JP6804276B2 - 部品内蔵基板の製造方法および部品内蔵基板 - Google Patents

Description

本開示は、部品を内蔵する基板の製造方法およびその部品内蔵基板に関する。

基板に部品を内蔵する方法の１つとして、例えば特許文献１に示すような、以下の（１）〜（３）の手順を含むものが挙げられる。
（１）絶縁体および導体を含むコア基板の厚さ方向に部品収容部の通孔を形成後、コア基板の下側に部品の受けとなる粘着フィルムを張り付ける。
（２）通孔内の粘着フィルム上に部品を収容して仮固定する。次に、硬化性樹脂を通孔内に充填・硬化させ、部品を固定する。
（３）粘着フィルムを剥がし、余分な樹脂を研磨などにより除去する。

特開２００２−２０４０４５号公報

本開示の部品内蔵基板の製造方法は、絶縁体と絶縁体の表面に配置した導体に少なくとも１つ設けた間隙とを含むコア基板を形成し、コア基板の一方の面に、金属箔層と粘着フィルム層とを含む第１の金属箔付き粘着フィルムを、粘着フィルム層がコア基板の表面と接触するように貼付け、第１の金属箔付き粘着フィルムより、少なくとも１つの間隙の上部の金属箔層を除去し、コア基板の他方の面に、第２の金属箔付き粘着フィルムを粘着フィルム層がコア基板の表面と接触するように貼付け、コア基板の一方の面から、導体間の間隙に通孔を形成し、コア基板の他方に貼付けられた第２の金属箔付き粘着フィルムを剥離し、コア基板の他方に、第３の金属箔付き粘着フィルムを、粘着フィルム層がコア基板の表面と接触するように貼付け、通孔内に部品を収容し、樹脂を充填して硬化させ、第１の金属箔付き粘着フィルムの表面より突出した樹脂を除去し、第１および第３の金属箔付き粘着フィルムを剥離する。

本開示の部品内蔵基板は、絶縁体と絶縁体の表面に配置した導体に設けた間隙とを含むコア基板と、コア基板の導体間の間隙に形成された通孔と、通孔に収容された部品と、通孔内にて部品を固定する樹脂と、コア基板表面より突出した樹脂の突出部とを含む。

（ａ）は、本開示の一実施形態に係る部品内蔵基板を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ方向から見た通孔の部分拡大図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本開示の一実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法を示す説明図である。 （ｆ）〜（ｉ）は、本開示の一実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法を示す説明図である。

従来の製造方法を採用する場合、部品を固定するための樹脂が、部品および部品収容部（通孔）以外のコア基板表面の導体にも付着する。導体へ付着した樹脂を除去するためには、樹脂を研磨する必要があるが、従来の製造方法では、コア基板表面の樹脂の研磨を制御するような構造がない。そのため、コア基板表面の導体に付着した樹脂を過研磨してしまうことがある。さらに、通孔内にも研磨部材が入り込み、部品を過研磨することにより、部品電極の欠損や部品のクラックが発生することがある。

部品をコア基板内に収容する前に、コア基板の導体に回路（配線パターン）形成をする場合、樹脂の過研磨は、配線を削り断線を発生させる恐れがある。一方、樹脂を研磨しきれないと、コア基板表面に樹脂が残り、断線またはショートが発生してしまう。
部品をコア基板内に収容した後に、コア基板の導体に回路形成する場合、樹脂の過研磨は導体を削り、断線を発生させる恐れがある。一方、樹脂を研磨しきれないと、コア基板表面の導体上に付着した樹脂が、回路形成のレジストとなり不良の原因になる。例えば、サブトラクティブ法による回路形成の場合、エッチングを阻害し、近接する配線同士を誤って接続させ、ショートを発生させる。また、セミアディティブ法（ＭＳＡＰ含む）による回路形成の場合、配線間に余分に付着した樹脂が、電解パターンめっきを阻害し断線するか、めっきレジスト剥離後のフラッシュエッチングを阻害し、上記したようなショートを発生させる。
また、通孔をレーザで形成する場合、レーザが従来の粘着フィルムも貫通するため、レーザ加工機の加工テーブル上に加工屑が残ってしまうので、レーザ加工毎の加工テーブルの清掃が必要である。

