TWI458415B - 多層印刷配線板及其製造方法 - Google Patents

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Description

多層印刷配線板及其製造方法
本發明係關於多層印刷配線板，係關於例如在攜帶機器內被使用作為模組基板的多層印刷配線板及其製造方法。
近年來，以例如攜帶電話等為代表之攜帶機器的小型化、輕量化、高功能化、複合化正在持續發展中。伴隨之，在攜帶機器內被使用作為模組基板的多層印刷配線板，除了被要求進一步小型化、薄型化、高密度化外，也被要求可獲得特定之強度的程度之硬質性、與可被彎折於窄框體內而配設之程度的柔軟性(可撓性)。
就兼具此種硬質性與柔軟性的基板來說，習知有硬－可撓性配線基板。本案申請人是以材料的良率佳且容易提供硬－撓性基板為目的，提案有例如專利文獻1。在該專利文獻1中，有提案個別準備硬配線基板與可撓性配線基板，且經由例如玻璃－環氧系之半硬化狀態的預浸料層積配置，進行加熱加壓，使之一體化，且將硬配線板的配線圖案與可撓性配線板的配線圖案，藉由貫通預浸料之導電性凸塊的層間連接導體電性連接所構成的硬－撓性基板及其製造方法(例如專利文獻1)。
[專利文獻1]日本特開2005－322878號公報
然而，就可以材料的良率佳且容易提供兼具硬質性與柔軟性的基板來說，專利文獻1所揭示的硬－撓性配線基板雖然優良，但若無法使安裝於基板表面之電性/電子零件減少的話，則無法使基板進一步小型化。
本發明係有鑑於此種問題而開發者，其目的在於提供一種可在不會減少所安裝之電性/電子零件的情況下，將基板進一步小型化，且兼具硬質性與柔軟性之多層印刷配線板及其製造方法。
本發明的一態樣係關於一種多層印刷配線板，為了達成上述目的，其特徵為具備：撓性配線基板，在兩主面具有配線層；硬配線基板，在兩主面具有配線層，且與上述撓性配線基板的一邊主面對向而配設成一體，且面積比上述撓性配線基板窄；和電性/電子零件，被內設於比上述撓性配線基板更靠硬配線基板側的位置。
本發明的一例中，又具備：絕緣層，介設於上述撓性配線基板與上述硬配線基板之間；和層間連接導體，貫通該絕緣層被包夾於上述撓性配線基板在硬配線基板側的配線層與上述硬配線基板在上述撓性配線基板側的配線層之間而設置，且具有與層積方向一致的軸，且直徑係以在上述硬配線基板側比上述撓性配線基板側小徑的方式變化的形狀。
本發明的其他態樣係關於一種多層印刷配線板，係硬配線基板與撓性配線基板經由絕緣層層積成一體化，且藉由貫通該絕緣層的層間連接導體，將兩配線基板的配線層電性連接所構成的多層印刷配線板，其特徵為：上述層間連接導體係形成於上述撓性配線基板的連接區部，且其尖端係貫通上述絕緣層而抵接．塑性變形於上述硬配線基板之一邊的外層面所露出之連接區部的導電性凸塊，且在上述硬配線基板側內設有電性/電子零件。
