JP6070290B2

JP6070290B2 - 樹脂多層部品およびその製造方法

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Publication number: JP6070290B2
Application number: JP2013043300A
Authority: JP
Inventors: 邦明用水; 直樹郷地
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2033-03-05
Also published as: JP2014170904A

Description

本発明は、樹脂シートが積層された樹脂多層基板を備えた樹脂多層部品およびその製造方法に関する。

端子電極が形成された樹脂基板を備えた電子部品は、端子電極の形成面が回路基板への実装面となる。このような樹脂基板を備えた電子部品においては、回路基板への実装性（接合性）を高めるために、端子電極の構造には種々の工夫が成されている。例えば特許文献１には、基板を貫通するスルーホールの開口部の一端に、樹脂製の凸状突出部から成る端子用バンプを外部接続用端子として形成した構造が示されている。

図８は特許文献１に示している端子用バンプの断面図である。図８において、端子用バンプ３３０は、基板３１０の他面から半球状に突出するように、基板３１０と一体に成形された凸状突出部３２０と、凸状突出部３２０の表面を覆う金属層３２２とから構成されている。また、基板３１０を貫通し凸状突出部３２０の略中央部に一端が開口された貫通孔３１２の内壁面に金属層３１４が形成されて成るスルーホール３１６によって、導体パターン３１８と端子用バンプ３３０とが電気的に接続されている。

特許文献１に示されているように、端子用バンプを形成すると、この端子用バンプと回路基板上の導体パターンとの電気的接続性および実装性が高まる。

特開平９−２３２７３５号公報

特許文献１に示されている樹脂基板は、端子用バンプを溶融成型によって形成するものであるので、端子用バンプの形状に沿った凹凸形状を有する専用の金型を作成し、樹脂基板を製造する必要がある。そのため、製造すべき電子部品毎に金型を用意しなければならず、製造コストが嵩む。

本発明の目的は実装性の高い端子電極を有する樹脂基板を備えた樹脂多層部品およびその製造方法を提供することにある。

（ａ）本発明の樹脂多層部品の製造方法は、
複数の樹脂シートが積層された樹脂多層基板を備え、この樹脂多層基板の底面に端子電極が形成された、樹脂多層部品を製造する方法であって、
前記樹脂シートに比べて加圧時の変形量が少ない硬質部材を複数の樹脂シートの積層体内に内包させ、前記硬質部材の外縁を、前記樹脂シートの積層方向からの平面視で、前記端子電極の形成領域にかかるように配置し、
前記硬質部材とともに前記複数の樹脂シートを加圧成型することにより、前記樹脂シートと前記硬質部材の変形量の違いによる凹凸を前記端子電極に形成することを特徴とする。

上記製造方法によれば、端子電極に形成される凹凸は金型等を用いて成型されたものではなく、複数の樹脂シートの積層体を加圧成型するだけで、凹凸を有する端子電極を備えた樹脂多層部品が得られる。そのため、製造コストが抑えられる。

（ｂ）前記凹凸は段差であることが好ましい。これにより、端子電極の形状が単純な割に接合面積を確保できる。

（ｃ）前記段差は前記外縁を境界として形成されることが好ましい。これにより、比較的大きな段差を容易に形成できる。

（ｄ）前記樹脂多層基板の上面は平面であることが好ましい。これにより、樹脂多層基板の上面にチップ部品等を容易に搭載できるようになる。

（ｅ）前記樹脂シートは熱可塑性樹脂からなることが好ましい。これにより、加圧時に安定した形状の凹凸を形成しやすい。

（ｆ）前記加圧成型時に、前記樹脂多層基板の底面と加圧装置の平板状のプレス板との間に緩衝材を挟んでプレスすることが好ましい。これにより、樹脂多層基板の底面にて凹凸を有する端子電極の形成が容易となる。

