JP6281452B2 - 積層基板 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品が実装された第１の基板と第２の基板との間に電気絶縁部を配置させてなる積層基板に関するものである。

近年、電子部品を多数実装する基板には、小型化のため、積層基板が用いられる。積層基板を薄くするため、積層基板を構成する基板と他の基板との間の距離は、可能な限り短くすることが望ましい。特許文献１には、積層基板を薄くするために、基板と他の基板との間に配置される絶縁層（電気絶縁部）に、基板上に実装されたチップ部品（電子部品）を収納するための孔部が形成された部品内蔵印刷配線板が開示されている。部品内蔵印刷配線板の製造時に、この孔部はレーザーによって形成される。孔部に挿入される電子部品は、電位差の異なる第１の電気導通部と第２の電気導通部とを有する。

特開２０１３−１７５４９５号公報

絶縁層にレーザーで孔部を形成すると、孔部を形成した際の切断面に焼き焦げが生じる。焼き焦げには導電性がある。そのため、孔部の切断面に電子部品の第１の電極と第２の電極とが接触すると、焦げを通じて電気的な短絡が発生する場合がある。

本発明の目的は、プリプレグの切断面によって電子部品の第１の電極と第２の電極が意図せずに短絡してしまうのを防止する技術を提供することにある。

本発明は、第１の電気導通部と第２の電気導通部とを有する電子部品が実装された第１の基板と第２の基板との間に電気絶縁部を有する積層基板であって、前記電気絶縁部は、積層方向Ａから見て、前記第１の電気導通部に重なると共に、前記第２の電気導通部には重ならないようにレーザーにより形成された切断部を有する。

本発明はこのような構成により、電子部品を電気絶縁部が覆った際に、切断部によって電気絶縁部が電子部品の形状に馴染み易くなり、電子部品が実装された第１の基板と第２の基板との間の距離を短くすることができる。さらに、この切断部に、電子部品の第１の電気導通部が接触しても、第２の電気導通部は接触しないため、第１の電気導通部と第２の電気導通部との間に切断部を介在させた電気的な短絡を防止することができる。

本発明によると、積層基板が有する電気絶縁部がレーザーで形成された切断部を有するので、この切断部が電気導通部に接触することで起こる電気的な短絡の発生を防止することができる。

本発明の第１実施形態にかかる積層基板の断面図である。 積層基板が有する電気絶縁部を示した平面図である。 第２実施形態にかかる電気絶縁部を示した平面図である。 第３実施形態にかかる電気絶縁部を示した平面図である。 第１実施形態にかかる電気絶縁部の比較例を示した平面図である。

以下、図面を参照して本発明にかかる積層基板の実施形態について説明する。

［第１実施形態］
図１に示されるように、積層基板１は、電子部品７が表面実装された板状の第１の基板２と、他の電子部品（不図示）が表面実装された板状の第２の基板３とを積層して形成される。第１の基板２と第２の基板３との間には、電子部品７を貫通させるための貫通孔Ｓが設けられた板状の中間基板４が配置される。電子部品７が表面実装された第１の基板２と中間基板４との間には、電気的な短絡を生じさせないようにシート状の第１の電気絶縁部５が配置される。同様に、第２の基板２と中間基板４との間には、シート状の第２の電気絶縁部６が配置される。

第１の基板２は、ガラスエポキシ板等で形成された母材となる板２ａを有している。板２ａ上には導電性がある回路パターン８，９がプリントされている。回路パターン８，９には電子部品７（例えばチップ抵抗）が有する第１の電極７ａおよび第２の電極７ｂがそれぞれはんだ付け部１０，１１で電気的に接続されている。第１の電極７ａとはんだ付け部１０と回路パターン８とで第１の電気導通部１２が形成される。同様に、第２の電極７ｂとはんだ付け部１１と回路パターン９とで第２の電気導通部１３が形成される。第２の基板３は、第１の基板２と同様に板３ａの第１の基板２に対向する面上に電子部品（不図示）が表面実装されている。