又，本發明的其他態樣係關於一種多層印刷配線板的製造方法，其特徵為具有下列的步驟：在第1硬基板之一邊的主面所形成的配線層，安裝且連接電性/電子零件的步驟；準備在第2硬基板之一邊的主面所形成的配線層的特定位置，形成層間連接導體，同時在上述第2硬基板之上述層間連接導體形成面，重疊半硬化狀態的預浸料，使上述層間連接導體的頭部貫通上述預浸料而露出，且對應於與上述已安裝之電性/電子零件的位置而設有貫通於板厚方向的餘隙部之第2硬基板的步驟；將安裝有上述電性/電子零件的第1硬基板與上述層間連接導體之頭部露出的第2硬基板，以使安裝有上述電性/電子連接之配線層的面與上述層間連接導體形成面對向的方式層積成一體化，而製作硬配線基板的步驟；準備在一邊的主面形成有配線層且在該配線層的特定位置形成有層間連接導體的撓性配線基板，且將半硬化狀態的預浸料重疊於該撓性配線基板的層間連接導體形成面，以作成上述層間連接導體的頭部貫通上述預浸料而露出的撓性配線基板的步驟；和使上述撓性配線基板之上述層間連接導體的頭部露出的面、與上述已製作之硬配線基板之上述第2硬基板的外層面對向而層積成一體化的步驟。
根據本發明，由於係將電性/電子零件內設於硬配線基板側，所以可提供一種可在不會減少所安裝之電性/電子零件的情況下，將基板小型化，且兼具硬質性與柔軟性的多層印刷配線板及其製造方法。因此，藉由將本發明之多層印刷配線板適用於模組基板，可實現小型化。
參照圖面，說明本發明的實施型態。以下，原則上，相同或相當的構造係附註相同的符號，且省略說明。此外，雖是依據圖面記述本發明的實施型態，但這些圖面係供作圖解用，本發明並不侷限於這些圖面。再者，各圖係為模式的構造，各部分的縮小比例未必是相同的。
首先，依據第1圖~第4圖，說明本發明之實施型態的多層印刷配線板。第1圖(a)是該多層印刷配線板的上面圖，第1圖(b)是該多層印刷配線板的下面圖(底面圖)。第2圖是沿著第1圖的A－A線之模式剖面圖。第3圖是表示第1圖及第2圖所示之多層印刷配線板的變形例之模式剖面圖。第4圖是表示第1圖及第2圖所示之多層印刷配線板的另一其他變形例之模式剖面圖。
如第1圖及第2圖所示，該多層印刷配線板100具備：在兩主面具有配線層的硬配線基板1、和在兩主面具有配線層的撓性配線基板2、和其他的硬配線基板3，且這些基板係以可獲得具備所期望之模組基板的方式構成且形成一體化。多層印刷配線板100的底面側係整面由撓性配線基板2所構成。對向於撓性配線基板2的上面側，硬配線基板1及硬配線基板3係於基板長度方向分離而配設。在撓性配線基板2與硬配線基板1之間，以及撓性配線基板2與硬配線基板3之間，各自介設有硬的絕緣層14。在硬配線基板1側，內設有電性/電子零件4(以下，將「電性/電子零件」簡稱為「零件」)。
此處，撓性配線基板2係比硬配線基板1長，硬配線基板1及3係分別比撓性配線基板2短。如上所述，硬配線基板1和硬配線基板3之間，僅由具有可撓性的撓性配線基板2構成，故具有可撓性、柔軟性。
由於硬配線基板1及硬配線基板3與撓性配線基板2實質上為相同寬度，故可使該多層印刷配線板100的底面側實質上形成平坦。此外，就撓性配線基板2露出的部分來說，也可使其寬度稍微窄於硬配線基板1。又，硬配線基板1和硬配線基板3實質上為相同厚度。也就是說，該多層印刷配線板100的上面，除了只有撓性配線基板2露出的部分外，實質上是平坦的。
在多層印刷配線板100的兩面，最外層之配線圖案的一部分係被露出作為外部安裝用端子5，其他的部分則由阻銲劑等的保護層6所被覆。此處，外部安裝用端子5係作為之後用來安裝且連接各種電性/電子零件的區部(land)而被露出於最外層的端子。如上所述，由於上下(表背)兩面實質上皆是平坦的，故不會成為之後安裝機安裝零件時的阻礙。包含這些外部安裝用端子5之配線圖案的構成，係用以表示可將零件充分地安裝於多層印刷配線板100的兩面者，當然不侷限於圖示的構成。此外，硬配線基板1亦可如第2圖及第3圖所示那樣為四層配線基板，亦可如第4圖所示那樣為八層配線基板。