（ｇ）本発明の樹脂多層部品は、
複数の樹脂シートが積層され、加圧されてなる樹脂多層基板を備え、この樹脂多層基板の底面に端子電極が形成され、
前記樹脂多層基板は、複数の樹脂シートの積層体内に、前記樹脂シートに比べて加圧時の変形量が少ない硬質部材が内包され、
前記硬質部材の外縁は、前記樹脂シートの積層方向からの平面視で、前記端子電極の形成領域にかかるように配置され、
前記樹脂多層基板は、前記樹脂シートの積層方向からの平面視で、凹凸が前記硬質部材の外縁を境界として前記端子電極に形成されたことを特徴とする。

（ｈ）前記硬質部材はフェライト板であることが好ましい。例えばコイル素子やインダクタ素子を樹脂多層基板内に形成する際に、その磁性体コアとしてのフェライト板を樹脂多層基板内に配置する際、特別な硬質部材を埋設する必要がなくなる。

（ｉ）前記硬質部材は前記樹脂シートに形成された電極パターンであることが好ましい。例えばシールド用またはグランド電位用の電極を樹脂多層基板内に形成する際、これらの電極パターンを硬質部材として用いることにより、特別な硬質部材を埋設する必要がなくなる。

本発明によれば、凹凸形状の端子電極を形成するための金型等が不要であり、複数の樹脂シートの積層体を加圧成型するだけでよいので、低コストの樹脂多層部品が得られる。

図１（Ａ）は第１の実施形態に係る樹脂多層部品１０１の断面図、図１（Ｂ）はその底面図である。図２（Ａ）は、一つの樹脂多層部品について、樹脂多層基板１０を構成する複数の樹脂シートを分離した状態で表した断面図である。図２（Ｂ）は複数の樹脂シートの積層後の加熱成型工程の様子を示す図、図２（Ｃ）は完成した樹脂多層部品の断面図である。図３（Ａ）は多層モジュール１１１および実装先の回路基板２００の関係を示す断面図である。図３（Ｂ）は回路基板２００に多層モジュール１１１を実装した状態を示す断面図である。図４（Ａ）は多層モジュール１１２の断面図、図４（Ｂ）はコイル導体の上部の線条部２４が形成された樹脂シート１０ｇの平面図、図４（Ｃ）はコイル導体の下部の線条部２３が形成された樹脂シート１０ｂの平面図である。図５は図４に示した多層モジュール１１２の回路図である。図６は第３の実施形態に係る樹脂多層部品１０３の断面図である。図７（Ａ）は第４の実施形態に係る樹脂多層部品１０４の断面図、図７（Ｂ）はその底面図である。図８は特許文献１に示している端子用バンプの断面図である。

《第１の実施形態》
図１（Ａ）は第１の実施形態に係る樹脂多層部品１０１の断面図、図１（Ｂ）はその底面図である。

この樹脂多層部品１０１は、複数の樹脂シートが積層された樹脂多層基板１０を備え、樹脂多層基板１０の底面に端子電極３１ａ〜３１ｈが形成されている。図１（Ａ）は図１（Ｂ）における端子電極３１ａ，３１ｈを通る位置での断面図である。複数の樹脂シートのうち、所定の樹脂シートの所定位置に内層電極２１，２２等が形成されている。端子電極３１ａ，３１ｈ等はビア導体５１ａ，５１ｈを介して内層電極２１，２２等に導通している。図１（Ａ）においては、樹脂多層基板１０を構成する複数の樹脂シートの境界面は図示していない。樹脂多層基板１０は樹脂シートに比べて加圧時の変形量が少ない硬質部材であるフェライト板４０を内包している。

図１（Ｂ）に表れているように、フェライト板４０は樹脂シートの積層方向からの平面視で、端子電極３１ａ〜３１ｈの形成領域にかかるように配置されている。特に、この例では、フェライト板４０は、その一つの辺が端子電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの一部に重なり、且つ他の辺が端子電極３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ，３１ｈの一部に重なるように配置されている。フェライト板４０の外縁は端子電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ，３１ｈを横切るような位置に配置されている。

図１（Ａ）に表れているように、端子電極３１ａ，３１ｈ等には段差部ＳＴが形成されている。この段差部ＳＴは、平面視で、フェライト板４０の外縁の位置である。

図２（Ａ）は、一つの樹脂多層部品について、上記樹脂多層基板１０を構成する複数の樹脂シートを分離した状態で表した断面図である。樹脂シート１０ａ〜１０ｅは例えばポリイミドや液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂材料からなるシートである。これらの樹脂シートのうち、内層電極２１，２２等や端子電極３１ａ〜３１ｈが形成される樹脂シートは、銅箔をラミネートした樹脂シートであり、銅箔のパターニングにより各種電極が形成されている。

