基準にパターン形成して位置精度を向上させようとする方法がある。しかしながら、種々の孔を基準にする工程が多く、実際にはその精度が劣っている。また、現実的には、導電層の孔にプリプレグの樹脂が流れ込み、基板として形成することは困難である。
特開２０１０−２７９１７号公報
本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、面倒な工程を必要とせず、内蔵された部品に対して精度よくパターン形成できる部品内蔵基板及び部品内蔵基板の製造方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明では、樹脂製の絶縁基材と、該絶縁基材に埋設された電気又は電子的な内蔵部品及びダミー内蔵部品と、前記内蔵部品及びダミー内蔵部品と接続層を介して直接又は間接的に接続され、前記絶縁基材の少なくとも片面に形成された導体パターンと、前記ダミー内蔵部品の表面に形成され、前記導体パターン形成の基準となるマークとを備えたことを特徴とする部品内蔵基板を提供する。
好ましくは、前記接続層は半田で形成されている。
好ましくは、前記接続層は接着剤で形成されている。
好ましくは、前記マークはＸ線で検知することができる金属（例えば銅、ニッケル、半田等）で形成されている。
好ましくは、前記ダミー内蔵部品は前記絶縁基材と同一材料（例えばエポキシ樹脂材料等）で形成されている。
好ましくは、前記絶縁基材、前記マーク、前記ダミー内蔵部品を貫通する基準孔を備えている。
さらに、本発明では、支持板上に導体パターンとなるべき導電層を形成し、前記支持板上及び前記導電層上に接続層を形成し、前記導電層上の接続層を介して電気又は電子的な内蔵部品を接続し、前記支持板上の接続層を介してマークが付されたダミー内蔵部品を接続し、樹脂製の絶縁基材に前記内蔵部品及び前記ダミー内蔵部品を埋設し、前記マークを基準として前記導電層の一部を除去し、前記導体パターンを形成することを特徴とする部品内蔵基板の製造方法を提供する。
本発明によれば、導体パターンとなるべき導電層に対し、接続層を介して内蔵部品とダミー内蔵部品が搭載される。この内蔵部品及びダミー内蔵部品は同一の搭載機器等を用いて導電層に直接又は間接的に搭載されるので、同一の精度で搭載されることになる。したがって、相対的な互いの位置精度を高めることができる。また、ダミー内蔵部品に形成されたマークを基準として導体パターンが形成されるので、上記ダミー内蔵部品と内蔵部品との相対的な位置精度が高まっていることと相俟って、導体パターンと内蔵部品との相対的な位置精度も向上させることができる。また、上述したように、このような位置精度向上のために用いるダミー内蔵部品は、内蔵部品の搭載工程と同一工程で行うことができる。したがって、導体パターンの位置精度向上のために面倒な工程が必要となることはない。
また、接続層を半田で形成すれば、半田が有するセルフアライメントの効果を用い、内蔵部品及びダミー内蔵部品の位置精度をさらに高めることができる。
また、接続層を接着剤で形成し、この接着剤を介して内蔵部品及びダミー内蔵部品を接続する際、部品電極を接着剤へ向けて搭載することで両部品の電極面高さを揃えることができ、さらに搭載精度は搭載機器等の精度に委ねられるので、両部品の相対的な位置精度をさらに高めることができる。また、ダミー内蔵部品と接着剤とをマークを介して間接的に接続することで、マークの厚みを適宜変更させ、内蔵部品及びダミー内蔵部品の高さを揃えることができる。
また、マークを形成する材料として、Ｘ線を用いて容易に検出することができる材料を用いれば、Ｘ線画像を認識するための自動位置合わせ機を用いることができる。
また、ダミー内蔵部品を絶縁基材と同一材料で形成すれば、マークを認識して当該マークを導体パターンの基準として用いた後、ダミー内蔵部品をそのまま絶縁基材としてその後の加工工程で用いることができるので、加工性が向上する。さらに、絶縁基材との熱膨張率が同一となるので、マークとダミー内蔵部品との間にずれが生じることを抑制できる。
また、基準孔を備えることで、この基準孔を基準として導体パターンを形成できるので、基準孔を視認しながら導体パターンを形成することもできるので、作業性が向上する。
