JP6751592B2

JP6751592B2 - 印刷配線板およびその製造方法

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Publication number: JP6751592B2
Application number: JP2016106682A
Authority: JP
Inventors: 豊秋元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2020-09-09
Anticipated expiration: 2036-05-27
Also published as: JP2017212409A

Description

本開示は、部品を内蔵する印刷配線板およびその製造方法に関する。

従来、部品を内蔵する印刷配線板では、内蔵する部品（電気素子）を底面基準で水平搭載し、部品の電極と印刷配線板の回路（配線導体）とは、ビアを介して電気的に接続している（特許文献１参照）。

特開２０１２−８９５６８号公報

本開示の印刷配線板は、部品収容部を有するコア基板と、部品収容部に収容された、電極を有する部品と、コア基板の上下面に積層された絶縁樹脂層と、絶縁樹脂層に形成された、部品の電極に接続するためのビアとを備え、部品の一方の端面と他方の端面との高さ位置がずれるように、部品が傾斜状態で部品収容部に収容されており、電極が、部品の少なくとも一方の端面および端面近傍に形成される。

本開示の印刷配線板の製造方法は、部品収容部を有するコア基板に、電極が少なくとも一方の端面および端面近傍に形成された部品を、一方の端面と他方の端面との高さ位置がずれるように、傾斜状態で部品収容部に収容し、コア基板の上下面に絶縁樹脂層を積層し、絶縁樹脂層に、部品の電極に接続するためのビアを形成する。

本開示の印刷配線板の一実施形態の断面図である。（ａ）〜（ｃ）は本開示の印刷配線板において、それぞれ異なる傾斜角度で部品を内蔵した正面図である。（ａ）〜（ｃ）は図２に示す印刷配線板のそれぞれの上面図である。本開示の印刷配線板の別の実施形態の断面図である。（ａ）〜（ｆ）は本開示の配線板の製造法の実施形態を示す工程図である。

本開示の印刷配線板の一実施形態を図１に基づいて説明する。図１に示すように、印刷配線板１００は、絶縁板１ａの少なくとも一方の表面に配線パターン２を形成したコア基板１と、このコア基板１を開口して設けた部品収容部３と、この部品収容部３に収容された電極５１を有する部品５と、コア基板１の上下面に積層された絶縁樹脂層６と、この絶縁樹脂層６に形成された、部品５の電極５１に接続するためのビア４とを備えており、部品５の一方の端面５ａと他方の端面５ｂとの高さ位置がずれるように、部品５が傾斜状態で部品収容部３に収容されており、電極５１が、部品５の少なくとも一方の端面および端面近傍に形成されるものである。

コア基板１は、絶縁板１ａとその少なくとも一方の面に形成された配線パターン２とからなる。このコア基板１を開口して部品収容部３が設けられ、部品５が傾斜して収容される。また、このコア基板１の少なくとも一方の表面には絶縁樹脂層６が積層される。

絶縁板１ａは、絶縁性を有する素材で形成されていれば特に限定されない。このような絶縁性を有する素材としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂などの有機樹脂などが挙げられる。これらの有機樹脂は２種以上を混合して用いてもよい。絶縁板１ａとして有機樹脂を使用する場合、有機樹脂に補強材を配合して使用するのが好ましい。補強材としては、例えば、ガラス繊維、ガラス不織布、アラミド不織布、アラミド繊維、ポリエステル繊維などが挙げられる。これらの補強材は２種以上を併用してもよい。絶縁板１ａは、好ましくはガラス繊維などのガラス材入り有機樹脂から形成される。さらに、絶縁板１ａには、シリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、ガラス、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機充填材が含まれていてもよい。

部品収容部３は、レーザ加工または金型加工などによりコア基板１を開口して設けられる。部品収容部３の開口幅は特に限定されないが、部品収容部３の両端に部品５の両端が接触して破損することを防ぐために、部品５の幅より長めに設けられるのがよく、部品収容部３の端部と部品５の端部の距離は、片側につき２０〜８０μｍ程度あるのがよい。
なお、図１に示す実施形態では、部品収容部３の底面は非貫通に形成されるが、後述するように部品収容部３の底面の一部に開口部３２を設けてもよい。