樹脂シート１０ｃには、フェライト板４０とほぼ同サイズもしくはやや大きいサイズの矩形の開口ＡＰが形成されていて、その開口ＡＰ内にフェライト板４０が収納される。これにより、樹脂多層基板１０内にフェライト板４０が埋設される。

図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示した複数の樹脂シートの積層後の加熱成型工程の様子を示す図、図２（Ｃ）は完成した樹脂多層部品の断面図である。但し、ここでは、説明の都合上、単一の部品について示している。工業的には、複数の部品の集合体状態で取り扱う。

図２（Ｂ）に示すように、複数の樹脂シートを積層した積層体１０１Ｐを平板状の下プレス板９１のステージ上に載置し、所定温度に加熱した状態で、下プレス板９１と平板状の上プレス板９２との間隙を狭め、積層体１０１Ｐに所定の圧力を加える。下プレス板９１と積層体１０１Ｐとの間には、例えばシリコーン樹脂シート等の柔軟性のある緩衝材９３が敷かれている。そのため、最下層の樹脂シート１０ａの底面は上部（積層体の内部）からの圧力に応じてある程度変形する。

図２（Ｂ）に示す加熱成型工程で、熱可塑性樹脂材料からなる樹脂シート１０ａ〜１０ｅは加熱加圧によって軟化・流動して変形するが、フェライト板４０は樹脂シート１０ａ〜１０ｅよりも硬く、殆ど変形しない。そのため、積層体１０１Ｐの底面からフェライト板４０の直下がフェライト板４０の形状で相対的に突出する。その結果、図１（Ａ）、図２（Ｃ）に示すように、端子電極３１ａ，３１ｈ等に段差部ＳＴが形成される。

上プレス板９２と積層体１０１Ｐとの間には緩衝材が無いので、多層部品１０１の多層基板１０の上面は上プレス板９２の平滑面に沿った平面となる。

上記樹脂多層部品１０１は、その上面に必要に応じてチップ素子が搭載されることで多層モジュールが構成される。多層基板１０の上面は平面であるので、チップ素子の搭載が容易である。

なお、図２（Ｂ）は積層体１０１Ｐを１軸加圧する例であるが、例えば冷間等方圧加工法（CIP）や熱間等方圧加圧法（HIP）等の等方圧プレスを行ってもよい。これにより積層体１０１Ｐの底面からフェライト板４０の直下がフェライト板４０の形状で相対的に突出する。なお、等方圧プレスの場合、積層体１０１Ｐの上面もフェライト板４０の直上がフェライト板４０の形状で相対的に突出する。したがって、上面に平滑性が求められる場合には、積層体１０１Ｐの上面に平板を当接させた状態で加圧することが好ましい。

図３（Ａ）は多層モジュール１１１および実装先の回路基板２００の関係を示す断面図である。図３（Ｂ）は回路基板２００に多層モジュール１１１を実装した状態を示す断面図である。多層モジュール１１１は上記樹脂多層部品１０１にチップ素子６１が搭載されて構成されている。回路基板２００の実装位置には基板側実装電極８１ａ，８１ｈ等が形成されている。

上記多層モジュール１１１は例えばリフローはんだ法ではんだ付けする。具体的には、図３（Ａ）に示した基板側実装電極８１ａ，８１ｈ等にはんだペーストを印刷形成し、多層モジュール１１１を載置した状態でリフロー炉を通す。これにより、図３（Ｂ）に示すように、多層モジュール１１１は、はんだＳＯを介して回路基板２００上に表面実装される。

多層モジュール１１１の端子電極３１ａ，３１ｈ等には段差部があるので、端子電極３１ａ，３１ｈ等の占有面積に対して接触面積（はんだとの界面の面積）は大きい。そのため、電極間の接合強度が高まる。また、多層モジュール１１１の端子電極３１ａ，３１ｈ等と基板側実装電極８１ａ，８１ｈ等との間隔は、多層基板１０の内側より外側が大きい。そのため、電極へのはんだの濡れ状態、電極間へのはんだフィレットの形成状態を光学的に容易にチェックできるようになる。

