JP6885422B2 - 樹脂基板および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、複数の樹脂シートが積層された樹脂基板および電子機器に関する。

現在、電子部品には各種の樹脂基板が用いられている。特許文献１の樹脂基板は、複数の樹脂シートを積層してなる。複数の樹脂シートには、導体パターンが形成されている。この構成によって、樹脂基板の複数の層に導体パターンが配置される。

異なる層に配置された導体パターンは、層間接続導体によって接続されている。この構成によって、複数の層の導体パターンは導通している。

特許第５６６０４６２号明細書

従来の樹脂基板は、次に示す課題を有している。図７は、従来の樹脂基板の課題を説明するための側面図である。

樹脂基板１０Ｐは、長尺状の外形を有する平板である。樹脂基板１０Ｐの裏面１２には、外部接続導体２０１，２０２が形成されている。外部接続導体２０１は、長さ方向における一方端に形成されている。外部接続導体２０２は、長さ方向における他方端に形成されている。

この樹脂基板１０Ｐでは、樹脂基板１０Ｐの厚み方向において、表面１１側の複数層における導体パターンの密度は、裏面１２側の複数層における導体パターンの密度よりも低い。

このような樹脂基板１０Ｐをプリント配線板９０に表面実装する場合、外部接続導体２０１，２０２を、プリント配線板９０のランド導体９０１，９０２にそれぞれはんだ４００で接合する。しかしながら、表面１１側の導体パターンの密度が裏面側の導体パターンの密度よりも低いと、図７に示すように、表面実装のリフロー時の熱履歴等によって、樹脂基板１０Ｐは、表面１１側が収縮して反ってしまう。このため、例えば、図７に示すように、外部接続導体２０１をランド導体９０１に接合できていても、外部接続導体２０２をランド導体９０２に接合できないという実装不良を生じてしまうことがある。特に、図７に示すように、樹脂基板１０Ｐが長尺状であり、長さ方向の両端に外部接続導体２０１，２０２が配置されている場合、反りの影響が大きくなり、実装不良がさらに生じ易くなってしまう。

本発明の目的は、熱履歴等による反りを抑制できる樹脂基板を提供することにある。

この発明は、平面状の導体パターンが形成された複数の樹脂シートを備え、該樹脂シートを含む複数の樹脂シートが積層された長尺状の外形を有する樹脂基板に関し、次の特徴を有する。樹脂基板は、積層方向の他方端よりも一方端側に近い樹脂シートによって構成される第１部分と、複数の樹脂シートにおける積層方向の一方端よりも他方端側に近い樹脂シートによって構成される第２部分と、を備える。第１部分の体積に対する第１部分の導体パターンの密度は、第２部分の体積に対する第２部分の導体パターンの密度よりも低い。第１部分に形成される第１層間接続導体の径の平均は、第２部分に形成される第２層間接続導体の径の平均よりも大きい。

この構成では、樹脂基板の厚み方向に並ぶ第１部分と第２部分と平面状の導体パターンの疎密差が、第１層間接続導体の径の大きさと第２層間接続導体の径の大きさとの差によって軽減される。また、この構成では、本願発明の構成の反りに対する抑制作用がより効果的になる。

また、この発明の樹脂基板では、次の構成であることが好ましい。第１部分の導体パターンおよび第１層間接続導体からなる導体の第１部分の体積に対する密度を基準として、第２部分の導体パターンおよび第２層間接続導体からなる導体の第２部分の体積に対する密度の比は、０．５以上１．０以下である。

この構成では、第１部分と第２部分との密度の差が抑えられ、反りをさらに抑制し易い。

また、この発明の樹脂基板では、複数の樹脂シートは、熱可塑性樹脂であってもよい。この構成では、複数の樹脂シートから樹脂基板が容易に形成される。

この発明によれば、熱履歴等による樹脂基板の反りを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る樹脂基板の分解断面図である。 本発明の実施形態に係る樹脂基板の断面図である。 本発明の実施形態に係る樹脂基板の外観斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施形態に係る樹脂基板の層間接続導体の形状を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る樹脂基板の製造工程を示すフローチャートである。 （Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施形態に係る樹脂基板の製造途中の形状を示す分解断面図である。 従来の樹脂基板の課題を説明するための側面図である。

本発明の実施形態に係る樹脂基板について、図を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る樹脂基板の分解断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る樹脂基板の断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る樹脂基板の外観斜視図である。図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る樹脂基板の層間接続導体の形状を示す拡大断面図である。なお、図１、図２、図４は、樹脂基板の厚みを強調して記載している。

