JP5931483B2 - 部品内蔵多層プリント配線板の製造方法、および部品内蔵多層プリント配線板 - Google Patents

Description

本発明は、部品内蔵多層プリント配線板の製造方法、さらに詳しくは、チップコンデンサ等の電子部品を内蔵した部品内蔵多層プリント配線板の製造方法、および部品内蔵多層プリント配線板に関する。

近年のエレクトロニクス機器の小型化、薄型化および高機能化に伴って、プリント配線板に搭載される電子部品の高密度実装化、および電子部品が実装されたプリント配線板の高機能化の要求が益々強くなっている。このような状況の中、電子部品を基板中に埋め込んだ部品内蔵多層プリント配線板が開発されている（特許文献１〜３）。

部品内蔵多層プリント配線板では、通常、プリント配線板の表面に実装される能動部品（例えばトランジスタ）や受動部品（例えばコンデンサ）が基板中に埋め込まれている。このため、部品内蔵多層プリント配線板を用いることで、プリント配線板の面積を削減することができる。また、各種電子部品をプリント配線板の表面に実装する場合と比較して、電子部品を配置する自由度が高まり、部品間を最短で接続することが可能となる。これにより、高周波特性の改善なども見込まれる。

特許文献１では、部品を内蔵するキャビティ材（層間材料）として複数枚のプリプレグを用い、それを支える熱硬化性樹脂支持シートを用いている。しかしながら、層間接続を形成するキャビティ部に物性が異なる複数種類の材料を用いることから、層間接続の信頼性が低下するおそれがある。また、プリプレグと熱硬化性樹脂支持シートを組み合わせたキャビティ材を形成する工程そのものが煩雑である。

特許文献２では、部品を内蔵するキャビティ材として、絶縁性樹脂シートを用いている。積層工程において、部品の内蔵、及びインナービアによる層間接続の両方を行うため、内蔵部品を挟み込んだ上下の導体層の接続にめっきを使わない。これにより、基板の表層にファインパターンを形成することができる。しかしながら、内蔵部品を充填するためには、流動性の高い絶縁樹脂シートを用いる必要があり、その一方、層間の絶縁性を確保するためには、流動性の低い絶縁樹脂シート又は絶縁性のフィルムなどを層間に挟む必要がある。このため、製造工程が煩雑となる。また、絶縁樹脂シートは高価な材料であることから、コストが高くなってしまう。

特許文献３では、部品を内蔵するキャビティ材として、導体層を有する配線板材料を用いている。キャビティ部に導体層を適用することで、配線板を厚くすること無く導体層を増やせることから、プリント配線板の高密度化につながる。しかしながら、配線板材料は部品を内蔵する部分を予め打ち抜いておく必要があることから、配線板材料の配線は内蔵部品の周囲を迂回する必要がある。電気的な特性を考慮した場合、部品間を最短配線で接続することで伝送特性の改善が見込まれる。キャビティ部に導体層を適用しても、配線が内蔵部品の周囲を迂回すると、部品間の配線距離が長くなる。このため、インダクタンス成分が増大し、伝送特性を改善することは困難である。また、電源やグランド（ＧＮＤ）のプレーン形成性も低下するという問題が挙げられる。

ここで、従来技術による部品内蔵多層プリント配線板の製造方法の問題について、図６Ａ、図６Ｂ及び図７を用いて説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、プリプレグをキャビティ材に適用した部品内蔵多層プリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。

まず、絶縁ベース材（ポリイミド、ガラスエポキシ等）の片面に銅箔が設けられた片面銅張積層板１０１を２枚用意する。そして、一方の片面銅張積層板１０１に、図６Ａ（１）に示すように、内蔵部品の電極と基板の配線とを接続するビアを形成するためのコンフォーマルマスク１０２を形成する。

次に、図６Ａ（２）に示すように、接着材１０４を用いて、内蔵部品１０３を片面銅張積層板１０１に固定する。

次に、図６Ａ（３）に示すように、キャビティ材に適用するために、内蔵部品１０３を内蔵する部分を打ち抜き加工したプリプレグ１０５を準備する。

次に、図６Ａ（４）に示すように、プリプレグ１０５を挟んで２枚の片面銅張積層板１０１を重ねて積層プレス工程を行い、多層基板を形成する。

次に、図６Ｂ（５）に示すように、コンフォーマルマスク１０２を用いたＣＯ_２レーザによるレーザ加工により導通用孔１０６を形成するとともに、ドリルによりスルーホール接続用孔１０７を形成する。