第１の基板２と第２の基板３との間にはガラスエポキシ板等で形成された中間基板４が配置される。中間基板４は、電子部品７の厚さと第１の電気絶縁部５の厚さを加えた厚さよりやや大きい厚さで形成されている。中間基板４には、貫通孔Ｓが設けられている。貫通孔Ｓに電子部品７を貫通させることにより、第１の基板２と第２の基板３とを積層した際に電子部品７に力が加わるのを防止する。また、中間基板４には、第１の基板２上の回路と第２の基板３上の回路とに設計上で意図された電気的な短絡を生じさせるビア（不図示）が設けられている。中間基板４によって、第１の基板２と第２の基板３とは電気的に接続されている。

第１の基板２と中間基板４との間には、第１の電気絶縁部（プリプレグ）５が絶縁層として配置される。これにより、第１の基板２上に形成された回路パターン８，９等と中間基板に形成されたビア（不図示）等との、設計上で意図されていない電気的な短絡を防止する。第１の電気絶縁部５は、例えばガラス布を基材としてエポキシ樹脂を浸透させて形成される。

図２に示されるように、第１の電気絶縁部５には、基板積層方向Ａから見て切断部１５が形成されている。切断部１５は、レーザーにより第１の電気絶縁部５を焼き切ることにより形成される。切断部１５は、積層方向Ａから見て第１の電気導通部１２に重なるように切断された第１の切断部１５ａと、電子部品７の周囲に沿うように切断された第２の切断部１５ｂとでコの字形の舌片１６が形成される。レーザーで形成された切断部１５の切断面には樹脂分の焼き焦げが生じる。この焼き焦げには電気伝導性（例えば抵抗率２０Ω／ｃｍ）を有している。レーザーで切断部１５を形成する際に、切断部１５は、積層方向Ａから見て第２の電気導通部１３に重ならないように切断される。これにより、第１の電気導通部１２と第２の電気導通部１３との間の電気的な短絡を防止する。この他、第１の電気絶縁部５には、中間基板４に設けられたビア（不図示）と電気的に接続するための円状の孔部（不図示）がレーザーで形成される。

比較例として、電子部品７の周囲を囲むように切断部２０をレーザーで形成し、電子部品７を貫通させる孔（切断部２０）を設ける場合を示す（図５参照）。ここでは、第１の電気絶縁部２の比較例が示されている。比較のため、図２と同一の部分には同一の符号を用いる。切断部２０は、孔状に形成されるため、積層方向Ａから見て第１の電気導通部１２と第２の電気導通部１３とに重なる。そして、切断部２０の切断面には焼き焦げが生じる。この焼き焦げを通じて第１の電気導通部１２と第２の電気導通部１３とに電気的な短絡が発生する場合がある。これに対して切断部１５は、積層方向Ａから見て第１の電気導通部１２に重なるが、第２の電気導通部１３には重ならないようにコの字形に形成されるので、電気的な短絡を防止することができる。

第１の基板２と中間基板４との間に第１の電気絶縁部５を配置して積層する際の第１の電気絶縁部５の状態を説明する（図１参照）。積層前の第１の電気絶縁部５は硬化前の樹脂が浸透したガラス布の状態である。切断部１５がコの字形に形成されているため、積層時に電子部品７が中間基板４に設けられた貫通孔Ｓを貫通する際に、コの字形の舌片１６が電子部品７の上面を覆い、第１の電気絶縁部５が第１の基板２と中間基板４との間の形状に馴染む。これにより、第１の基板２と中間基板４との間には局所的な力が生じることが防止され、第１の基板２と中間基板４との間の距離を最短かつ一定にすることができる。

中間基板４の上層には、第１の電気絶縁部５と同様の構成を有する第２の電気絶縁部６が配置される。第２の電気絶縁部６の上層には、第２の基板３が配置される。この配置の際には、第１の基板２と第１の電気絶縁部５と中間基板４と第２の電気絶縁部６と第２の基板３とを所定の位置に固定するための位置決めピン（不図示）等が用いられる。この状態で第１の基板２と第２の基板３とを上下方向から挟んでプレス処理し、更に真空下で加熱する。

