JP6388097B2

JP6388097B2 - 部品内蔵基板の製造方法

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Publication number: JP6388097B2
Application number: JP2018518245A
Authority: JP
Inventors: 邦明用水
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2018-09-12
Anticipated expiration: 2037-05-11
Also published as: CN209314146U; US10709020B2; WO2017199825A1; US20190037702A1; JPWO2017199825A1

Description

本発明は、基板内に部品が実装された部品内蔵基板に関する。

特許文献１には、多層基板に部品が内蔵された部品内蔵基板が記載されている。特許文献１に記載の部品内蔵基板では、多層基板は、それぞれが熱可塑性樹脂からなる複数の樹脂層を積層してなる。

多層基板内には、多層基板を平面視して部品を囲む形状の枠状パターンが形成されている。枠状パターンは導体からなる。これにより、複数の樹脂層を積層して加熱プレスする際の樹脂の流動を抑制している。

国際公開第２０１２／０４６８２９号パンフレット

しかしながら、特許文献１に示すような枠状パターンを設けていても、樹脂の流動は生じる可能性がある。特に、多層基板に内蔵された状態において、部品における複数の樹脂層の積層方向の長さ（部品の高さ）が、部品における積層方向に直交する方向の長さ（部品の幅や長さ）よりも大きな場合、樹脂の流動の影響を受けやすく、部品が移動し易い。

部品が移動してしまうと、部品を所望の導体に接続できない、または部品が所望としない導体に接続する等の不良を起こす可能性がある。

したがって、本発明の目的は、部品における複数の樹脂層の積層方向の長さが部品における積層方向に直交する方向の長さよりも大きくても、部品の移動を抑制できる部品内蔵基板を提供することにある。

この発明の部品内蔵基板は、積層体と、第１部品および第２部品とを備える。積層体は、それぞれが熱可塑性からなる複数の樹脂層が積層されてなる。第１部品および第２部品とは、積層体にそれぞれ内蔵されている。第１部品の積層方向の長さは、第１部品の積層方向に直交する方向の長さよりも大きい。第１部品と第２部品とは、積層方向に直交する方向の第１方向において隣り合って配置され、第１方向から観て重なる位置に配置されている。第１方向における第１部品と第２部品との間隔は、第１部品の積層方向の長さよりも小さい。

この構成では、第１部品に対して、積層体の第１方向（積層方向に直交する方向）において、第１部品の積層方向の長さよりも小さな距離に、第２部品が近接して配置されていることで、樹脂が流動しても、第１部品は倒れ難い。

また、この発明の部品内蔵基板では、第１方向における第１部品と第２部品との間隔は、第２部品の積層方向の長さよりも小さいことが好ましい。

この構成では、樹脂が流動しても、第１部品のみでなく第２部品も倒れ難い。

また、この発明の部品内蔵基板では、次の構成であることが好ましい。部品内蔵基板は、積層体に内蔵され、第１方向から視て第１部品と重なる位置に配置された第３部品を備える。第３部品は、第１方向において、第１部品を基準に第２部品と反対側に配置されている。

この構成では、第１部品は、第１方向において、第２部品と第３部品とに挟まれているので、第１部品は、さらに倒れ難い。

また、この発明の部品内蔵基板では、次の構成であることが好ましい。部品内蔵基板は、積層体に内蔵された第４部品を備える。第４部品は、積層方向に直交する方向の第２方向において、第１部品に隣り合うように、かつ、第２方向から視て重なる位置に配置されている。第２方向における第１部品と第４部品との間隔は、第１部品の前記積層方向の長さよりも小さい。

この構成では、第１部品を基準として、直交する二方向に部品が近接して配置されるので、第１部品は、さらに倒れ難い。

また、この発明の部品内蔵基板の製造方法は、次の工程を有する。部品内蔵基板の製造方法は、それぞれが熱可塑性を有する複数の樹脂層における特定の樹脂層に、第１の部品内蔵用の貫通孔および第２の部品内蔵用の貫通孔を形成する工程を有する。部品内蔵基板の製造方法は、第１の部品内蔵用の貫通孔に第１部品を挿通させて配置し、第２の部品内蔵用の貫通孔に第２部品を挿通させて配置し、複数の樹脂層を積層する工程を有する。部品内蔵基板の製造方法は、複数の樹脂層の積層体を加熱プレスする工程を有する。第１の部品内蔵用の貫通孔と第２の部品内蔵用の貫通孔との間隔は、第１部品における複数の樹脂層の積層方向の長さよりも小さい。