次に、図６Ｂ（６）に示すように、過マンガン酸などによるデスミア処理および導電化処理の後、多層基板の全面にめっき処理を施し、めっき皮膜１０８を形成する。

次に、図６Ｂ（７）に示すように、公知のフォトファブリケーション手法を用いて多層基板の表面の導電膜をパターニングして所望の回路１０９を形成する。

上記の工程を経て、部品内蔵多層プリント配線板１１０を得る。

図７は、内蔵部品１０３が内蔵される領域に開口が設けられたプリプレグ１０５を重ねた片面銅張積層板１０１の上面図である。

内蔵部品１０３の配置によっては、図７に示すように、内蔵部品１０３で囲われ、何も実装されていない間隙領域Ｇが生じることが想定される。例えば、内蔵部品が実装部品（ＣＳＰ：Chip Size Package等）の電源ピンと接続されるチップコンデンサであり、電気的特性の観点から、電源ピンと内蔵部品との距離をできるだけ短くしようとする場合に、間隙領域Ｇが生じることが想定される。このような場合、前述の積層プレス工程において、プリプレグに含まれるエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が流動して内蔵部品１０３間の間隙を充填する。しかし、間隙領域Ｇに充填されるエポキシ樹脂が不足するため、図６Ａ（４）に示すように、多層基板の表面に凹みが生じてしまう。このような凹みが発生すると、高密度ＣＳＰ等を実装することが困難となる。また、多層基板の表層の導電膜のパターニング性も低下する。これらの問題を解決するため、多層基板の平坦性を向上するための手法が求められている。

次に、従来技術による、シート状封止材をキャビティ材に適用した部品内蔵多層プリント配線板の製造方法について、図８Ａ及び図８Ｂを用いて説明する。シート状封止材とは、部品を内蔵するキャビティ材向けに開発された特殊シートである（例えばＰａｎａｓｏｎｉｃ電工社製ＣＶ２００８）。図８Ａ及び図８Ｂは、シート状封止材を用いた部品内蔵多層プリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。

まず、絶縁ベース材（ポリイミド、ガラスエポキシ等）の片面に銅箔が設けられた片面銅張積層板２０１を２枚用意する。そして、一方の片面銅張積層板１０１に、図８Ａ（１）に示すように、内蔵部品の電極と基板の配線とを接続するビアを形成するためのコンフォーマルマスク２０２を形成する。

次に、図８Ａ（２）に示すように、接着材２０４を用いて、内蔵部品２０３を片面銅張積層板２０１に固定する。

次に、図８Ａ（３）に示すように、シート状封止材を加工してキャビティ部材２０５ａ，２０５ｂを作製する。

次に、図８Ａ（４）に示すように、キャビティ部材２０５ａ，２０５ｂを一体化し、所望の形状のキャビティ材２０５を作製する。

次に、図８Ｂ（５）及び（６）に示すように、キャビティ材２０５を挟んで２枚の片面銅張積層板２０１を重ねて積層プレス工程を行い、多層基板を形成する。

次に、図８Ｂ（７）に示すように、コンフォーマルマスク２０２を用いたＣＯ_２レーザによるレーザ加工により導通用孔２０６を形成するとともに、ドリルによりスルーホール接続用孔２０７を形成する。

次に、図８Ｂ（８）に示すように、過マンガン酸などよるデスミア処理および導電化処理の後、多層基板にめっき処理を施し、めっき皮膜２０８を形成する。

次に、図８Ｂ（９）に示すように、公知のフォトファブリケーション手法を用いて多層基板の表面の導電膜をパターニングして所望の回路２０９を形成する。

上記の工程を経て、部品内蔵多層プリント配線板２１０を得る。この手法を用いると、部品内蔵多層プリント配線板の平坦性が向上するものの、シート状封止材の材料コストがプリプレグに比べて非常に高価なため、低コスト化が困難である。

特許第４１９２６５７号 特開２０１０−２６３０１３号公報 特開２００５−１９１１５６号公報

上記の説明から理解されるように、コストの低減と、部品内蔵多層プリント配線板の厚みを安定化させるために、部品を内蔵するキャビティ材としてプリプレグを適用することが望ましい。プリプレグはガラスクロスに含浸された熱硬化性樹脂が内蔵部品間の間隙を充填するとともに、ガラスクロスが層間の厚みを規定することから、キャビティ材として有用な材料と言える。

しかしながら、プリプレグはガラスクロスを有することから、内蔵部品が配置される部分には開口を設ける必要がある。このことから、内蔵部品の配置によっては、内蔵部品間の領域にプリプレグを挿入することが不可能となる場合がある。その場合は、内蔵部品の周囲のプリプレグから流動する熱硬化性樹脂で当該領域を充填することになるが、熱硬化性樹脂の量が足りないことから、多層基板に凹みが生じてしまう。

一方、図８Ａ及び図８Ｂを用いて説明したように、多層基板の凹みを低減するために、シート状封止材を適用する方法があるが、材料コストが大幅に増加してしまう。また、キャビティ材２０５を作製する工程が発生するため、製造工程が増加するという問題もある。