図１、図２、図３に示すように、樹脂基板１０は平板である。樹脂基板１０の長さ方向の寸法は、幅方向の寸法よりも大幅に長い。言い換えれば、樹脂基板１０は長さ方向を長手方向としている。そして、樹脂基板１０は長尺状の外形の平板である。なお、本実施形態の構成は、長さ方向が幅方向よりも長く、且つ、長さ方向の寸法が所定値以上である樹脂基板に有効である。例えば、長さ方向の寸法が幅方向の寸法の約２倍以上である場合に、より有効である。

樹脂基板１０は、本体１００、外部接続導体２０１，２０２、導体パターン２１０，２２０、層間接続導体３１０，３２０を備える。外部接続導体２０１は、樹脂基板１０における長さ方向の一方端に形成されている。外部接続導体２０２は、樹脂基板１０における長さ方向の他方端に形成されている。外部接続導体２０１，２０２は、樹脂基板１０の裏面１２に形成されている。

本体１００は、複数の樹脂シート１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６（以下、１０１−１０６と記載する。）を備える。本体１００は、樹脂シート１０１−１０６の積層体である。樹脂シート１０１−１０６は、略同じ厚みである。樹脂シート１０１−１０６は、同じ材料からなり、熱可塑性樹脂からなる。

図１に示すように、樹脂シート１０１，１０２，１０３には、平面状の導体パターン２１０がそれぞれ形成されている。導体パターン２１０は、導電性の高い材料、例えば、銅箔からなる。樹脂シート１０１，１０２，１０３には、層間接続導体３１０がそれぞれ形成されている。層間接続導体３１０は、本発明の「第１層間接続導体」に相当する。層間接続導体３１０は、導電ペーストを固化したものである。導電ペーストは、金属粉、有機溶剤等を混練したものであり。樹脂シート１０１の導体パターン２１０と樹脂シート１０２の導体パターン２１０は、樹脂シート１０１の層間接続導体３１０によって接続されている。樹脂シート１０２の導体パターン２１０と、樹脂シート１０３の導体パターン２１０は、樹脂シート１０２，１０３の層間接続導体３１０によって接続されている。

樹脂シート１０４，１０５には、平面状の導体パターン２２０がそれぞれ形成されている。導体パターン２２０は、導体パターン２１０と同様に、導電性の高い材料、例えば、銅箔からなる。樹脂シート１０５には、層間接続導体３２０が形成されている。層間接続導体３２０は、本発明の「第２層間接続導体」に相当する。層間接続導体３２０は、層間接続導体３１０と同様に、導電ペーストを固化したものである。樹脂シート１０４の導体パターン２２０と樹脂シート１０５の導体パターン２２０は、樹脂シート１０５の層間接続導体３２０によって接続されている。

樹脂シート１０６には、外部接続導体２０１，２０２が形成されている。外部接続導体２０１，２０２は、導体パターン２１０，２２０と同様に、導電性の高い材料、例えば、銅箔からなる。樹脂シート１０６には、層間接続導体３２０が形成されている。樹脂シート１０６に形成された層間接続導体３２０は、導電ペーストを固化したものである。

これらの導体パターン２１０，２２０、層間接続導体３１０，３２０を適宜形成することによって、樹脂基板１０に電気回路が構成されている。この電気回路は、一方の入出力端子が外部接続導体２０１であり、他方の入出力端子が外部接続導体２０２である。

このような構成において、図１、図２に示すように、樹脂基板１０は、積層方向（厚み方向）に沿って、樹脂シート１０１，１０２，１０３からなる第１部分Ｐ０１と、樹脂シート１０４，１０５，１０６からなる第２部分Ｐ０２とを備える。第１部分Ｐ０１は、積層方向の裏面１２側の端面よりも表面１１側の端面に近い樹脂シートによって構成される部分であり、第２部分Ｐ０２は、積層方向の表面１１側の端面よりも裏面１２側の端面に近い樹脂シートによって構成される部分である。すなわち、樹脂基板１０において、表面１１側（積層方向の一方端側）から裏面１２側（積層方向の他方端側）に向かって、第１部分Ｐ０１、第２部分Ｐ０２の順に配置されている。

第１部分Ｐ０１における導体パターン２１０の密度は、第２部分Ｐ０２における導体パターン２２０の密度よりも低い。すなわち、第１部分Ｐ０１の体積に対する第１部分Ｐ０１の導体パターン２１０の密度は、第２部分Ｐ０２の体積に対する第２部分Ｐ０２の導体パターン２１０の密度よりも低い。