また、本発明では、内蔵部品が接続される導電層と同一面内の別の領域にダミー内蔵部品を接続する。これにより、基板内にスペースがない場合、製品内及び製品内近傍にダミー内蔵部品を内蔵しなくても、マークを基準として導体パターンの位置精度の向上を実現できる。さらに本方法によっても、同一の搭載機器等の精度で位置精度が決定されるため、両部品の相対的な位置精度を向上させることができる。さらに本方法によっても、ダミー内蔵部品に形成されたマークを基準として導体パターンが形成されるので、上記ダミー内蔵部品と内蔵部品との相対的な位置精度が高まっていることと相俟って、導体パターンと内蔵部品との相対的な位置精度も向上させることができる。また、本方法によっても、このような位置精度向上のために用いるダミー内蔵部品は、内蔵部品の搭載工程と同一工程で行うことができる。したがって、導体パターンの位置精度向上のために面倒な工程が必要となることはない。
本発明に係る部品内蔵基板の製造過程を順番に示す概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の製造過程を順番に示す概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の製造過程を順番に示す概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の製造過程を順番に示す概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の製造過程を順番に示す概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の製造過程を順番に示す概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の製造過程を順番に示す概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の製造過程を順番に示す概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の概略図である。 本発明に係る別の部品内蔵基板の概略図である。 ダミー内蔵部品の別の例を示し、導電層に搭載する側の面の概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の製造方法の説明図である。
図１に示すように、支持板１を用意する。支持板１は、例えばＳＵＳ板である。そして、図２に示すように、支持板１上に薄膜の導電層２を形成する。導電層２は、例えば銅めっきである。次に、図３に示すように、導電層２上にマスク層３を形成する。このマスク層３は、例えばソルダレジストであり、所定部分の導電層２を露出するようにして形成される。この露出した領域の一部が内蔵部品を搭載すべき搭載位置４である。また、露出した領域の他の一部は、ダミー内蔵部品を搭載するためのダミー搭載位置５として利用される。この搭載位置４及びダミー搭載位置５の位置は、予め決められている。すなわち、搭載位置４は、導体パターン１８（図８参照）となるべき導電層２上に搭載部品８（図５参照）を実装するための接続層としての半田６（図４参照）を形成することを考慮してその位置が決定される。また、ダミー搭載位置５は、導体パターン１８の位置精度向上のためとして用いるダミー内蔵部品７（図５参照）を形成することを考慮してその位置が決定される。
次に、図４に示すように、搭載位置４及びダミー搭載位置５に接続層としての半田６を形成する。そして、図５に示すように、電気又は電子的な内蔵部品８及びダミー内蔵部品７を導電層２又はマスク層３に搭載する。内蔵部品８の搭載は、内蔵部品８が有する接続端子９と半田６とを接続し、導電層２と内蔵部品８とを電気的に接続して行われる。一方で、ダミー内蔵部品７と半田６とを接続し、導電層２とダミー内蔵部品７とが接続される。すなわち、ダミー内蔵部品７は、半田６又はマスク層３を介して直接的又は間接的に導電層２と接続される。ダミー内蔵部品７の表面（図では導電層２と接続される面と反対側の面に配置しているが、通常は導電層２との接続面）には、後述するマーク１０が形成されている。