そこで、本発明は、製造コストの上昇および製造工程の増加を引き起こすことなく、平坦性を高めることの可能な部品内蔵多層プリント配線板の製造方法、および部品内蔵多層プリント配線板を提供することを目的とする。

本発明の一態様による部品内蔵多層プリント配線板の製造方法は、
第１の絶縁ベース材および前記第１の絶縁ベース材の片面に形成された金属箔を有する第１の片面金属張積層板の前記第１の絶縁ベース材に複数の内蔵部品を搭載するとともに、前記複数の内蔵部品により囲われた間隙領域に耐熱性絶縁材を搭載する搭載工程と、
前記複数の内蔵部品及び前記耐熱性絶縁材が搭載された前記第１の片面金属張積層板と、開口が設けられた半硬化状態のプリプレグシートと、第２の絶縁ベース材および前記第２の絶縁ベース材の片面に形成された金属箔を有する第２の片面金属張積層板とを、前記第１および第２の絶縁ベース材が内側になり且つ前記複数の内蔵部品が前記プリプレグシートの前記開口に収容されるように重ね、積層プレスして一体化する積層プレス工程と、
を備えることを特徴とする。

本発明の一態様による部品内蔵多層プリント配線板は、
第１の絶縁ベース材と、前記第１の絶縁ベース材の片面に形成された金属箔とを有する第１の片面金属張積層板と、
前記第１の絶縁ベース材の上に接着剤で固定された複数の内蔵部品と、
前記複数の内蔵部品により囲われた間隙領域に前記間隙領域を埋めるように接着剤で固定され、かつ前記内蔵部品とほぼ同じ高さの耐熱性絶縁材と、
開口が設けられ、前記開口に前記複数の内蔵部品及び前記耐熱性絶縁材を収容するように前記第１の片面金属張積層板の上に配置されたプリプレグシートと、
第２の絶縁ベース材と、前記第２の絶縁ベース材の片面に形成された金属箔とを有し、前記第２の絶縁ベース材が前記プリプレグシートに接するように前記プリプレグシートの上に配置された第２の片面金属張積層板と、
を備えることを特徴とする。

本発明では、第１の片面金属張積層板の第１の絶縁ベース材に複数の内蔵部品を搭載するとともに、これら複数の内蔵部品により囲われた間隙領域に耐熱性絶縁材を搭載することで、キャビティ材に適用されるプリプレグシートに含まれる熱硬化性樹脂で充填する空間は大幅に低減される。また、耐熱性絶縁材は積層プレス工程の加熱により溶融しないため、積層プレス工程で印加される圧力に対する支持材としての役割も果たす。したがって、本発明によれば、積層プレス工程による凹みの発生を低減し、部品内蔵多層プリント配線板の平坦性を高めることができる。

さらに、本発明では、搭載工程において内蔵部品とともに耐熱性絶縁材を搭載することから、製造工程の数は増加しない。

本発明の第１の実施形態による部品内蔵多層プリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。 図１Ａに続く、本発明の第１の実施形態による部品内蔵多層プリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。 内蔵部品が収容される領域に開口が設けられたプリプレグシートを重ねた片面金属張積層板の上面図である。 本発明の第２の実施形態による部品内蔵多層プリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。 内蔵部品が収容される領域に開口が設けられたプリプレグシートを重ねた片面金属張積層板の上面図である。 本発明の変形例による部品内蔵多層プリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。 従来技術による、プリプレグをキャビティ材に適用した部品内蔵多層プリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。 図６Ａに続く、プリプレグをキャビティ材に適用した部品内蔵多層プリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。 内蔵部品が内蔵される領域に開口が設けられたプリプレグシートを重ねた片面銅張積層板の上面図である。 従来技術による、シート状封止材をキャビティ材に適用した部品内蔵多層プリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。 図８Ａに続く、シート状封止材をキャビティ材に適用した部品内蔵多層プリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一符号の構成要素の詳しい説明は繰り返さない。

（第１の実施形態）
第１の実施形態による部品内蔵多層プリント配線板の製造方法について、図１Ａ、図１Ｂ及び図２を用いて説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態による部品内蔵多層プリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図を示している。図２は、内蔵部品５が収容される領域に開口８ａが設けられたプリプレグシート８を重ねた片面銅張積層板３Ａの上面図である。

図１Ａ（１）に示すように、絶縁ベース材１と、この絶縁ベース材１の片面に形成された金属箔２とを有する片面金属張積層板３Ａ，３Ｂを用意する。ここでは、２５μｍ厚のポリイミドシートの片面に１２μｍ厚の電解銅箔が形成された片面銅張積層板を用意した。

なお、絶縁ベース材１は、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）のベース材として使用される、可撓性を有する絶縁フィルム（ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＥＮ等）でもよいし、もしくは、硬質基板（アラミド繊維、ガラスエポキシ等）であってもよい。また、金属箔２は、電解銅箔に限らず、電解めっき以外の手法により形成された銅箔でもよいし、銅以外の金属（銀、アルミニウムなど）からなるものでもよい。