《第２の実施形態》
第２の実施形態では、多層モジュールについて、ＲＦＩＤモジュールを例に挙げて示す。

図４（Ａ）は多層モジュール１１２の断面図、図４（Ｂ）はコイル導体の上部の線条部２４が形成された樹脂シート１０ｇの平面図、図４（Ｃ）はコイル導体の下部の線条部２３が形成された樹脂シート１０ｂの平面図である。

樹脂シート１０ａ〜１０ｉの積層によって樹脂多層基板１０が構成されている。線条部２３，２４は層間接続導体（ビア導体）を介して接続され、全体として軸が横向きのヘリカル状コイルが構成されている。

樹脂シート１０ｄ，１０ｅ，１０ｆにはそれぞれ開口が形成されていて、それらの開口によるキャビティ内にフェライト板４０が埋設されている。このフェライト板４０は上記ヘリカル状のコイルの磁芯として作用する。

樹脂多層基板１０の下面には端子電極３１ａ，３１ｈ等が形成されている。これらの端子電極３１ａ，３１ｈ等はフェライト板４０の存在により、樹脂シートの積層後の加熱成型工程で段差部ＳＴが形成されている。樹脂多層基板１０の上面にはチップ素子６１，６２が搭載されている。

図５は図４に示した多層モジュール１１２の回路図である。この例では、ＲＦＩＣはＲＦＩＤ用のＩＣであり、図４（Ａ）に示したチップ素子６２である。また、キャパシタＣは図４（Ａ）に示したチップ素子６１である。コイルＬは樹脂多層基板１０内に形成されたヘリカル状のアンテナコイルである。このアンテナコイルＬとキャパシタＣとで共振回路が構成されている。ＲＦＩＣはアンテナコイルＬを用いて例えば１３．５６ＭＨｚ等のＨＦ帯でＲＦＩＤのための通信を行う。

なお、第２の実施形態では、アンテナコイルを内蔵し、ＲＦＩＣが搭載されたＲＦＩＤモジュールについて示したが、同様の構成で、樹脂多層基板内にコイルおよびフェライトを設けたアンテナを構成することもできる。

《第３の実施形態》
図６は第３の実施形態に係る樹脂多層部品１０３の断面図である。この例では、樹脂多層基板１０内に複数の硬質部材であるフェライト板４０Ａ，４０Ｂが埋設されている。このように、樹脂シートの積層体内に内包させる硬質部材は複数であってもよい。

《第４の実施形態》
図７（Ａ）は第４の実施形態に係る樹脂多層部品１０４の断面図、図７（Ｂ）はその底面図である。

この樹脂多層部品１０４は、複数の樹脂シートが積層された樹脂多層基板１０を備え、樹脂多層基板１０の底面に端子電極３１ａ〜３１ｍが形成されている。図７（Ａ）は図７（Ｂ）におけるＡ−Ａ部分での断面図である。複数の樹脂シートのうち、所定の樹脂シートの所定位置に内層電極２５，２６が形成されている。他の内層電極については図示を省略している。図７（Ａ）においては、樹脂多層基板１０を構成する複数の樹脂シートの境界面は図示していない。

内層電極２５，２６は、それらの外縁が平面視で端子電極３１ａ〜３１ｍの中心を横切るように通る位置に配置されている。これらの内層電極は樹脂シートに比べて加圧時の変形量が少ない。そのため、複数の樹脂シートの積層後の加圧によって、図７（Ａ）において端子電極３１ａ，３１ｊ等に表れているように、端子電極に段差部ＳＴが形成される。

上記内層電極は平面視で同じ位置に複数枚重なる程、実質的に硬くなるので、内層電極の層数によって、硬度を定めるようにしてもよい。

上記内層電極は端子電極の分布領域をカバーするように配置するので、シールド用またはグランド電位用の電極が上記段差形成用の内層電極を兼ねてもよい。

以上に示した各実施形態では、樹脂多層部品１０１，１０３，１０４の端子電極と実装先回路基板上の基板側実装電極との間隔が、多層基板１０の内側より外側（外縁側）が大きい例を示したが、逆に、上記間隔が多層基板１０の外側より内側で大きくなるように、段差部を形成してもよい。