一方、図４に示すように、第１部分Ｐ０１における層間接続導体３１０の径φ１０は、第２部分Ｐ０２における層間接続導体３２０の径φ２０よりも大きい。すなわち、φ１０＞φ２０の関係にある。なお、ここで、層間接続導体３１０，３２０は、図４に示すように、一般的にすり鉢状である。したがって、厚み方向に沿って、層間接続導体３１０，３２０の径は変化する。このような場合、層間接続導体３１０，３２０の径とは、層間接続導体３１０，３２０の厚み方向の中間位置の径を示す。

なお、第１部分Ｐ０１における全ての層間接続導体３１０の径を、第２部分Ｐ０２における全ての層間接続導体３２０の径よりも大きくしなくてもよい。例えば、第１部分Ｐ０１における全ての層間接続導体の径が一定でなく、第２部分Ｐ０２における全ての層間接続導体の径が一定でない場合もある。この場合、第１部分Ｐ０１における全ての層間接続導体の径の平均値が、第２部分Ｐ０２における全ての層間接続導体の径の平均値よりも大きければよい。

このような構成とすることによって、第１部分Ｐ０１における導体（導体パターン２１０と層間接続導体３１０）の密度と、第２部分Ｐ０２における導体（導体パターン２２０と層間接続導体３２０）の密度との差が小さくなる。これにより、樹脂基板１０の熱履歴による反りを抑制することができる。したがって、表面実装時のリフロー等によって熱が加わった際の樹脂基板１０の反りを抑制でき、樹脂基板１０をプリント配線板に表面実装する際に、樹脂基板１０をプリント配線板に、より確実に実装することができる。

特に、第２部分Ｐ０２における導体（導体パターン２２０と層間接続導体３２０）の密度を基準にして、第１部分Ｐ０１における導体（導体パターン２１０と層間接続導体３１０）の密度は０．５以上１．０以下であると、反りの抑制効果がさらに高まる。

なお、樹脂シートの厚みが異なると、樹脂シートに同じ穴を設けようとしても、厚い樹脂シートの穴は、薄い樹脂シートの穴よりも大きくなる。しかしながら、本発明の第１部分Ｐ０１の層間接続導体３１０の径φ１０と第２部分Ｐ０２の層間接続導体３２０の径φ２０との関係は、このような原理によるものでなく、第１部分Ｐ０１の導体の密度を、第２部分Ｐ０２の導体の密度に近づけるために、敢えて設定したものである。

このような構成の樹脂基板１０は、次に示す工程によって製造される。図５は、本発明の実施形態に係る樹脂基板１０の製造工程を示すフローチャートである。図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る樹脂基板の製造途中の形状を示す分解断面図である。

まず、片面銅貼りの樹脂シートを、樹脂基板１０の積層分用意する（Ｓ１０１）。樹脂シートは、熱可塑性樹脂からなる。

次に、フォトリソ法等を用いて銅箔をパターニングする（Ｓ１０２）。これにより、図６（Ａ）に示すように、導体パターン２１０が樹脂シート１０１，１０２，１０３に形成され、導体パターン２２０が樹脂シート１０４，１０５に形成され、外部接続導体２０１，２０２が樹脂シート１０６に形成される。

次に、レーザ等を用いて樹脂シートに穴を形成する（Ｓ１０３）。これにより、図６（Ｂ）に示すように、層間接続用の穴Ｖ３１０が樹脂シート１０１，１０２，１０３に形成され、層間接続用の穴Ｖ３２０が樹脂シート１０４，１０５，１０６に形成される。この際、穴Ｖ３１０の径φ１０は、穴Ｖ３２０の径φ２０よりも大きい。

次に、層間接続用の穴Ｖ３１０，Ｖ３２０に、導電ペーストを充填する（Ｓ１０４）。導電ペーストは、例えば、主成分としてＳｎの金属粉と、副成分としてＣｕ，Ｎｉ，Ａｇ，Ｍｏから選ばれる１種類以上の金属または合金と、有機溶剤等とを混練したものである。

次に、樹脂シート１０１−１０６を積層して、加熱圧着する（Ｓ１０５）。この加熱により、樹脂シート１０１−１０６は接着される。また、導電ペースは固化し、層間接続導体３１０，３２０が形成される。これにより、樹脂基板１０は形成される。