まず、図１Ａ（１）に示すように、片面金属張積層板３Ａにコンフォーマルマスク４を形成する。このコンフォーマルマスク４は、後述の内蔵部品５の電極５ａと、部品内蔵多層プリント配線板の配線とを電気的に接続するビアを形成するためのものである。ここでは、コンフォーマルマスク４の径は、φ７０μｍとした。

次に、図１Ａ（２）及び図２に示すように、片面金属張積層板３Ａの絶縁ベース材１に複数の内蔵部品５，５，・・・を搭載するとともに、これらの内蔵部品５，５，・・・により囲われた間隙領域Ｇに耐熱性絶縁材７を搭載する。

より詳しくは、印刷手法を用いて、内蔵部品５及び耐熱性絶縁材７を固定する部分の絶縁ベース材１上に接着剤６を予め形成しておく。その後、マウンター装置を用いて、内蔵部品５及び耐熱性絶縁材７を接着剤６の上に搭載する。この内蔵部品５及び耐熱性絶縁材７の搭載は、同じマウンター装置により行うことが可能である。例えば、内蔵部品５についてはテープリールから供給し、耐熱性絶縁材７はトレイから供給する。

内蔵部品５は、例えばチップコンデンサ又はチップ抵抗であるが、これらに限定されない。内蔵部品５の電極５ａは例えば銅めっきされている。

耐熱性絶縁材７は、耐熱性を有する絶縁材料からなる部材である。ここで、「耐熱性を有する」とは、後述の積層プレス工程における加熱によって融解しないことを意味する。耐熱性絶縁材７は、例えばポリイミドや耐熱性プラスティックからなり、好ましくは、ガラスクロスに含浸された熱硬化性樹脂を完全硬化させたプリプレグ（以下、「プリプレグの硬化物」という。）からなる。耐熱性絶縁材７は内蔵部品５とほぼ同じ高さである。また、耐熱性絶縁材７の大きさは間隙領域Ｇとほぼ同じあることが好ましい。本実施形態では、図２に示すように、間隙領域Ｇを埋めるように１個の耐熱性絶縁材７を間隙領域Ｇに搭載する。

ここでは、接着材６は、３００メッシュのテトロン版を用いたスクリーン印刷により形成したが、これに限らず、インクジェット印刷法、ディスペンス法又は転写法などにより形成してもよい。

なお、内蔵部品５および耐熱性絶縁材６を精度良く搭載するために、接着剤６は、内蔵部品５および耐熱性絶縁材６の平面形状に合わせて形成することが好ましい。

次に、図１Ａ（３）に示すように、開口８ａが設けられた半硬化状態のプリプレグシート８を準備する。開口８ａは、図２に示すように、内蔵部品５を収容する部分を打ち抜き加工することにより形成された開口である。即ち、開口８ａは、複数の内蔵部品５，５，・・・が実装された領域に対応する領域に設けられている。

次に、図１Ａ（３）に示すように、複数の内蔵部品５，５，・・・及び耐熱性絶縁材７が搭載された片面金属張積層板３Ａと、プリプレグシート８と、片面金属張積層板３Ｂとを、片面金属張積層板３Ａ及び３Ｂの絶縁ベース材１が内側になり且つ複数の内蔵部品５，５，・・・がプリプレグシート８の開口８ａに収容されるように重ね、積層プレスして一体化する（積層プレス工程）。

この積層プレス工程において、重ねられた片面金属張積層板３Ａ，３Ｂ及びプリプレグシート８に対して加熱および加圧が行われる。これにより、プリプレグシート８に含まれる熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）が流動し、内蔵部品５間の隙間、及び内蔵部品５と耐熱性絶縁材７との間の隙間に充填されるとともに、完全硬化状態になり絶縁ベース材１と接着する。この積層プレス工程により、半硬化状態のプリプレグシート８は完全硬化状態のプリプレグシート９になる。また、接着剤６として熱硬化性の接着剤を用いている場合には、本工程の加熱により接着剤が硬化し、内蔵部品５及び耐熱性絶縁材７は絶縁ベース材１に固定される。なお、積層プレス工程において、耐熱性絶縁材７は溶融せず、印加される圧力に対する支持材としても機能する。

ここでは、積層プレス条件は、温度１７０℃、圧力４ＭＰａ、時間１２０分とした。本工程で使用した装置としては、昇温および冷却が可能な北川精機（株）製のホット＆コールドプレス装置を用いた。なお、本工程は、ホット＆コールドプレスに限らず、ホット＆ホットプレスで加熱および加圧を短時間行った後、オーブンキュアでプリプレグシート８を硬化させる手法を採用してもよい。