次に、絶縁基材１１及びコア基板１２を用意する。これら絶縁基材１１及びコア基板１２は、互いに樹脂製である。絶縁基材１１はいわゆるプリプレグである。コア基板１２には、内蔵部品８を挿通可能な貫通孔１４が設けられている。この貫通孔１４に内蔵部品８を通し、さらに上側に絶縁基材１１を重ね、さらにその上側に導電層２２を重ねて圧接する。
これにより、図６に示すように、支持板１と絶縁基材１１及びコア基板１２が積層され、積層体１５が形成される。このとき、絶縁基材１１は貫通孔１４の隙間に充填される。これにより、絶縁基材１１及びコア基板１２からなる絶縁層１６が形成される。したがって、内蔵部品８は絶縁層１６に埋設される。また、予め貫通孔１４が設けられているため、積層時に内蔵部品８にかかる圧力を抑制できる。このため、大型の部品８であっても絶縁層１６内に埋設することができる。なお、上記ではコア基板１２を用いたが、場合によっては、プリプレグ（絶縁基材１１）のみで積層してもよい。この場合は、絶縁層１６が絶縁基材１１そのものとなる。
さらにこの積層により、ダミー内蔵部品７も絶縁層１６に埋設される。コア基板１２には、このダミー内蔵部品７が挿通可能な貫通孔を設けてもよいし、図のようにダミー内蔵部品７とは圧接されないような位置にコア基板１２を配設してもよい。
そして、図７に示すように、支持板１を除去する。次に、ダミー内蔵部品７の位置を検出し、導電層２とともにこのダミー内蔵部品７を貫通する基準孔１７を形成する。図７では、基準孔１７は、絶縁層１６を貫通し、絶縁層１６の両面に形成された導電層２及び導電層２２を貫通している。ダミー内蔵部品７の位置検出は、Ｘ線照射装置（不図示）等のＸ線画像を認識するための自動位置合わせ機を用いて、銅製のマーク１０を検出して行われる。このようにＸ線照射装置を用いることで、マーク１０を正確に検出し、ダミー内蔵部品７の位置を正確に検出することができる。したがって、マーク１０を形成する材料としては、銅に限らず、Ｘ線を用いて容易に検出することができる材料（例えばニッケル、半田等）を用いることが好ましい。なお、ダミー内蔵部品７の検出は、導電層２を削ってダミー内蔵部品７を露出させ、マーク１０を直接カメラにて認識してもよい。このときは、ダミー内蔵部品７を絶縁層１６に埋設させずに、マーク１０を外側から視認することで認識してもよい。
そして、図８に示すように、基準孔１７を基準として両面導通のための貫通孔２３を設け、めっき処理を施す。これにより、導電めっき２０を形成し、基板両面の導通を図ることができる。
そして、図９に示すように、基準孔１７を基準として、導電層２の一部をエッチング等で除去し、導体パターン１８を形成する。以上の工程を経て、部品内蔵基板１９が形成される。
このようにして製造された部品内蔵基板１９は、導体パターン１８となるべき導電層２に対し、接続層である半田６を介して内蔵部品８とダミー内蔵部品７が搭載されている。この内蔵部品８及びダミー内蔵部品７は同一の搭載機器等を用いて搭載されるので、同一の精度で搭載されることになる。したがって、両部品７，８の相対的な互いの位置精度を高めることができる。また、ダミー内蔵部品７に形成されたマーク１０を基準として導体パターン１８が形成されるので、上記ダミー内蔵部品７と内蔵部品８との相対的な位置精度が高まっていることと相俟って、導体パターン１８と内蔵部品８との相対的な位置精度も向上させることができる。また、上述したように、このような位置精度向上のために用いるダミー内蔵部品７は、内蔵部品８の搭載工程と同一工程で行うことができる。したがって、導体パターン１８の位置精度向上のために面倒な工程が必要となることはない。
また、接続層が半田６で形成されているので、半田６が有するセルフアライメントの効果を用い、内蔵部品８及びダミー内蔵部品７の位置精度をさらに高めることができる。また、マーク１０が銅製なので、Ｘ線を用いて容易にマークを検出することができる。また、ダミー内蔵部品７を絶縁基材１１と同一材料（例えばエポキシ樹脂材料）で形成すれば、マーク１０を認識して当該マーク１０を導体パターン１８の基準として用いた後、ダミー内蔵部品７をそのまま絶縁基材１１としてその後の加工工程で用いることができるので、加工性が向上する。さらに、絶縁基材１１との熱膨張率が同一となるので、マーク１０とダミー内蔵部品７との間にずれが生じることを抑制できる。