部品５は、部品収容部３に収容されるチップ部品である。この部品５は、少なくとも一方の端面および端面近傍に備えた電極５１で、コア基板１の表面に設けたビア４と電気的に接続する。この部品５としては、例えば０６０３（０．６ｍｍ×０．３ｍｍ）、０４０２（０．４ｍｍ×０．２ｍｍ）などのサイズのチップ部品が挙げられるが、電極５１の幅がビア受けランド径よりも狭いものならば適用できる。具体的には、ビア受けランド径が小さい（φ０．１５ｍｍ未満）のものは面積が少なく接続困難となる。水平実装では小型部品の電極幅は狭く（０．１５ｍｍ未満）、この電極をビア受けに使用する内蔵基板では、狭い幅の電極は適用困難となる。しかし、部品を傾斜させることで水平投影面積を広くし必要接続幅を満足できる部品は適用対象となる。

部品５は、電極５１を有する一方の端面５ａと他方の端面５ｂとの高さ位置がずれるように、傾斜状態で部品収容部３に収容される。図２（ａ）〜（ｃ）および図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ０４０２サイズの部品５を部品収容部内にて０度、１０度、２０度に傾斜させたものである。例えば、図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、一方の端面５ａと他方の端面５ｂとの傾斜角度が０度の場合、部品５は部品収容部内に水平搭載されており、その電極幅５０ａは、０．１０ｍｍである。また、図２（ｂ）および図３（ｂ）に示すように傾斜角度が１０度の場合、電極幅５０ｂは０．１３ｍｍとなり、図２（ｃ）および図３（ｃ）に示すように傾斜角度が２０度の場合、電極幅５０ｃは０．１６ｍｍとなる。このように、部品５を傾斜させて搭載すれば、見かけ上の電極幅は広くなるものの、部品５の見かけ上の高さＨ´は、本来の部品５の高さＨよりも高くなる。そのため、水平に搭載するよりもコア基板１を厚くする必要がある。このコア基板１の厚みは部品５を水平搭載したときの１．５倍以下であるのがよく、部品５の一方の端面５ａと他方の端面５ｂとの傾斜角度はコア基板１の表面（水平面）に対して、２０度以下であるのがよく、部品５の端面近傍に形成されている電極５１の幅（電極幅５０）が０．１５ｍｍを満足するのがよい。なお、電極幅とは部品５の端面および端面近傍の電極の幅の合計を指す。

部品５を傾斜させる手段は特に限定されないが、部品収容部３の底面を傾斜させて傾斜面３１を設けるのがよい。この傾斜面３１を予め部品収容部３に設けておくと、部品５を容易に傾斜させることができる。この傾斜面３１の形成方法としては、例えば、コア基板１を切除して部品収容部３を形成するときに、コア基板１の一部を切除せずに残して形成する方法などが挙げられる。なお、図１に示す実施形態では傾斜面３１は、部品収容部３の底面の一部に設けられているが、底面の全面に設けられてもよい。

また、この傾斜面３１における部品５との接地面には、ＤＡＦ（Die Attach Film）などの粘着フィルムや接着剤などを設けて、部品５を収容時に仮固定してもよい。この傾斜面３１の代わりに、部品収容部３を形成した後に、部品５を傾斜させて支持する突起部（図示せず）を設置してもよい。

部品５は、部品収容部３の内周面との間隙部に絶縁性の部品固定樹脂９が充填されて、固定されている。部品固定樹脂９を充填する方法としては、例えば、スクリーン印刷、ディスペンサなどの方法が挙げられる。部品固定樹脂９は充填後、熱硬化樹脂であれば高温槽で熱硬化させ、紫外線硬化型樹脂であれば紫外線照射によって硬化させればよい。
この部品固定樹脂９としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂などが挙げられる。これらの中でも、エポキシ樹脂またはエポキシ樹脂と他の樹脂との混合樹脂が好ましい。部品固定樹脂９には、さらにシリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、ガラス、炭酸カルシウム、酸化チタンなどのフィラーが含まれていてもよい。