積層プレス工程により、図１Ａ（４）に示す多層基板１０が得られる。上記のように、複数の内蔵部品５，５，・・・により囲われた間隙領域Ｇには耐熱性絶縁材７が間隙領域Ｇを埋めるように配置されている。このため、プリプレグシート８の熱硬化性樹脂で充填する空間は、耐熱性絶縁材７がない場合に比べて格段に小さい。また、耐熱性絶縁材７が積層プレス工程で印加される圧力に対する支持材としての役割も果たす。よって、第１の実施形態によれば、積層プレス工程による凹みの発生を低減し、部品内蔵多層プリント配線板の平坦性を高めることができる。

この部品内蔵多層プリント配線板は、片面金属張積層板３Ａと、この片面金属張積層板３Ａの絶縁ベース材１の上に接着剤６で固定された複数の内蔵部品５，５，・・・と、複数の内蔵部品５，５，・・・により囲われた間隙領域Ｇに間隙領域Ｇを埋めるように接着剤６で固定され、かつ内蔵部品５とほぼ同じ高さの耐熱性絶縁材７と、開口８ａが設けられ、この開口８ａに複数の内蔵部品５，５，・・・及び耐熱性絶縁材７を収容するように片面金属張積層板３Ａの上に配置されたプリプレグシート９と、絶縁ベース材１がプリプレグシート８に接するようにプリプレグシート９の上に配置された片面金属張積層板３Ｂと、を備える。

以下、多層基板１０にビア、めっきスルーホール、及び表層の回路パターンを形成する工程について説明する。

図１Ｂ（５）に示すように、コンフォーマルマスク４を用いたレーザ加工により導通用孔１１を形成するとともに、ドリルによりスルーホール接続用孔１２Ａ，１２Ｂを形成する。ここでは、レーザ加工にはＣＯ_２レーザを用い、ドリル加工には直径φ０．１５ｍｍのドリルを用いた。

レーザ加工により、導通用孔１１の底面には内蔵部品５の電極５ａが露出している。また、スルーホール接続用孔１２Ａは、耐熱性絶縁材７を通るように、積層プレス工程で得られた多層基板１０を厚さ方向に貫通する貫通孔である。一方、スルーホール接続用孔１２Ｂは、完全硬化したプリプレグシート９を通るように、多層基板１０を厚さ方向に貫通する貫通孔である。

次に、図１Ｂ（６）に示すように、プラズマ又は過マンガン酸などによるデスミア処理、及び導電化処理を行った後、多層基板１０の全面にめっき処理を施し、めっき皮膜１３を形成した（めっき工程）。めっき皮膜１３は、金属箔２、導通用孔１１およびスルーホール接続用孔１２Ａ，１２Ｂに形成される。ここでは、めっき皮膜の厚みは２０μｍとした。

めっき工程により、多層基板１０の下面の導電膜（金属箔２及びめっき皮膜１３）と内蔵部品５の電極５ａとを電気的に接続する有底ビア１４、及び、多層基板１０の上面の導電膜と下面の導電膜とを電気的に接続するめっきスルーホール１５Ａ，１５Ｂが形成される。

耐熱性絶縁材７としてプリプレグの硬化物を用いる場合、耐熱性絶縁材７と、硬化済みのプリプレグシート９とが同じ物性となるため、耐熱性絶縁材７が配置された領域にもプリプレグシート９の領域と同じ加工条件および同じ信頼性でめっきスルーホールを形成することができる。これにより、部品内蔵多層プリント配線板の高密度化を図ることができる。

次に、図１Ｂ（７）に示すように、公知のフォトファブリケーション手法を用いて多層基板１０の表層の導電膜（金属箔２及びめっき皮膜１３）をパターニングして回路１６を形成する。

上記の工程を経て、図１Ｂ（７）に示す部品内蔵多層プリント配線板２０が作製される。

内蔵部品と部品内蔵多層プリント配線板との電気的接続に関しては、はんだによる接続も挙げられるが、本実施形態では上記のように、ビアによる銅めっき接続を採る。これにより、内蔵部品５および耐熱性絶縁材７のいずれも接着材６で固定することができるので、製造工程が簡略化され、部品内蔵多層プリント配線板の低コスト化を実現することができる。

上記のように、本実施形態による製造方法では、複数の内蔵部品５，５，・・・により囲われた間隙領域Ｇに耐熱性絶縁材７が搭載されているため、プリプレグシート８の熱硬化性樹脂が充填する空間は耐熱性絶縁材７がない場合に比べて格段に小さい。また、耐熱性絶縁材７は積層プレス工程の加熱により融解しないので、耐熱性絶縁材７は積層プレス工程で印加される圧力に対する支持材としての役割も果たす。したがって、本実施形態によれば、積層プレス工程による間隙領域Ｇの凹みの発生を低減し、部品内蔵多層プリント配線板の平坦性を高めることができる。