また、基準孔１７を備えることで、この基準孔１７を基準として導体パターン１８を形成できるので、基準孔１７を視認しながら作業できるので、作業性が向上する。
一方で、図１０に示すように、接続層として半田６を用いずに、接着剤１３を用いてもよい。図１０の例では、接着剤１３のマーク１０は導体パターン１８に直接接している。これにより、両部品７，８のマーク位置と接続位置の高さを揃えることができ、さらに搭載精度は搭載機器等の精度に委ねられるので、両部品７，８の相対的な位置精度をさらに高めることができる。
なお、前述のダミー内蔵部品７の例では、半田６と接続される面と反対側の面にマーク１０が形成されていたが、図１１に示すように、半田６と接続される面にマーク１０を形成し、このマークを囲むように端子（ボールランド）２１を形成してもよい。そして、端子２１と半田６を接続するようにしてもよい。図１１のようなグリッド上のボールランド２１を形成すれば、セルフアライメントの安定性を向上させることができるため、好ましい。
また、図１２に示すように、支持板１上にダミー内蔵部品７を搭載してもよい。すなわち、上述した例でいえば、図５にて導電層２上に形成されたマスク層３にダミー内蔵部品７を搭載するときに、導電層２の外側にある支持板１に搭載する。このとき、図５に示すように、ダミー搭載位置５をマスク層３で形成してもよい。そして、ダミー内蔵部品７に形成されたマーク１０を基準として導体パターン１８を形成する。これにより、基板内にスペースがない場合でも、ダミー内蔵部品７を内蔵せずにマーク１０を基準とした導体パターン１８の位置精度の向上を実現できる。その他の効果は、上述した部品内蔵基板１９と同様のものを得ることができる。
１ 支持板
２ 導電層
３ マスク層
４ 搭載位置
５ ダミー搭載位置
６ 半田
７ ダミー内蔵部品
８ 内蔵部品
９ 接続端子
１０ マーク
１１ 絶縁基材
１２ コア基板
１３ 接着剤
１４ 貫通孔
１５ 積層体
１６ 絶縁層
１７ 基準孔
１８ 導体パターン
１９ 部品内蔵基板
２０ 導電めっき
２１ 端子

Claims (7)

  1. 樹脂製の絶縁基材と、
    該絶縁基材に埋設された電気又は電子的な内蔵部品及びダミー内蔵部品と、
    前記内蔵部品及びダミー内蔵部品と接続層を介して直接又は間接的に接続され、前記絶縁基材の少なくとも片面に形成された導体パターンと、
    前記ダミー内蔵部品の表面に形成され、前記導体パターン形成の基準となるマークとを備えたことを特徴とする部品内蔵基板。
  2. 前記接続層は半田で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵基板。
  3. 前記接続層は接着剤で形成され、該接着剤と前記ダミー内蔵部品とは前記マークを介して間接的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵基板。
  4. 前記マークはＸ線で検知することができる金属で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵基板。
  5. 前記ダミー内蔵部品は前記絶縁基材と同一材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵基板。
  6. 前記絶縁基材、前記マーク、及び前記ダミー内蔵部品を貫通する基準孔を備えたことを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵基板。
  7. 支持板上に導体パターンとなるべき導電層を形成し、
    前記支持板上及び前記導電層上に接続層を形成し、
    前記導電層上の接続層を介して電気又は電子的な内蔵部品を接続し、
    前記支持板上の接続層を介してマークが付されたダミー内蔵部品を接続し、
    樹脂製の絶縁基材に前記内蔵部品及び前記ダミー内蔵部品を埋設し、
    前記マークを基準として前記導電層の一部を除去し、前記導体パターンを形成することを特徴とする部品内蔵基板の製造方法。
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