コア基板１の少なくとも一方の表面には絶縁樹脂層６が積層され、部品５の上下面および端部側面の電極５１と導通するビア４が設けられる。この絶縁樹脂層６を形成する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、フェノール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ケイ素樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は２種以上を混合してもよい。絶縁樹脂層６を形成する樹脂には、上述の補強材や無機充填材、フェノール樹脂やメタクリル樹脂からなる有機充填材が含まれていてもよい。また、部品固定樹脂９と絶縁樹脂層６を形成する樹脂は同じであってもよい。

図１に示す印刷配線板１００では、絶縁樹脂層６および配線パターン２はコア基板１の両面にそれぞれ１層ずつ形成されているが、これに限定されない。例えば絶縁樹脂層６および配線パターン２を交互に設けて多層のビルドアップ層としてもよい。またビア４も層数に応じて設けてもよい。

（別の実施形態）
本開示の別の実施形態を図４に基づいて説明する。なお、印刷配線板１００と同じ部材には同符号を付して説明は省略する。図４に示す印刷配線板１００´は、コア基板１に設けた部品収容部３の底面の一部に開口部３２が設けられている。この開口部３２には、部品５を収容時に、コア基板１の底面側から粘着剤層を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどを一旦貼付ければ、部品５が落下することはない。開口部３２を設けると開口部３２を設けない場合よりも部品５の端部をコア基板１の表面（底面）により近づけることができる。そのため、部品収容部３の底面の厚みの分だけ、コア基板１の厚みを小さくすることができる。

次に、図５（ａ）〜（ｆ）を用いて、本開示の印刷配線板の製造方法の一実施形態を説明する。なお、各部材の説明は上述した通りであるので省略する。

本開示の印刷配線板の製造方法は、例えば、次のように製造される。まず、絶縁板１ａの少なくとも一方の表面に配線パターン２が形成されたコア基板１を形成し、このコア基板１を開口して部品収容部３を形成する。次に、部品収容部３に、少なくとも一方の端面および端面近傍に電極５１を形成した部品５を、一方の端面と他方の端面との高さ位置がずれるように傾斜状態で収容する。次に、コア基板１の上下面に絶縁樹脂層６を積層し、絶縁樹脂層６に、部品５の電極５１と接続するビア４を形成する。以下、詳細に説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、絶縁板１ａの表面に公知の方法で回路形成を行い、配線パターン２を形成して、コア基板１を形成する。なお、このコア基板１は、さらに絶縁樹脂層（図示せず）および配線パターンを積層し、熱プレスすることにより、多層構造としてもよい。また、コア基板１の表裏面を電気的に接続するビア（図示せず）を設けてもよい。

次に、図５（ｂ）に示すように、コア基板１を開口して部品収容部３を形成する。この部品収容部３は、例えばＣＯ₂レーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザなどのレーザ加工によって形成してもよいし、金型加工、ドリル加工などで形成することもできる。このとき、部品収容部３の底面の一部を切削せずに残すことにより、部品５を傾斜させるための傾斜面３１を設けてもよい。
また、部品収容部３の底面において、傾斜状態の部品５の高さが低い方の端面との接地面に開口部３２を設けてもよい。この開口部３２は、コア基板１に部品収容部３を開口する際、底面を部分的に貫通させて開口するのがよい。

次に、図５（ｃ）に示すように、コア基板１（部品収容部３）の下部から開口部３２を塞いで部品５を落下させないよう、粘着剤層を上向きにしたＰＥＴフィルムなどの剥離フィルム３０を貼り付けた後、部品５を部品収容部３内に収容する。部品５を収容する時には、一方の端面が剥離フィルム３０に接着するように仮置きし、その後、部品５の傾斜状態が任意の位置となるように微調整すればよい。剥離フィルム３０には粘着性があるため、微調整後の部品５の位置は維持できる。このとき、部品５の一方の端面および端面近傍に形成された電極５１と部品収容部３の周縁部との間には間隙を設け、且つ傾斜した部品５の高さの高い方の電極が、部品収容部３の上方から突出しないように収容する。
この剥離フィルム３０は、ＰＥＴフィルムの代わりに、繰り返し使用できるＭａｇｉＣａｒｒｉｅｒ（（株）京写製）、ｆｌｅｘＣａｒｒｉｅｒ（（株）ユー・エム・アイ）などを使用してもよい。なお、部品収容部３に開口部３２を設けない場合、剥離フィルム３０は必要ない。