さらに、内蔵部品５の搭載と、耐熱性絶縁材７の搭載とを同じマウンター装置を用いて一つの工程で行うため、工程数を増やすことなく部品内蔵多層プリント配線板を製造することができる。

また、耐熱性絶縁材７として、前述のシート状封止材よりも格段に安価な材料（プリプレグの硬化物など）を使用することが可能であるため、製造コストを抑制することもできる。

このように、本実施形態によれば、製造コストを抑制し、製造工程を増やすことなく、部品内蔵多層プリント配線板の平坦性を高めることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態と第１の実施形態との間の相違点の一つは、耐熱性絶縁材の構成である。第１の実施形態では内間隙領域に一個の耐熱性絶縁材を配置したが、第２の実施形態では複数個の小さな耐熱性絶縁材を間隙領域に配置する。これにより、間隙領域の形状に柔軟に対応することが可能となる。

以下、図３及び図４を用いて、第１の実施形態との相違点を中心に第２の実施形態による部品内蔵多層プリント配線板の製造方法について説明する。図３は、本実施形態による部品内蔵多層プリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図を示している。図４は、内蔵部品５が収容される領域に開口８ａが設けられたプリプレグシート８を重ねた片面銅張積層板３Ａの上面図である。

第１の実施形態と同様、２枚の片面金属張積層板３Ａ，３Ｂを事前に用意する。

まず、図３（１）に示すように、第１の実施形態と同様にして、２枚の片面金属張積層板３Ａにコンフォーマルマスク４を形成する。

次に、図３（２）及び図４に示すように、片面金属張積層板３Ａの絶縁ベース材１に複数の内蔵部品５，５，・・・を搭載するとともに、複数の内蔵部品５，５，・・・により囲われた間隙領域Ｇ’に複数個の耐熱性絶縁材２７，２７，・・・を搭載する。

耐熱性絶縁材２７は、内蔵部品５とほぼ同じ高さである。また、耐熱性絶縁材２７の大きさは耐熱性絶縁材７よりも小さく、図４に示すように、間隙領域Ｇ’を埋めるように複数個の耐熱性絶縁材２７を間隙領域Ｇ’に搭載する。

ここでは、内蔵部品５の大きさが１００５サイズであるのに合わせて、１．０ｍｍ×０．５ｍｍの大きさのプリプレグの硬化物を、耐熱性絶縁材２７として用いた。この耐熱性絶縁材は、表面に銅箔が形成されていないガラスエポキシ板（アンクラッド材）を加工して形成した。

耐熱性絶縁材２７の大きさは、いくつかの種類に標準化されていることが好ましい。例えば、１ｍｍ□〜３ｍｍ□まで０．５ｍｍ刻みでサイズを変更した耐熱性絶縁材２７を用意しておいてもよい。

できるだけ少ない種類の耐熱性絶縁材で様々な形状の間隙領域に対応するという観点からは、耐熱性絶縁材２７の大きさを、内蔵部品５及び耐熱性絶縁材２７を搭載するマウンター装置により搭載可能な最小サイズにすることが好ましい。これにより、１種類の耐熱性絶縁材２７で様々な形状の間隙領域に対応できるため、耐熱性絶縁材２７を用意するコストを削減することができる。また、耐熱性絶縁材が１種類であるため、マウンター装置に耐熱性絶縁材を供給するトレイの交換が不要となる。

また、片面金属張積層板３Ａに搭載される内蔵部品の大きさが異なる場合には、耐熱性絶縁材２７の大きさは、複数の内蔵部品のうち最も小さい内蔵部品の大きさとほぼ同じであることが好ましい。

次に、図３（３）に示すように、開口８ａが設けられた半硬化状態のプリプレグシート８を準備する。

次に、図３（３）に示すように、複数の内蔵部品５，５，・・・及び耐熱性絶縁材２７が搭載された片面金属張積層板３Ａと、プリプレグシート８と、片面金属張積層板３Ｂとを、片面金属張積層板３Ａ及び３Ｂの絶縁ベース材１が内側になり且つ複数の内蔵部品５，５，・・・がプリプレグシート８の開口８ａに収容されるように重ね、積層プレスして一体化する（積層プレス工程）。

ここでは、積層プレス条件は、温度１７０℃、圧力４ＭＰａ、時間１２０分とした。この積層プレス工程により、図３（４）に示す多層基板３０が得られる。

これ以降の工程、即ち、多層基板３０にビア、めっきスルーホール、及び表層の回路パターンを形成する工程については第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、複数個の耐熱性絶縁材を間隙領域Ｇ’に搭載することにより間隙領域Ｇ‘を埋めるため、様々な形状の間隙領域に対応できる。これにより、間隙領域の形状に合わせて耐熱性絶縁材を用意する必要がなくなり、耐熱性絶縁材を準備するコストを低減することができる。