このとき、第１の電気絶縁部５と第２の電気絶縁部６の樹脂が脱泡されると共に、余分な樹脂が排出される。その後、１の電気絶縁部５は、電子部品７に馴染み、密着した状態で硬化する。中間基板４のビア（不図示）には銅ペーストが塗布されており、加圧および加熱による溶着で第１の基板２と第２の基板３とを電気的に接続する。第１の電気絶縁部５と第２の電気絶縁部６に形成された孔部（不図示）は、ビアの位置に合わせられる。このようにして第１の基板２と第１の基板３とが積層された積層基板１が得られる。

上述したように、積層基板１において、第１の電気絶縁部５にレーザーで形成される切断部１５により、第１の電気絶縁部５が実装された電子部品７の形状に馴染み、第１の基板２と第１の基板３との間の距離を一定かつ最短にすることができる。さらに、切断部１５は、積層方向Ａから見て第１の電気導通部１２に重なるが、第２の電気導通部１３には重ならないように形成されるので、第１の電気導通部１２と第２の電気導通部１３との電気的な短絡を防止することができる。

［第２実施形態］
図３に示されるように、基板上には複数の電子部品３０，３１，３２が並置される場合がある。複数の電子部品３０，３１，３２の第１の電気導通部３３，３４，３５は、第１の回路パターン４０の分岐部４０ａ，４０ｂ，４０ｃにそれぞれ電気的に接続されている。第１の電気導通部３３，３４，３５のそれぞれは同電位である。第２の電気導通部３６，３７，３８は、分岐部４０ａ，４０ｂ，４０ｃの下流に形成された分岐部４０ｄ，４０ｅ，４０ｆにそれぞれ電気的に接続されている。

複数の電子部品３０，３１，３２を覆う第１の電気絶縁部４５には、基板積層方向Ａから見て切断部４３がレーザーで形成される。切断部４３は、積層方向Ａから見て第１の電気導通部３３，３４，３５に重なるように形成された第１の切断部４３ａを有する。さらに、切断部４３は、積層方向Ａから見て第１の切断部に連続して複数の電子部品３０，３１，３２を囲むようにレーザーにより形成された第３の切断部４３ｂを有する。そして、切断部４３は、積層方向Ａから見て第２の電気導通部３６，３７，３８には重ならないように形成される。即ち、切断部４３は、複数の電子部品３０，３１，３２を囲むようにコの字形に形成される。

このような構成により、第１の電気絶縁部４５は、積層方向Ａから見て同電位の第１の電気導通部３３，３４，３５に重なり、電位が異なる第２の電気導通部３６，３７，３８には重ならないように形成される。そのため、第１の電気絶縁部４５は積層時に電子部品３０，３１，３２の形状に馴染むと共に、切断部４５を通じた第１の電気導通部３３，３４，３５と第２の電気導通部３６，３７，３８のそれぞれとの電気的な短絡を防止することができる。

［第３実施形態］
図４に示されるように、基板上に複数の電子部品６０，６１，６２が並置される場合において、第１の電気導通部６３，６４，６５は、電位が異なる第１の回路パターン５０ａ，５０ｂ，５０ｃにそれぞれ電気的に接続されている。第２の電気導通部６６，６７，６８は、第１の回路パターン５０ａ，５０ｂ，５０ｃの下流に形成された第２の回路パターン５０ｄ，５０ｅ，５０ｆにそれぞれ電気的に接続されている。