本開示の部品内蔵基板の製造方法は、コア基板の一方の表面に、金属箔層と粘着フィルム層とを含む第１の金属箔付き粘着フィルムを貼付け、コア基板に設けた導体間の間隙の上部の金属箔層を除去して、コア基板の他方の面に第２の金属箔付き粘着フィルムを貼付け、部品収容部となる通孔を形成する。次に、第２の金属箔付き粘着フィルムを、通孔の加工屑と共に一旦除去した後、第３の金属箔付き粘着フィルムを貼付け、部品を収容し、樹脂を充填して硬化させ、余分な樹脂を除去し、両面の金属箔付き粘着フィルムを剥離する。
したがって、通孔への樹脂の充填時に、通孔以外のコア基板の一方の面（上面）には第１の金属箔付き粘着フィルムが貼り付けられている。そのため、コア基板表面へ樹脂の付着を防止することができる。また、樹脂の研磨において、コア基板表面の第１および第３の金属箔付き粘着フィルムが、研磨材が通孔に入り込むことを防止するので、部品（電極）の過研磨や部品クラックの発生を抑制することができる。さらに、第１の金属箔付き粘着フィルムの厚さ分だけ研磨面がコア基板の一方の表面に対して高くなるので、より過研磨を防止することができる。

コア基板の他方の面（下面）側に貼付けられた第２の金属箔付き粘着フィルムは、金属箔層がレーザの貫通を防ぐ。そのため、通孔形成時のレーザの加工屑が第２の金属箔付き粘着フィルム上に留まって、レーザ加工機の加工テーブルに残らず、レーザ加工毎の加工テーブルの清掃が不要になる。

本開示の一実施形態に係る部品内蔵基板を、図１（ａ）および（ｂ）に基づいて説明する。図１（ａ）に示すように、部品内蔵基板１０は、絶縁体１ａの両面に導体２が形成されたコア基板１と、導体２の間に少なくとも１つ設けられた通孔３０に充填された樹脂６で固定された部品５とを含む。コア基板１の一方には突出した樹脂６により突出部６０が形成される。

コア基板１を構成する絶縁体１ａとしては、絶縁性を有する素材（絶縁板）であれば特に限定されず、複数積層されていてもよい。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。絶縁性を有する素材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の絶縁性布材が挙げられる。補強材は２種以上を併用してもよい。さらに、絶縁性を有する素材には、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。

絶縁体１ａの少なくとも一方の表面（上面）には、導体２が少なくとも１つの間隙３を設けて配置される。この導体２には、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、ＭＳＡＰ(Modified Semi Additive Process)などの公知の工法により、回路（配線パターン）が形成される。この導体２としては例えば銅が挙げられる。コア基板１として銅箔付きの絶縁体を用いてもよい。コア基板１の両面の導体２に配線パターンを形成した場合、上下面の配線パターンを電気的に接続するビア（図示せず）を形成してもよい。このビアは内部が導体で充填されていてもよい。なお、間隙３の幅は部品５の大きさによって適宜決定するものなので、間隙３が複数設けられた場合、各間隙３の幅は同じでも異なっていてもよい。

コア基板１の導体２間に設けた間隙３のうち少なくとも１つには、上下面を貫通する通孔３０が形成される。通孔３０は例えばレーザ加工等によりコア基板１に設けた貫通孔であり、その内部には電極を備える部品５が収容され、部品５を固定する樹脂６が充填される。

部品５は部品内蔵基板１０の通孔３０内に収容される電子部品である。部品５は、少なくとも一方の端面または端面近傍に、配線パターンと電気的に接続される電極（図示せず）を備えている。部品５としては例えば、半導体ベアチップ、コンデンサ、抵抗器等が挙げられ、その電極は例えば銅であるのがよい。

樹脂６は、部品５を固定するために通孔３０内に充填されて使用される。このような樹脂６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。樹脂６は、例えばスクリーン印刷、ディスペンサなどの方法で通孔３０内に充填される。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る。樹脂６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。

通孔３０内に充填された樹脂６の一方には、コア基板１より突出する突出部６０が形成される。突出部６０の幅Ｗ２は、例えば図１（ｂ）に示すように、通孔３０の開口幅（間隙３の幅）Ｗ１よりも内側に形成される。突出部６０の高さは、特に限定されないが、後述する第１の金属箔付き粘着フィルム４ａの厚みと同じ程度になる。この突出部６０により部品を研磨から守るという効果がある。