多層配線基板100的具體尺寸並沒有特別的限制，根據本實施形態，可設成可收納於攜帶輕便之攜帶機器的模組基板適合的尺寸。
此外，多層印刷配線板100亦可如第3圖所示那樣，不具有硬配線基板3，且撓性配線基板2在圖面右側的端部僅成為用以與其它的零件或基板等連接的連接端子。更且，亦可為硬配線基板3也內設有零件的構成。以下，省略關於硬配線基板3的說明。
就內設的零件4而言，可例舉：晶片電阻、晶片電容器、晶片電感(chip inductor)、晶片二極體等的被動零件、以及可覆晶連接型的主動零件(裸晶)。又，零件4的尺寸係以例如0.4mm×0.2mm(0402)、或0.6mm×0.3mm(0603)等為佳。由於這些晶片零件的厚度與零件短邊的長度為相同程度，所以可內設於厚度0.5mm左右的基板內。
如第2圖~第4圖所示，本實施型態的多層印刷配線板100中，零件4係位於與多層印刷配線板100之內層配線層22的一部分之安裝用區部對向的位置。零件4的各電極端子4a與配線層22的各安裝用區部係各自藉由連接部51電性且機械地連接。又，零件4係位於經由連接部51所連接之配線層22的撓性配線基板2側(圖面下側)。藉由採用此種構成，可容易地將零件4事先安裝於平坦的硬基板的主面上。
連接部51在此處是使用比之後安裝且連接其他的電子零件時等所使用之銲劑融點更高的銲膏(例如融點200℃~240℃左右的銲劑)。藉此，之後在安裝且連接其他的零件時等，可避免連接部51的再次熔融。
如第2圖所示，包含連接有零件4的配線層22在內，位於其更外層側的部分之絕緣層11係平板狀，是提供搭載零件4的基部(base)。該絕緣層11是零件安裝前所準備的硬基板(第1硬基板)。以包圍零件4的方式配置的平板狀絕緣層13，係對應於零件4的位置及外形而具有餘隙部13a。也就是說，絕緣層13係提供用來埋設零件4的空間之硬基板(第2硬基板)。
硬的絕緣層11~14係使未硬化的環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、雙馬來酸酐縮亞胺樹脂、酚系樹脂等，含浸於例如玻璃纖維、芳香族聚醯胺纖維等有機纖維的不織布、紙等的基材之預浸料(prepreg)(例如玻璃布－環氧系預浸料)等所構成。撓性絕緣層15係由例如一邊以玻璃布作為基材，一邊在硬化後也具有柔軟性的撓性基板用預浸料所構成。撓性絕緣層15亦可由作為撓性基板用的一般聚醯亞胺樹脂薄膜所構成。
就硬絕緣層11~14之各層的厚度來說，當零件4的厚度為0.2mm時，設成例如50~120μm左右，當零件4的厚度為0.3mm時，設成例如80μm~160μm左右是合適的，但並不限定於此。例如，成為絕緣層12及絕緣層13的預浸料，亦可以可更確實地埋設零件4的方式，設成比構成其他絕緣層的預浸料更厚。
又，絕緣層12及絕緣層14的材料亦可使用含有成形加工溫度之流動性高的樹脂。藉此，可更確實地埋設零件4周圍的空間。撓性絕緣層15的厚度係以例如20~60μm左右為合適。此乃因厚度比20~60μm薄時，絕緣性或強度會變得不足，而比20~60μm厚時，會損及彎折性之故。如後所述，提供零件之基部的絕緣層11、具有對應於零件之餘隙部的絕緣層13，亦可如第4圖的一例所示那樣由複數片的預浸料(prepreg)所構成。