この製造方法では、積層体の内部において、第１部品と第２部品とを近接した状態で、容易に配置できる。したがって、第１部品が倒れ難い部品内蔵基板の製造が容易になる。

また、この発明の部品内蔵基板の製造方法では、第１の部品内蔵用の貫通孔と第２の部品内蔵用の貫通孔との間隔は、第２部品における複数の樹脂層の積層方向の長さよりも小さいことが好ましい。

この製造方法では、第１部品と第２部品とがともに倒れ難い部品内蔵基板の製造が容易になる。

この発明によれば、部品における複数の樹脂層の積層方向の長さが部品における積層方向に直交する方向の長さよりも大きくても、部品の移動を抑制できる。

本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す側面断面図である。本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す分解状態の側面断面図である。本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板の外観斜視図である。本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法を示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態に係る部品内蔵基板の構成を示す側面断面図である。（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る部品内蔵基板の構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る部品内蔵基板の構成を示す平面図である。

本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す側面断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す分解状態の側面断面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板の外観斜視図である。なお、図３は、裏面側の外部導体および層間接続導体の図示を省略している。

図１、図２、図３に示すように、部品内蔵基板１０は、積層体２０、部品３１、部品３２、複数の外部導体４１１、４１２、４２１、４２２、および、複数の層間接続導体５１１、５１２、５２１、５２２を備える。部品３１と部品３２とが、それぞれ本発明の「第１部品」と「第２部品」とに対応する。

積層体２０は、複数の樹脂層２１、２２、２３、２４、２５を備える。複数の樹脂層２１、２２、２３、２４、２５は、熱可塑性樹脂からなる。複数の樹脂層２１、２２、２３、２４、２５は、例えば液晶ポリマを主成分としている。複数の樹脂層２１、２２、２３、２４、２５は、隣接する樹脂層の主面同士が当接する状態で、積層されている。複数の樹脂層２１、２２、２３、２４、２５が積層される方向が樹脂層の積層方向である。そして、この積層方向に直交する一方向が第１方向である。

複数の樹脂層２１、２２、２３、２４、２５を積層した状態で、加熱プレスを行うことによって、それぞれの樹脂が流動し、複数の樹脂層２１、２２、２３、２４、２５間が接着する。これにより、積層体２０が形成される。

部品３１は、部品本体３１０、および複数の端子導体３１１、３１２を備える。部品３１は、積層体２０よりも硬い。端子導体３１１と端子導体３１２は、樹脂層の積層方向に並んでいる。部品３１における樹脂層の積層方向の長さはＨ１である。部品３１における第１方向の長さはＷ１である。積層方向の長さＨ１は、第１方向の長さＷ１よりも大きい。

部品３２は、部品本体３２０、および複数の端子導体３２１、３２２を備える。部品３２は、積層体２０よりも硬い。端子導体３２１と端子導体３２２は、樹脂層の積層方向に並んでいる。部品３２における樹脂層の積層方向の長さはＨ２である。部品３２における第１方向の長さはＷ２である。積層方向の長さＨ２は、第１方向の長さＷ２よりも大きい。

部品３１と部品３２は、積層体２０の内部に配置されている。部品３１と部品３２とは、第１方向から視て重なる位置に配置されている。部品３１と部品３２とは、第１方向に沿って並んで配置されている。第１方向における部品３１と部品３２との間の距離はＤである。部品３１と部品３２との間の距離Ｄは、部品３１の積層方向の長さＨ１よりも小さい（Ｄ＜Ｈ１）。また、部品３１と部品３２との間の距離Ｄは、部品３２の積層方向の長さＨ２よりも小さい（Ｄ＜Ｈ２）。なお、部品３１における部品３２側と反対側の面と、部品３２における部品３１側と反対側の面との距離ＷＷは、部品３１の積層方向の長さＨ１および部品３２の積層方向の長さＨ２よりも大きい。

部品３１が単独で積層体の内部に配置された場合、積層方向の長さＨ１が第１方向の長さＷ１よりも大きいので、上述の加熱プレス時の樹脂の流動によって、部品３１は横転しし易い。しかしながら、本実施形態に示すように、部品３１と部品３２との間の距離Ｄが、部品３１の積層方向の長さＨ１よりも小さいこと、すなわち、第１方向において部品３１に近接して部品３２が配置され、第１方向から観て、部品３２が部品３１と重なる位置に配置されることによって、部品３１の横転を抑制でき、さらに、樹脂の流動による部品３１の移動も抑制できる。同様に、部品３１によって、部品３２の横転、および、部品３２の移動が抑制できる。