次に、本開示に係る印刷配線板の製造方法の一実施形態を図２および図３を用いて説明する。この製造方法は、下記の工程（ｉ）〜（ｉｘ）を含む。ただし、上記した部材と同じ作用を有する部材には同符号を付して説明は省略する。
（ｉ）絶縁体の表面に配置した導体に少なくとも１つの間隙を設けて、コア基板を得る工程。
（ｉｉ）コア基板の一方の面に、金属箔層と粘着フィルム層とを含む第１の金属箔付き粘着フィルムを、粘着フィルム層がコア基板の表面と接触するように貼付ける工程
（ｉｉｉ）コア基板の一方の面の間隙の上部の金属箔層を除去する工程。
（ｉｖ）コア基板の他方の面に、第２の金属箔付き粘着フィルムを、粘着フィルム層がコア基板の表面と接触するように貼付ける工程。
（ｖ）金属箔層を除去したコア基板の一方の面から、レーザにより通孔を形成する工程。
（ｖｉ）第２の金属箔付き粘着フィルムを剥離する工程。
（ｖｉｉ）コア基板の他方の面に、第３の金属箔付き粘着フィルムを、粘着フィルム層がコア基板の表面と接触するように貼付ける工程。
（ｖｉｉｉ）通孔内に部品を収容し、樹脂を充填して固定する工程。
（ｉｘ）第１の金属箔付き粘着フィルム表面より突出した樹脂を除去し、第１および第３の金属箔付き粘着フィルムを剥離する工程。

まず、図２（ａ）に示すように、導体２を配置した絶縁板１ａの両面に少なくとも１つの間隙３を設けて、コア基板１を形成する。このとき、予め公知の方法で導体２に回路形成を行い、配線パターンを形成してもよい。このコア基板１は、さらに絶縁樹脂層（図示せず）および導体（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２（ｂ）に示すように、第１の金属箔付き粘着フィルム４ａをコア基板１の一方の面（上面）に、ラミネータなどで貼り付ける。第１の金属箔付き粘着フィルム４ａは、粘着フィルム層４１と金属箔層４２とを含む。粘着フィルム層４１は、コア基板１の表面に剥離可能に接着されるものであり、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどが用いられ、厚さは５μｍ程度であるのがよい。金属箔層４２は粘着フィルム層４１の一方に設けられるものであり、コア基板１より外面に露出する。この金属箔層４２としては、例えば銅箔などが用いられ、その厚さは１２μｍ以上であるのがよい。なお、後述する第２および第３の金属箔付き粘着フィルム４ｂ、４ｃは、第１の金属箔付き粘着フィルム４ａと同じ、粘着フィルム層４１と金属箔層４２とを含む構造、材質および厚さで形成されているのがよい。

次に、図２（ｃ）に示すように、コア基板１の間隙３の上部の第１の金属箔付き粘着フィルム４ａの金属箔層４２のみを除去する。除去の方法としては、例えばエッチングなどが用いられる。金属箔層４２が除去され開口した間隙３´は、例えば間隙３より内側に狭くなる。
次に、コア基板１の他方の面（下面）に第２の金属箔付き粘着フィルム４ｂを貼り付ける。第２の金属箔付き粘着フィルム４ｂは、第１の金属箔付き粘着フィルム４ａと同じものであるのがよい。なお、第２の金属箔付き粘着フィルム４ｂは、第１の金属箔付き粘着フィルム４ａと同時に貼り付けてもよい。

次に、図２（ｄ）に示すように、間隙３´にレーザＬを用いて、コア基板１を開口する。レーザＬは、絶縁体１ａおよび粘着フィルム層４１は貫通するが、金属箔層４２は貫通せずに止まるので、第２の金属箔付き粘着フィルム４ｂを貫通することはない。レーザＬは、例えばＣＯ₂レーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザなどが挙げられる。開口により発生する加工屑４３（絶縁体１ａや粘着フィルム層４１の加工屑）は、下面の第２の金属箔付き粘着フィルム４ｂ上に落ちる。

次に、図２（ｅ）に示すように、第２の金属箔付き粘着フィルム４ｂを加工屑４３ごと除去すると、コア基板１の表裏面を貫通する通孔３０が形成される。そのため、加工屑４３がレーザ加工機の加工テーブル上に残ることはない。通孔３０の開口幅は、第１の金属箔付き粘着フィルム４ａを貼付けている一方の面の間隙３´と同じになる。

次に、図３（ｆ）に示すように、第３の金属箔付き粘着フィルム４ｃを、コア基板１の他方の面から、少なくとも通孔３０の一端を閉じるように貼り付ける。第３の金属箔付き粘着フィルム４ｃが、例えば粘着フィルム（ＰＥＴフィルム）のみであった場合、後述する第１の金属箔付き粘着フィルム４ａの表面より突出した樹脂６の研磨工程が、研磨装置で基板の両面から行われると、金属箔層４２が無ければ過研磨を防ぐことが困難になる。

次に、図３（ｇ）に示すように、通孔３０内の第３の金属箔付き粘着フィルム４ｃの粘着フィルム層４１上に部品５を載置した後、樹脂６を通孔３０内に充填させ、硬化させる。樹脂６は、第１の金属箔付き粘着フィルム４ａの間隙３´から盛り上がった（突出した）状態で硬化する。