絕緣層12係埋設絕緣層11與絕緣層13之間，同時也所埋設內設之零件4周圍的空間(包含絕緣層13的餘隙部13a內)，具有複雜的形狀。此乃在製造過程中，成為絕緣層12之預浸料的含浸樹脂係藉由加熱加壓而獲得流動性，以埋設配線層21之配線圖案的間隙、配線層22之配線圖案的間隙、零件4的周圍等，而變形成此種形狀。
因此，絕緣層12的形狀係依據零件或配線圖案的大小、形狀、配置等，進行各式各樣的變化。該例子中，絕緣層12也有覆蓋零件4的上面(第2圖中為下側)，但不限定於此。如第3圖的變形例所示，絕緣層12只要至少覆蓋連接部51即可。而且，只要可藉由絕緣層12與絕緣層14無間隙地埋設零件4的周圍即可。總之，零件4會被埋設於硬絕緣層11與撓性配線基板2之間的絕緣層內。
在第3圖的變形例中，被配設於具有與零件4之餘隙部對應的硬絕緣層13和撓性絕緣層15之間且接合兩者的絕緣層14，係浸出至絕緣層13之餘隙部的部分，且密封零件4之上部的空間。也就是說，只用絕緣層12將無法將零件4的周圍全部覆蓋住，但是，絕緣層12和絕緣層14兩者一起的話，則可沒有縫隙地埋設零件4周圍的空間。依此，零件4可確實地被埋設於硬絕緣層內且受到保護。
根據第3圖所示的多層印刷配線板100，可將基板的總厚度相對於零件4的厚度相對地變薄。此外，就第3圖所示之例的另一變形例來說，當然也可如第1圖及第2圖所示者同樣地成為在右側部分具有硬配線基板3的構成。
再者，如第4圖所示，使用複數片的預浸料作為絕緣層13的材料時，例如即便零件4的厚度比一般預浸料的厚度厚好幾倍時，仍可將一般厚度的預浸料層積來使用，所以可使例如導電性凸塊所形成的層間連接更為確實。又，因為可增加配線層，所以可進行更自由的配線設計，且也可縮小多層印刷配線板100的平面尺寸。
此外，第4圖所示的變形例中，雖將絕緣層11與絕緣層13兩者皆形成三層，但不需形成相同的層數。例如，亦可以是絕緣層11為一片預浸料所構成的一層，絕緣層13為三片預浸料所構成的三層等的構造。成為絕緣層11的預浸料與成為絕緣層13的預浸料不需要是相同的厚度，但為相同厚度時，可防止層積沖壓時基板的翹起。
如上所述使用複數片的預浸料時，絕緣層12與絕緣層14的交界並不需要成為如第4圖所示，也可如第2圖所示。也就是說，絕緣層12亦可以也有覆蓋零件4上面的方式形成。總之，只要零件4可藉由成為絕緣層12的預浸料及/或成為絕緣層14的預浸料的含浸樹脂無間隙地覆蓋即可。依此，可保護零件4及連接部51。
層間連接導體31~35在此係各自由藉由糊狀的導電性組成物(也稱為導電糊)的網版印刷形成的導電性凸塊所構成，且依據其製造步驟，直徑會在軸方向(第2圖之圖示的上下層積方向)變化。此外，該導電糊係為例如使銀、金、銅等具有良好導電性的金屬微粒分散於糊狀的樹脂中者。用導電糊形成導電性凸塊時，可藉由例如使用較厚的金屬遮罩的網版印刷法，形成縱橫尺寸比高的凸塊。導電性凸塊形成時之底面的直徑及高度係考慮配線間隔或貫通之預浸料的厚度，予以適當地設定。
被包夾於連接零件的配線層22與對向的配線層23之間而設置，且貫通絕緣層12以將絕緣層22和配線層23予以電性連接的層間連接導體32係如第2圖~第4圖所示那樣，在安裝有零件4之配線層22側係成為小徑，在配線層23側(絕緣層13側)係成為大徑。此乃如後所述那樣，成為層間連接導體32的導電凸塊被形設於配線層23的連接區部上之故。