なお、本実施形態では、部品３１の積層方向の長さＨ１と部品３２の積層方向の長さＨ２が同じ（Ｈ１＝Ｈ２）となる例を示したが、部品３２が部品３１と第１方向から見て重なる位置に配置されていれば、部品３１の長さＨ１と部品３２の長さＨ２とが異なっていてもよい。例えば、部品３２の積層方向の長さＨ２が部品３１の積層方向の長さＨ１よりも小さくてもよい（Ｈ１＞Ｈ２）。そのとき、最低限Ｄ＜Ｈ１の関係を満たしていれば、部品３１の横転を抑制できる。さらに、Ｄ＜Ｈ２の関係も同時に満たすことで、部品３２の横転も同時に抑制できる。

さらに、部品３１における部品３２側と反対側の面と、部品３２における部品３１側と反対側の面との第１方向の距離ＷＷは、部品３１の積層方向の長さＨ１よりも大きいこと（ＷＷ＞Ｈ１）が好ましい。これにより、部品３１と部品３２とが近接配置されて移動し難くなった領域の形状は、積層方向の寸法よりも第１方向の寸法の方が大きくなる。これにより、積層および加熱プレス時における、この領域の変形および移動を抑制できる。

このように内蔵された部品３１の端子導体３１１は、層間接続導体５１１を介して、外部導体４１１に接続され、端子導体３１２は、層間接続導体５１２を介して、外部導体４１２に接続される。そして、上述のように、部品３１が横転および移動しないことによって、端子導体３１１は、層間接続導体５１１に確実に接続され、端子導体３１２は、層間接続導体５１２に確実に接続される。

同様に、部品３２の端子導体３２１は、層間接続導体５２１を介して、外部導体４２１に接続され、端子導体３２２は、層間接続導体５２２を介して、外部導体４２２に接続される。そして、上述のように、部品３２が横転および移動しないことによって、端子導体３２１は、層間接続導体５２１に確実に接続され、端子導体３２２は、層間接続導体５１２に確実に接続される。

なお、図示していないが、積層体２０の内部には、適宜導体パターンが形成されていてもよい。

このような構成からなる部品内蔵基板１０は、次に示すように製造される。図４は、本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法を示すフローチャートである。

まず、複数の樹脂層２１、２５をそれぞれに形成する複数の片面銅貼り樹脂シート、複数の樹脂層２２、２３、２４をそれぞれに形成する複数の樹脂シートを用意する。複数の樹脂層２１、２５をそれぞれに形成する複数の片面銅貼り樹脂シートに対してパターニング処理を行う（Ｓ１０１）。これにより、外部導体４１１および外部導体４１２が形成された樹脂シートと、外部導体４２１および外部導体４２２が形成された樹脂シートが製造される。これらの樹脂シートに対して、層間接続用の貫通孔を形成し、導電ペーストを充填する。

複数の樹脂層２２、２３、２４をそれぞれに形成する複数の樹脂シート（本発明の「特定の樹脂シート」に対応する。）に、それぞれ複数の貫通孔２２１、２２２を形成する（Ｓ１０２）。貫通孔２２１と貫通孔２２２は、第１方向に並んで配置されている。貫通孔２２１と貫通孔２２２との間隔は、上述の距離Ｄに略同じである。すなわち、貫通孔２２１と貫通孔２２２とは、部品３１の積層方向の長さＨ１よりも短い間隔で形成されている。貫通孔２２１が、本発明の「第１の部品内蔵用の貫通孔」に対応し、貫通孔２２２が、本発明の「第２の部品内蔵用の貫通孔」に対応する。なお、貫通孔２２１と貫通孔２２２とは、部品３１の積層方向の長さＨ１および部品３２の積層方向の長さＨ２の両方よりも短い間隔で形成されていると、さらに好ましい。

複数の樹脂層２２、２３、２４に形成された貫通孔２２１に、部品３１を挿通させ、複数の樹脂層２２、２３、２４に形成された貫通孔２２２に、部品３２を挿通した状態で、複数の樹脂層２１、２２、２３、２４、２５を積層する（Ｓ１０３）。