次に、図５（ｄ）に示すように、部品収容部３内に部品固定樹脂９を充填し、部品固定樹脂９が熱硬化樹脂であれば高温槽で熱硬化させ、紫外線硬化型樹脂であれば紫外線照射によって硬化させる。部品固定樹脂９が硬化した後、部品収容部３の底面に貼り付けた剥離フィルム３０を剥離する。さらに、部品収容部３の上面など余計な箇所に付着し硬化した部品固定樹脂９をバフ等の物理研磨を行って除去する。

次に、図５（ｅ）に示すように、コア基板１の表面に絶縁樹脂層６を積層し、部品５の電極５１との接続のためにビア下穴４ａを形成する。ビア下穴４ａのうち、コア基板１の底面に形成するものは、開口部３２上から形成するのがよい。このビア下穴４ａはレーザ加工などによって形成され、必要に応じてデスミア処理や粗面化処理を行う。

最後に、図５（ｆ）に示すように、ビア下穴４ａに銅めっきを形成し、ビア４を得て、本開示の印刷配線板１００´が得られる。この後、さらに絶縁樹脂層６の表面の所定の位置にソルダーレジスト（図示せず）を形成してもよい。

以上、詳細に説明したように、本開示によれば、印刷配線板において、コア基板に設けた部品収容部に部品を傾斜して収容している。そのため、従来、レーザビア位置ズレや、通常のはんだ実装の場合のセルフアライメント効果がないことによる内蔵部品搭載ズレなどを考慮した場合に、ビアと電極がずれて、接続する面積を確保できず、接続信頼性を保てなかった印刷配線板と比べて、本開示の印刷配線板は、例えば０４０２サイズなど電極幅が狭い部品であっても、ビアとの接続信頼性を確保することができる。

１コア基板
１ａ絶縁板
２配線パターン
３部品収容部
４ビア
４ａビア下穴
５部品
６絶縁樹脂層
９部品固定樹脂
３０剥離フィルム
３１傾斜面
３２開口部
５０電極幅
５１電極
１００，１００´ 印刷配線板

Claims

部品収容部を有し、ガラス繊維入り有機樹脂によって構成されるコア基板と、
部品収容部に収容された、電極を有する部品と、
コア基板の上下面に積層された絶縁樹脂層と、
絶縁樹脂層に形成された、部品の電極に接続するためのビアと、
を備え、
前記コア基板は、前記部品収容部における前記部品の接地面が傾斜面となる部分を前記上下面のうちの一方の表面側に有しており、
前記部品の一方の端面と他方の端面との高さ位置がずれるように、前記部品が前記傾斜面に沿った状態で前記部品収容部に収容されており、
該部品収容部の内周面との間隙部にフィラーを含む部品固定樹脂が充填されており、
前記電極が、前記部品の少なくとも一方の端面および端面近傍に形成され、前記ビアは、前記電極の端面および端面近傍の両方に接続している印刷配線板。
前記部品の前記端面近傍に形成されている電極が、０．１５ｍｍ以下の幅を有する請求項１に記載の印刷配線板。
前記部品が、前記コア基板の前記表面に対して２０度以下の傾斜角度を有するように、前記部品収容部に収容されている請求項１または２に記載の印刷配線板。
部品の接地面が傾斜面となる部分を一方の表面側に備え、
前記傾斜面を前記部品の前記接地面とする部品収容部を有し、ガラス繊維入り有機樹脂によって形成されたコア基板に、電極が少なくとも一方の端面および端面近傍に形成された部品を、一方の端面と他方の端面との高さ位置がずれるように、前記傾斜面に沿うように前記部品収容部に収容し、
該部品収容部の内周面との間隙部にフィラーを含む部品固定樹脂を充填し、
前記コア基板の上下面に絶縁樹脂層を積層し、
該絶縁樹脂層に、前記部品の前記電極の端面および端面近傍の両方に接続するためのビアを形成することを特徴とする印刷配線板の製造方法。
前記部分のうち、前記表面から前記接地面までの高さが低い方に開口部を形成する請求項４に記載の印刷配線板の製造方法。