如上所述，將成為層間連接導體32的導電凸塊形設於絕緣層13之配線層23的連接區部上，係因此種方式比起形設於與安裝零件4之面同一面上的方式更容易且有效率之故。例如，想要將用以安裝零件4的銲膏與用以形成導電凸塊的銀糊，同時網版印刷於同一面時，必需有特殊的印刷裝置等，製造的負擔會增大。
又，如第2圖~第4圖所示，層間連接導體34的直徑在配線層24側(硬配線基板1側)成為小徑，在配線層25側(撓性配線基板2側)成為大徑。此乃如後述那樣，成為層間連接導體34的導電凸塊係形設於配線層25的連接區部上而非配線層24側之故。如上所述，將導電凸塊形設於撓性配線基板2側之配線層25的連接區部上，係因使導電凸塊的尖端抵接於硬質的絕緣基板側，比逆向抵接，可更確實地連接之故。
此外，就絕緣層11(第1硬基板)、絕緣層13(第2硬基板)、絕緣層15(撓性基板)內部的層間連接導體31、33、35來說，在任一側的直徑皆可為大徑，然而，以在形成更微細之配線圖案的一側(通常為外側)成為小徑為佳。再者，將形成於絕緣層11之兩主面的配線層21與22電性連接的層間連接導體31，也可為非由導電凸塊形成的層間連接導體，而是藉由例如週知的穿通孔內導電膜等構成。將形成於絕緣層13之兩主面的配線層23與24 電性連接的層間連接導體33，與將形成於絕緣層15之兩主面的配線層25與26電性連接的層間連接導體35是相同的。
如上述說明，由於本實施型態之多層印刷配線板100內設有0402晶片零件等的電性/電子零件，故可在不用減少所安裝之電性/電子零件的情況下將基板小型化。而且，由於具有硬配線基板1，故具備硬質性，且具有僅由具備可撓性之撓性配線基板2所構成的部分，所以也具有柔軟性。此外，由於零件4係內設(埋設)於由硬質材料所構成的硬配線基板1側，所以可受到保護，免於受到來自外部的衝擊等。
又，由於可在多層印刷配線板100的兩外層面安裝零件，所以可有效地活用基板面。也就是說，不只是硬配線基板1側(上面側)的外層面，在撓性配線基板2側(下面側)的外層面也可安裝零件。
亦即，根據多層印刷配線板100，由於可將安裝於習知配線基板表面的零件予以內設，所以當基板的尺寸與習知相同時，可安裝比習知更多的零件，當所安裝的零件數量與習知相同時，則可使基板比習知更加小型化。
因此，多層印刷配線基板100作為例如要求小型化、薄型化、高密度化，且被配設於組裝時具有可km彎折以收納之連結部分的攜帶用電子機器內的感應器模組(sensor module)或相機模組等所使用的模組基板是合適的。
(製造方法)
繼之，參照第5圖~第16圖，就本發明之多層印刷配線板的製造方法之最合適的實施型態之一例，也包含變形例加以說明。在這些圖當中，與第1圖~第4圖中所示之構成要素相同或相同相當者係附註相同的符號。
如第5圖所示，本實施型態的多層印刷配線板係可藉由個別準備例如：搭載有應內設之零件4的第1硬配線板素材10；和在具有對應於零件的位置之餘隙部的第2硬基板，形成層間連接體32，使之貫通預浸料12A的第2硬配線板素材20；和在撓性配線基板2形成層間連接體32，使之貫通預浸料12A的2B，並將這些基板進行位置對準予以層積，藉由加熱加壓(層積沖壓)來製造。在說明的合適情況下，依據硬配線基板的製作來說明。
(製作硬配線基板) (準備搭載有應內設之零件的硬基板)