以上、本発明による２つの実施形態について説明した。これらの実施形態では、片面金属張積層板３Ｂには内蔵部品が搭載されていなかったが、絶縁ベース材に内蔵部品が搭載された片面金属張積層板３Ｂを用いて部品内蔵多層プリント配線板を作製してもよい。この場合の製造方法について、図５を用いて説明する。図５は、本変形例による部品内蔵多層プリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。

まず、図５（１）に示すように、片面金属張積層板３Ａと同様に、片面金属張積層板３Ｂにコンフォーマルマスク４を形成する。

次に、図５（２）に示すように、片面金属張積層板３Ｂの絶縁ベース材１に予め印刷形成された接着剤６の上に内蔵部品１７を搭載する。その後、加熱処理により接着剤６を固化させて、内蔵部品１７を片面金属張積層板３Ｂの絶縁ベース材１上に固定する。

なお、片面金属張積層板３Ａと同様に、片面金属張積層板３Ｂの絶縁ベース材１に複数の内蔵部品１７を搭載するとともに、これらの内蔵部品１７，１７，・・・により囲われた間隙領域に耐熱性絶縁材を搭載してもよい。

次に、図５（３）に示すように、開口１８ａ及び開口１８ｂが設けられた半硬化状態のプリプレグシート１８を準備する。開口１８ａは、内蔵部品５を収容するための開口であり、開口１８ｂは、内蔵部品１７を収容するための開口である。

次に、図５（３）に示すように、複数の内蔵部品５，５，・・・及び耐熱性絶縁材７が搭載された片面金属張積層板３Ａと、開口１８ａ及び１８ｂが設けられたプリプレグシート１８と、内蔵部品１７が固定された片面金属張積層板３Ｂとを、片面金属張積層板３Ａ及び３Ｂの絶縁ベース材１が内側になり且つ複数の内蔵部品５，５，・・・及び内蔵部品１７がプリプレグシート１８の開口１８ａ及び開口１８ｂにそれぞれ収容されるように重ね、積層プレスして一体化する（積層プレス工程）。

積層プレス工程により、プリプレグシート１８は完全硬化状態のプリプレグシート１９となり、図５（４）に示す多層基板４０が得られる。これ以降の工程については第１及び第２の実施形態とほぼ同様であるが、片面金属張積層板３Ｂについてもコンフォーマルマスク４を用いたレーザ加工を行い、内蔵部品１７と多層基板４０の表層の導電膜とを電気的に接続する有底ビアを形成する点が異なる。

本変形例によれば、部品内蔵多層プリント配線板の上面にもＣＳＰなどの電子部品が実装可能となり、さらなる高密度実装化を図ることができる。

上記の実施形態及びその変形例によれば、部品内蔵多層プリント配線板に実装されるＣＳＰなどの電子部品の端子の直下に内蔵部品を配置して電気的特性を確保しつつ多層プリント配線板の小型化及び高密度化を達成し、さらに、表面の平坦性が向上することによって電子部品を搭載し易くなるとともに部品内蔵多層プリント配線板と電子部品との間の電気的接続の信頼性を向上させることができる。

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１ 絶縁ベース材
２ 金属箔
３Ａ，３Ｂ 片面銅張積層板
４ コンフォーマルマスク
５ 内蔵部品
５ａ 電極
６ 接着材
７ 耐熱性絶縁材
８ プリプレグシート
８ａ 開口
９ （完全硬化済みの）プリプレグシート
１０ 多層基板
１１ 導通用孔
１２Ａ，１２Ｂ スルーホール接続用孔
１３ めっき皮膜
１４ 有底ビア
１５Ａ，１５Ｂ めっきスルーホール
１６ 回路
１７ 内蔵部品
１８ プリプレグシート
１８ａ，１８ｂ 開口
１９ （完全硬化済みの）プリプレグシート
２０ 部品内蔵多層プリント配線板
２７ （第２の実施形態における）耐熱性絶縁材
３０，４０ 多層基板
１０１，２０１ 片面銅張積層板
１０２，２０２ コンフォーマルマスク
１０３，２０３ 内蔵部品
１０４，２０４ 接着材
１０５ プリプレグ
１０６，２０６ 導通用孔
１０７，２０７ スルーホール接続用孔
１０８，２０８ めっき皮膜
１０９，２０９ 回路
１１０，２１０ （従来工法による）部品内蔵多層プリント配線板
２０５ キャビティ材
２０５ａ，２０５ｂ キャビティ部材
Ｇ，Ｇ’ 間隙領域

Claims (12)