このように、本実施形態の製造方法を用いることによって、熱履歴による反りが抑制可能な樹脂基板１０を容易に製造することができる。

なお、樹脂シートは、熱可塑性に限るものではない。しかしながら、熱可塑性の樹脂シートを用いることによって、樹脂シート間に接着材等の他材料を介することなく、樹脂基板を形成できる。これにより、材料間の変形の差による反りをより確実に抑制することができる。

また、上述の説明では、第１部分Ｐ０１に３枚の樹脂シートを備え、第２部分Ｐ０２に２枚の樹脂シートを備える態様を示した。しかしながら、第１部分Ｐ０１と第２部分Ｐ０２は、それぞれ少なくとも１枚の樹脂シートを備えていればよい。また、第１部分Ｐ０１と第２部分Ｐ０２との樹脂シートの枚数は等しくなくてもよい。

また、上述の説明では、全ての樹脂シート（樹脂シート１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６）に平面状の導体パターンが形成された樹脂基板について説明したが、一部の樹脂シートにおいては、平面状の導体パターンが形成されていなくてもよい。また、一部の樹脂シートにおいては層間接続導体が形成されなくてもよい。さらには、第１部分および第２部分のいずれか一方においては、平面状の導体パターンを全く含まなくてもよい。

１０：樹脂基板
１１：表面
１２：裏面
９０：プリント配線板
１００：本体
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６：樹脂シート
２０１，２０２：外部接続導体
２１０，２２０：導体パターン
３１０，３２０：層間接続導体
９０１，９０２：ランド導体
Ｐ０１：第１部分
Ｐ０２：第２部分
Ｖ３１０，Ｖ３２０：穴

Claims (4)

1. 平面状の導体パターンが形成された樹脂シートを備え、該樹脂シートを含む複数の樹脂シートが積層された長手方向を有する樹脂基板であって、
   積層方向の他方端よりも一方端側に近い前記樹脂シートによって構成される第１部分と、
   前記複数の樹脂シートにおける前記積層方向の前記一方端よりも前記他方端側に近い前記樹脂シートによって構成される第２部分と、
   を備え、
   前記第１部分の体積に対する前記第１部分の前記導体パターンの密度は、前記第２部分の体積に対する前記第２部分の前記導体パターンの密度よりも低く、
   前記第１部分に形成される第１層間接続導体の径の平均は、前記第２部分に形成される第２層間接続導体の径の平均よりも大きく、
   前記第１部分を構成する前記樹脂シートにおいて、隣り合う２つの樹脂シートの第１層間接続導体は、前記２つの樹脂シートのそれぞれにおいて前記導体パターンが形成されていない面で当該第１層間接続導体の面同士が接続され、
   前記長手方向に延びる長尺状の外形を有し、
   前記複数の樹脂シートは、同じ材料からなる、
   樹脂基板。
2. 前記第２部分の体積に対する前記第２部分の前記導体パターンと前記第２層間接続導体の密度を基準とした、前記第１部分の体積に対する前記第１部分の前記導体パターンと前記第１層間接続導体の密度の比は、０．５以上１．０以下である、
   請求項１に記載の樹脂基板。
3. 前記複数の樹脂シートは、熱可塑性樹脂からなる、
   請求項１または請求項２に記載の樹脂基板。
4. 平面状の導体パターンが形成された樹脂シートを備え、前記樹脂シートを含む複数の樹脂シートが積層された長手方向を有する樹脂基板であって、
   前記樹脂基板は、
   積層方向の他方端よりも一方端側に近い前記樹脂シートによって構成される第１部分と、
   前記複数の樹脂シートにおける前記積層方向の前記一方端よりも前記他方端側に近い前記樹脂シートによって構成される第２部分と、
   を備え、
   前記第１部分の体積に対する前記第１部分の前記導体パターンの密度は、前記第２部分の体積に対する前記第２部分の前記導体パターンの密度よりも低く、
   前記第１部分に形成される第１層間接続導体の径の平均は、前記第２部分に形成される第２層間接続導体の径の平均よりも大きく、
   前記第１部分を構成する前記樹脂シートにおいて、隣り合う２つの樹脂シートの第１層間接続導体は、前記２つの樹脂シートのそれぞれにおいて前記導体パターンが形成されていない面で当該第１層間接続導体の面同士が接続され、
   外部接続導体によって、他基板と接続し、
   前記樹脂基板は、前記長手方向に延びる長尺状の外形を有し、
   前記樹脂基板の前記複数の樹脂シートは、同じ材料からなる、
   電子機器。

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