複数の樹脂層２１、２２、２３、２４、２５の積層体を加熱プレスする（Ｓ１０４）。この工程により、複数の樹脂層２１、２２、２３、２４、２５の樹脂が流動して、隣り合う樹脂層間が接着される。また、導電ペーストが固化して、複数の層間接続導体５１１、５１２、５１３、５１４が形成される。この際、上述のように、部品３１および部品３２が配置されているので、部品３１および部品３２が、樹脂の流動によって横転せず、殆ど移動もしない。また、本実施形態の製造方法を用いることによって、貫通孔２２１および貫通孔２２２を用いて、部品３１と部品３２とを、上述の位置関係に容易に配置できる。したがって、部品３１および部品３２の横転および移動が抑制される部品内蔵基板１０を、容易に製造できる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る部品内蔵基板について、図を参照して説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係る部品内蔵基板の構成を示す側面断面図である。

本実施形態に係る部品内蔵基板１０Ａは、積層体２０に内蔵される部品の個数および形状、配置において、第１の実施形態に係る部品内蔵基板１０と異なる。部品内蔵基板１０Ａの積層体２０の基本構成は、部品内蔵基板１０の積層体２０の基本構成と同じであり、説明は省略する。

部品３１は、第１の実施形態に係る部品３１と同じであり、説明は省略する。部品３１は、本発明の「第１部品」に対応する。

部品３３は、部品本体３３０、および複数の端子導体３３１、３３２を備える。部品３３は、積層体２０よりも硬い。複数の端子導体３３１、３３２は、部品本体３３０の裏面に配置されている。部品３３の高さはＨ３１である。端子導体３３１は、層間接続導体５３１を介して、外部導体４３１に接続されており、端子導体３３２は、層間接続導体５３２を介して、外部導体４３２に接続されている。部品３３は、本発明の「第２部品」に対応する。

部品３４は、部品本体３４０、および複数の端子導体３４１、３４２を備える。部品３４は、積層体２０よりも硬い。複数の端子導体３４１、３４２は、部品本体３４０の裏面に配置されている。部品３４の高さはＨ３２である。端子導体３４１は、層間接続導体５４１を介して、外部導体４４１に接続されており、端子導体３４２は、層間接続導体５４２を介して、外部導体４４２に接続されている。複数の外部導体４３１、４３２、４４１、４４２は、外部導体４１２と同じ面に形成されている。部品３４は、本発明の「第３部品」に対応する。

部品３３と部品３４とは、積層体２０に内蔵されている。部品３３と部品３４とは、積層体２０を第１方向から観て、部品３１と重なる位置に配置されている。部品３３と部品３４とは、積層体２０の第１方向において、部品３１を挟んで配置されている。言い換えると、第１方向において、部品３４は、部品３１を基準として、部品３３と反対側に配置されている。

第１方向における部品３１と部品３３との間の距離Ｄ１は、部品３１の積層方向の長さＨ１よりも小さい。第１方向における部品３１と部品３４との間の距離Ｄ２は、部品３１の積層方向の長さＨ１よりも小さい。

このような構成とすることによって、部品３１は、部品３３側にも、部品３４側にも横転し難く、移動し難い。これにより、樹脂の流動による部品３１の横転および移動をより確実に抑制できる。

なお、Ｄ１＜（Ｗ／Ｈ１）・Ｈ３１となるように、部品３１および部品３３を配置する。Ｗは、部品３１の第１方向の長さである。この構成とすることによって、樹脂の流動で部品３１が傾斜しても、部品３３が支えとなって横転が防止され、例えばセルフアライメント効果等によって、部品３１が元の位置に戻り易くなる。

同様に、Ｄ２＜（Ｗ／Ｈ１）・Ｈ３２となるように、部品３１および部品３４を配置する。Ｗは、部品３１の第１方向の長さである。この構成とすることによって、樹脂の流動で部品３１が傾斜しても、部品３４が支えとなって横転が防止され、例えばセルフアライメント効果等によって、部品３１が元の位置に戻り易くなる。

また、Ｄ１＜（Ｗ／Ｈ１）・Ｈ３１、Ｄ２＜（Ｗ／Ｈ１）・Ｈ３２に示す寸法の関係は、第１の実施形態に示すような部品が二つの場合にも適用できる。具体的に、第１の実施形態に適用すれば、Ｄ＜（Ｗ１／Ｈ１）・Ｈ２とすればよい。

次に、本発明の第３の実施形態に係る部品内蔵基板について、図を参照して説明する。図６（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る部品内蔵基板の構成を示す斜視図である。図６（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る部品内蔵基板の構成を示す平面図である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）では、積層体に内蔵される複数の部品の位置関係が分かり易くなるように、層間接続導体および外部導体の図示を省略しているが、複数の部品のそれぞれに対して、第１の実施形態と同様に、層間接続導体および外部導体は形成されている。