複数の電子部品６０，６１，６２を覆う第１の電気絶縁部５５には、基板積層方向Ａから見て切断部５３がレーザーで形成される。切断部５３は、積層方向Ａから見て第１の電気導通部６３，６４，６５に重なるように形成された第１の切断部５３ａを有する。ここで、第２実施形態の第１の切断部４３ａように積層方向Ａから見て第１の電気導通部６３，６４，６５に重なるように連続的に切断すると、電気的な短絡が発生する場合がある。そこで、第１の切断部５３ａは、複数の電子部品６０，６１，６２の間に不連続部５３ｃ，５３ｄを有するように形成される。さらに、切断部５３は、第１の切断部に連続して複数の電子部品６０，６１，６２を囲むようにレーザーにより形成された第４の切断部５３ｂを有する。そして、切断部５３は、積層方向Ａから見て第２の電気導通部６６，６７，６８上には重ならないように形成される。

即ち、切断部５３は、積層方向Ａから見て複数の電子部品６０，６１，６２を囲むようにコの字形に形成されるが、複数の電子部品６０，６１，６２の間に不連続部５３ｃ，５３ｄを有する。このような構成により、第１の電気絶縁部５５は、積層方向Ａから見て第１の電気導通部６３，６４，６５に重なり、電位が異なる第２の電気導通部６６，６７，６８には重ならないように形成される。さらに、切断部５３は、複数の電子部品６０，６１，６２の間に不連続部５３ｃ，５３ｄを有するように形成される。

これにより、第１の電気絶縁部５５は積層時に電子部品６０，６１，６２を覆う際に不連続部５３ｃ，５３ｄが破れると共に、破れによって形成されるコの字形の舌片５４が電子部品６０，６１，６２を覆って馴染む。この際、第１の切断部５３ａが第１の電気導通部６３，６４，６５に接触しても、不連続部５３ｃ，５３ｄがあるために各電気導通部６３，６４，６５間の電気的な短絡を防止することができる。

１…積層基板 ２…第１の基板 ２ａ…板 ３…第２の基板 ３ａ…板 ４…中間基板 ５…第１の電気絶縁部 ６…第２の電気絶縁部 ７…電子部品 ７ａ…第１の電極 ７ｂ…第２の電極 ８…第１の回路パターン ９…第２の回路パターン １０，１１…はんだ付け部 １２…電気導通部 １３…電気導通部 １５…切断部 １５ａ…第１の切断部 １５ｂ…第２の切断部 １６…舌片 ２０…切断部 ３０，３１，３２…電子部品 ３３，３４，３５…第１の電気導通部 ３６，３７，３８…第２の電気導通部 ４０…回路パターン ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…第１の分岐部 ４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ…第２の分岐部 ４３…切断部 ４３ａ…第１の切断部 ４３ｂ…第２の切断部 ４５…電気絶縁部 ４５…切断部 ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ…第１の回路パターン ５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ…第２の回路パターン ５３…切断部 ５３ａ…第１の切断部 ５３ｂ…第２の切断部 ５３ｃ，５３ｄ…不連続部 ５４…舌片 ５５…電気絶縁部 ６０，６１，６２…電子部品 ６３，６４，６５…電気導通部 ６６，６７，６８…電気導通部 Ａ…積層方向 Ｓ…貫通孔

Claims (1)

1. 第１の基板と、
   シート状のプリプレグと、
   板状の中間基板と、
   第２の基板と、
   をこの順に積層して成る積層基板であって、
   前記プリプレグと対向する前記第１の基板の実装面には、電子部品が表面実装されており、
   前記中間基板には、前記電子部品が挿入される貫通孔が形成されており、
   前記電子部品は、第１の電極と第２の電極を有し、
   前記プリプレグには、積層方向で見て前記電子部品の周囲に沿うように延びるコの字形の切断部が形成されており、
   前記切断部には、レーザー切断特有の焼き焦げが生じており、
   前記切断部は、前記積層方向において、前記電子部品の前記第１の電極と同電位となる部分には重なりつつも、前記電子部品の前記第２の電極と同電位となる部分には重ならないように形成されており、これにより前記電子部品の前記第１の電極と前記第２の電極が前記切断部を介して短絡することが防止される、
   積層基板。

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