1. 第１の絶縁ベース材および前記第１の絶縁ベース材の片面に形成された金属箔を有する第１の片面金属張積層板の前記第１の絶縁ベース材に複数の内蔵部品を搭載するとともに、前記複数の内蔵部品により囲われた間隙領域に、前記内蔵部品とほぼ同じ高さの耐熱性絶縁材を搭載する搭載工程と、
   前記複数の内蔵部品及び前記耐熱性絶縁材が搭載された前記第１の片面金属張積層板と、開口が設けられた半硬化状態のプリプレグシートと、第２の絶縁ベース材および前記第２の絶縁ベース材の片面に形成された金属箔を有する第２の片面金属張積層板とを、前記第１および第２の絶縁ベース材が内側になり且つ前記複数の内蔵部品が前記プリプレグシートの前記開口に収容されるように重ね、積層プレスして一体化する積層プレス工程と、 を備えることを特徴とする部品内蔵多層プリント配線板の製造方法。
2. 前記耐熱性絶縁材として、ガラスクロスに含浸された熱硬化性樹脂を完全硬化させたプリプレグの硬化物を用いることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵多層プリント配線板の製造方法。
3. 前記耐熱性絶縁材を通るように前記積層プレス工程で得られた多層基板を厚さ方向に貫通する第１の貫通孔、及び前記プリプレグシートを通るように前記多層基板を厚さ方向に貫通する第２の貫通孔を形成する工程と、
   前記多層基板の全面にめっき処理を施し、前記第１及び第２の貫通孔にめっき皮膜を形成するめっき工程と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の部品内蔵多層プリント配線板の製造方法。
4. 前記搭載工程において、前記間隙領域を埋めるように、１個の前記耐熱性絶縁材を前記間隙領域に搭載することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の部品内蔵多層プリント配線板の製造方法。
5. 前記搭載工程において、前記間隙領域を埋めるように、複数個の前記耐熱性絶縁材を前記間隙領域に搭載することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の部品内蔵多層プリント配線板の製造方法。
6. 前記耐熱性絶縁材の大きさは、前記耐熱性絶縁材および前記内蔵部品を搭載するマウンター装置により搭載可能な最小サイズであることを特徴とする請求項５に記載の部品内蔵多層プリント配線板の製造方法。
7. 前記複数の内蔵部品の大きさが異なる場合、前記耐熱性絶縁材の大きさは、前記複数の内蔵部品のうち最も小さい内蔵部品の大きさとほぼ同じであることを特徴とする請求項５に記載の部品内蔵多層プリント配線板の製造方法。
8. 前記積層プレス工程の前に、前記第２の片面金属張積層板の前記第２の絶縁ベース材に内蔵部品を固定する工程をさらに備え、
   前記積層プレス工程において、前記プリプレグシートとして、前記第２の片面金属張積層板に固定された内蔵部品を収容するための、前記開口とは別の開口が設けられたプリプレグシートを用い、前記第２の片面金属張積層板に固定された内蔵部品が前記別の開口に収容されるように、前記第１の片面金属張積層板、前記プリプレグシート及び前記第２の片面金属張積層板を重ねて積層プレスすることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の部品内蔵多層プリント配線板の製造方法。
9. 前記搭載工程の前に、前記第１の片面金属張積層板の前記金属箔にコンフォーマルマスクを形成する工程と、
   前記積層プレス工程の後、前記コンフォーマルマスクを用いたレーザ加工により、底面に前記内蔵部品の電極が露出した導通用孔を形成する工程と、
   前記導通用孔にめっき皮膜を形成して、前記内蔵部品と前記第１の片面金属張積層板の前記金属箔とを電気的に接続する有底ビアを形成する工程と、
   を備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の部品内蔵多層プリント配線板の製造方法。
10. 前記第１及び第２の絶縁ベース材は、可撓性を有する絶縁フィルムであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の部品内蔵多層プリント配線板の製造方法。
11. 第１の絶縁ベース材と、前記第１の絶縁ベース材の片面に形成された金属箔とを有する第１の片面金属張積層板と、
    前記第１の絶縁ベース材の上に接着剤で固定された複数の内蔵部品と、
    前記複数の内蔵部品により囲われた間隙領域に前記間隙領域を埋めるように接着剤で固定され、かつ前記内蔵部品とほぼ同じ高さの耐熱性絶縁材と、
    開口が設けられ、前記開口に前記複数の内蔵部品及び前記耐熱性絶縁材を収容するように前記第１の片面金属張積層板の上に配置されたプリプレグシートと、
    第２の絶縁ベース材と、前記第２の絶縁ベース材の片面に形成された金属箔とを有し、前記第２の絶縁ベース材が前記プリプレグシートに接するように前記プリプレグシートの上に配置された第２の片面金属張積層板と、
    を備えることを特徴とする部品内蔵多層プリント配線板。
12. 前記耐熱性絶縁材は、ガラスクロスに含浸された熱硬化性樹脂が完全硬化した状態のプリプレグの硬化物であることを特徴とする請求項１１に記載の部品内蔵多層プリント配線板。

Images