本実施形態に係る部品内蔵基板１０Ｂは、積層体２０に内蔵する複数の部品の個数および配置において、第１の実施形態に係る部品内蔵基板１０と異なる。部品内蔵基板１０Ｂの積層体２０の基本構成は、部品内蔵基板１０の積層体２０と同じであり、同じ箇所の説明は省略する。

部品内蔵基板１０Ｂは、複数の部品３１、３２、３５、３６を備える。複数の部品３１、３２、３５、３６は、同じ形状である。複数の部品３１、３２、３５、３６は、全てが同じ形状でなくてもよく、下記の位置関係に配置されていればよい。

部品３１と部品３２とは、第１方向に沿って並んで配置されている。部品３１と部品３５とは、第２方向（積層方向および第１方向に直交する方向）に沿って並んで配置されている。部品３５と部品３６とは、第１方向に沿って並んで配置されている。部品３２と部品３６とは、第２方向に沿って並んで配置されている。すなわち、複数の部品３１、３２、３５、３６は、平面視して二次元配列されている。複数の部品３１、３２、３５、３６は、第１方向または第２方向から視て、重なる位置に配置されている。具体的には、部品３１と部品３２とは第１方向から観て重なっており、部品３５と部品３６とは第１方向から観て重なっている。部品３１と部品３５とは第２方向から観て重なっており、部品３２と部品３６とは第２方向から観て重なっている。部品３１を本発明の「第１部品」に対応させると、部品３２は、本発明の「第２部品」に対応し、部品３５は、本発明の「第４部品」に対応する。部品３２を本発明の「第１部品」に対応させると、部品３１は、本発明の「第２部品」に対応し、部品３６は、本発明の「第４部品」に対応する。部品３５を本発明の「第１部品」に対応させると、部品３６は、本発明の「第２部品」に対応し、部品３１は、本発明の「第４部品」に対応する。部品３６を本発明の「第１部品」に対応させると、部品３５は、本発明の「第２部品」に対応し、部品３２は、本発明の「第４部品」に対応する。

第１方向における部品３１と部品３２との間の距離Ｄ１は、部品３１の積層方向の長さＨ１よりも小さい。第２方向における部品３１と部品３５との間の距離Ｄ２は、部品３１の積層方向の長さＨ１よりも小さい。

このような構成とすることによって、部品３１に対して、積層方向に直交する第１方向に近接して部品３２が配置され、第２方向に近接して部品３５が配置される。これにより、部品３１は、第１方向と第２方向との両方に横転し難く、移動し難い。同様に、部品３２、部品３５、部品３６も同様に、第１方向と第２方向との両方に横転し難く、移動し難い。

このように、本実施形態の部品内蔵基板１０Ｂの構成では、積層体２０に内蔵されている部品の移動をより確実に抑制できる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ：部品内蔵基板
２０：積層体
２１、２２、２３、２４、２５：樹脂層
３１、３２、３３、３４、３５、３６：部品
２２１、２２２：貫通孔
３１０、３２０、３３０、３４０：部品本体
３１１、３１２、３２１３２２、３３１、３３２、３４１、３４２：端子導体
４１１、４１２、４２１、４２２、４３１、４３２、４４１、４４２：外部導体
５１１、５１２、５２１、５２２、５３１、５３２、５４１、５４２：層間接続導体

Claims

それぞれが熱可塑性を有する複数の樹脂層における特定の樹脂層に、第１の部品内蔵用の貫通孔および第２の部品内蔵用の貫通孔を形成する工程と、
前記第１の部品内蔵用の貫通孔に第１部品を挿通させて配置し、前記第２の部品内蔵用の貫通孔に第２部品を挿通させて配置し、前記複数の樹脂層を積層する工程と、
前記複数の樹脂層の積層体を加熱プレスする工程と、を有し、
前記第１の部品内蔵用の貫通孔と前記第２の部品内蔵用の貫通孔との間隔は、前記第１部品における前記複数の樹脂層の積層方向の長さよりも小さい、
部品内蔵基板の製造方法。
前記第１の部品内蔵用の貫通孔と前記第２の部品内蔵用の貫通孔との間隔は、前記第２部品における前記複数の樹脂層の積層方向の長さよりも小さい、
請求項１に記載の部品内蔵基板の製造方法。