また、各実施形態において、樹脂シートとして熱可塑性樹脂からなるシートを用いたがこれに限定されるものではない。たとえば半硬化状態（Ｂステージ状態）の熱硬化性樹脂からなる樹脂シートを用いてもよい。ただし、安定した凹凸の形成のために熱可塑性樹脂からなる樹脂シートを用いることが好ましい。

なお、「硬質部材」はフェライト板もしくは内層電極に限らず、ＩＣチップやチップキャパシタ、チップインダクタ、チップ抵抗などの受動部品などを用いてもよい。

さらに、本発明における「樹脂多層部品」は外形がチップ状の部品に限らない。例えば、樹脂シートが積層されて構成され、全体がシート状または一部がシート状のものも含まれる。

ＡＰ…開口
Ｌ…アンテナコイル
ＳＯ…はんだ
ＳＴ…段差部
１０…樹脂多層基板
１０ａ〜１０ｉ…樹脂シート
１８…導体パターン
２０…凸状突出部
２１，２２，２５，２６…内層電極
２３，２４…線条部
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ…端子電極
３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ，３１ｈ…端子電極
４０，４０Ａ，４０Ｂ…フェライト板
５１ａ，５１ｈ…ビア導体
６１，６２…チップ素子
８１ａ，８１ｈ…基板側実装電極
９１…下プレス板
９２…上プレス板
９３…緩衝材
１０１，１０３，１０４…樹脂多層部品
１０１Ｐ…積層体
１１１，１１２…多層モジュール
２００…回路基板

Claims

複数の樹脂シートが積層された樹脂多層基板を備え、この樹脂多層基板の底面に端子電極が形成された、樹脂多層部品の製造方法であって、
前記樹脂シートに比べて加圧時の変形量が少ない硬質部材を複数の樹脂シートの積層体内に内包させ、前記硬質部材の外縁を、前記樹脂シートの積層方向からの平面視で、前記端子電極の形成領域にかかるように配置し、
前記硬質部材とともに前記複数の樹脂シートを加圧成型することにより、前記樹脂シートと前記硬質部材の変形量の違いによる凹凸を前記端子電極に形成することを特徴とする樹脂多層部品の製造方法。
前記凹凸は段差である、請求項１に記載の樹脂多層部品の製造方法。
前記段差は前記外縁を境界として形成される、請求項２に記載の樹脂多層部品の製造方法。
前記樹脂多層基板の上面は平面である、請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂多層部品の製造方法。
前記樹脂シートは熱可塑性樹脂からなる、請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂多層部品の製造方法。
前記加圧成型時に、前記樹脂多層基板の底面と加圧装置の平板状のプレス板との間に緩衝材を挟んでプレスする、請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂多層部品の製造方法。
複数の樹脂シートが積層され、加圧されてなる樹脂多層基板を備え、この樹脂多層基板の底面に端子電極が形成された、樹脂多層部品において、
前記樹脂多層基板は、複数の樹脂シートの積層体内に、前記樹脂シートに比べて加圧時の変形量が少ない硬質部材が内包され、
前記硬質部材の外縁は、前記樹脂シートの積層方向からの平面視で、前記端子電極の形成領域にかかるように配置され、
前記樹脂多層基板は、前記樹脂シートの積層方向からの平面視で、凹凸が前記硬質部材の外縁を境界として前記端子電極に形成されたことを特徴とする樹脂多層部品。
前記樹脂多層基板の上面は平面である、請求項７に記載の樹脂多層部品。
前記樹脂シートは熱可塑性樹脂からなる、請求項７または８に記載の樹脂多層部品。
前記硬質部材はフェライト板である、請求項７〜９のいずれかに記載の樹脂多層部品。
前記硬質部材は前記樹脂シートに形成された電極パターンである、請求項７〜１０のいずれかに記載の樹脂多層部品。