次に、図３（ｈ）に示すように、第１の金属箔付き粘着フィルム４ａの表面より突出して硬化した余分な樹脂６を、例えばバフなどの物理研磨を用いて除去する。このとき、金属箔付き粘着フィルム４ａの金属箔層４２により、導体２の過研磨を防ぐことができる。このとき、第１の金属箔付き粘着フィルム４ａの金属箔層４２の厚さが厚い程、研磨面がコア基板の一方の表面に対して高くなり、過研磨を防ぐことができる。

最後に、図３（ｉ）に示すように、第１および第３の金属箔付き粘着フィルム４ａ、４ｃを剥がすと、部品内蔵基板１０が形成される。この部品内蔵基板１０には、樹脂６から構成され、第１の金属箔付き粘着フィルム４ａの厚み分だけコア基板１の表面より突出する突出部６０が設けられる。また、突出部６０の幅３´は、通孔３０の開口幅と同じ（間隙３のよりも内側）に形成される。なお、導体２に配線パターンを未形成の場合に、この後、公知の方法を用いて導体２に配線パターンを形成してもよい。

本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改善または改良が可能である。例えば、図１に示す部品内蔵基板１０のコア基板１の表面に配線パターンやビアを含む絶縁層を複数積層してビルドアップ層を形成したビルドアップ構造や多層構造としてもよい。さらに、部品内蔵基板１０の表面にソルダーレジスト層を形成してもよい。また、コア基板１の上面と下面とは逆であってもよく、その場合、金属箔層４２を除去して間隙３´を開口するのは第２の金属箔付き粘着フィルム４ｂ側となってもよい。

１ コア基板
１ａ 絶縁体
２ 導体
３、３´ 間隙
３０ 通孔
４ａ 第１の金属箔付き粘着フィルム
４ｂ 第２の金属箔付き粘着フィルム
４ｃ 第３の金属箔付き粘着フィルム
４１ 粘着フィルム層
４２ 金属箔層
４３ 加工屑
５ 部品
６ 樹脂
６０ 突出部
１０ 部品内蔵基板
Ｗ１、Ｗ２ 幅

Claims (3)

1. 絶縁体の両面のそれぞれ対向する位置に、間隙を配置した第１導体および第２導体を設けたコア基板を形成する工程、
   前記絶縁体および前記第１導体の表面である、前記コア基板の一方の面に、第１金属箔層と第１粘着フィルム層とを含む第１の金属箔付き粘着フィルムのうち、前記第１粘着フィルム層が接触するように貼付ける工程、
   前記第１の金属箔付き粘着フィルムより、前記間隙の上部の前記第１金属箔層を除去する工程、
   前記絶縁体および前記第２導体の表面である、前記コア基板の他方の面に、第２金属箔層と第２粘着フィルム層とを含む第２の金属箔付き粘着フィルムのうち、前記第２粘着フィルム層が接触するように貼付ける工程、
   前記間隙の上部に位置する前記第１粘着フィルム層、前記絶縁体、前記間隙の下部に位置する前記第２粘着フィルム層を貫く通孔を形成する工程、
   前記コア基板の前記他方の面に貼付けられた前記第２の金属箔付き粘着フィルムを剥離する工程、
   露出した前記第２導体の表面に、第３金属箔層と第３粘着フィルム層とを含む第３の金属箔付き粘着フィルムのうち、前記第３粘着フィルム層が接触するように貼付ける工程、
   前記通孔内に部品を収容し、樹脂を充填して硬化させる工程、
   前記第１の金属箔付き粘着フィルムの表面より突出した樹脂を除去した後、前記第１の金属箔付き粘着フィルムおよび前記第３の金属箔付き粘着フィルムを剥離する工程、
   を具備することを特徴とする部品内蔵基板の製造方法。
2. 前記部品は、前記第３粘着フィルム層に接するように設置する請求項１に記載の部品内蔵基板の製造方法。
3. 絶縁体と、該絶縁体の両面にそれぞれ配置され、該両面の間のそれぞれ対向する位置に間隙を有する第１導体および第２導体とを備えたコア基板と、
   該コア基板における前記絶縁体の前記両面にそれぞれ配置された前記第１導体および前記第２導体の間で、前記間隙から前記絶縁体を厚み方向に貫通する通孔と、
   該通孔に収容された部品と、
   前記通孔内にて前記部品を固定する樹脂と、
   前記コア基板の表面より突出した樹脂の突出部と、
   を含み、
   前記部品は、前記第２導体の、前記絶縁体とは反対側となるおもて面と面一となるように配置されていることを特徴とする部品内蔵基板。
   

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