第6圖是表示在第2圖中所示的各構成中以搭載有零件4之硬絕緣層11(第1硬基板)為中心之部分之製造步驟的一例。第3圖及第4圖所示之變形例的情況也可用同樣的製造步驟來準備。首先，如第6圖(a)所示，藉由例如以上述導電糊作為油墨的網版印刷，在特定厚度的導體箔(電解銅箔)22A上形成大致圓錐形(底面直徑為例如200μm、高度為例如160μm)的導電性凸塊，作為層間連接導體31。在層間連接導體31(導電性凸塊)的印刷後，使其乾燥而硬化。
繼之，如第6圖(b)所示，在導體箔22A之層間連接導體31形成面側，層積特定厚度的預浸料11A，予以加壓，使層間連接導體31的頭部(尖端側)露出。亦可在露出時或露出後，使該層間連接導體31的尖端塑性變形而壓扁。總之，層間連接導體31的形狀係具有與層積方向一致的軸且直徑在其軸方向變化的形狀。接著，如第6圖(c)所示，將導體箔(電解銅箔)21A層積配置於預浸料11A上，一邊加壓，一邊加熱，將整體形成一體化。此時，導體箔21A成為與層間連接導體31電性導通狀態，預浸料11A側完全硬化而成為絕緣層11。層間連接導體31的形狀成為例如大致圓錐形的頭部(尖端部)壓扁且底面側稍微寬的大致圓錐梯形。
如第6圖(d)所示，在單側(成為內側的面)的導體箔22A上，實施例如週知之光微影術的圖案化，將其加工成包含安裝用連接區部及連接區部的配線圖案22。在此，安裝用連接區部係用來安裝零件4的區部，連接區部係供抵接第2圖及第3圖中所示之層間連接導體32的尖端部(小徑側)之區部。然後，如第6圖(e)所示，在藉由加工所獲得的安裝用區部上，利用例如網版印刷，印刷銲膏51A。若使用網版印刷的話，銲膏51A可容易地印刷成特定圖案。也可使用點膠機(dispenser)來取代網版印刷。又，也可使用導電性樹脂來取代銲膏51A。
繼之，藉由例如安裝器(mounter)將零件4經由銲膏51A載置於安裝用區部上，然後，利用例如迴銲爐使銲膏51A迴銲。依此，如第6圖(f)所示，獲得零件4經由連接部51連接於配線層22之安裝用區部上的狀態之配線板素材10A。關於使用該配線板素材10A後的步驟將於之後的第8圖中闡述。
(準備提供埋設零件之空間的硬基板)
第7A圖是表示第2圖及第3圖中所示的各構成中以絕緣層13及該12為中心之部分(相當於第5圖中符號20所示的部分)之製造步驟。首先，如第7A圖(a)所示，準備在硬絕緣層13的兩主面，層積特定厚度的導體箔(電解銅箔)23A、24A，且導體箔23A與24A係由層間連接導體33導通的硬基板(導通完成之兩面設有導體箔的硬基板)。此種硬基板可利用與第6圖(a)~(c)同樣的方式製作。
如第7A圖(b)所示，利用週知的光微影術，將導體箔23A(成為與絕緣層11對向位置之面側的導體箔)包含連接區部23在內，特定實施圖案化以形成配線層(配線圖案)23。在此，連接區部23係指形成第2圖及第3圖中所示之層間連接導體32的底面側(大徑側)之區部，係被形成於與作為配線圖案22之一部分的連接區部對應的位置(特定位置)。
繼之，如第7A圖(c)所示，在連接區部23上，藉由例如以上述導電糊作為油墨的網版印刷，形成大致圓錐形(底面直徑為例如200μm、高度為例如160μm)的導電性凸塊，作為層間連接導體32。在層間連接導體32(導電凸塊)的印刷後，使其乾燥而硬化。
如第7A圖(d)所示，使用例如沖壓機將絕緣層12之特定厚度之半硬化狀態(B階段)的預浸料12A，層積於配線層23側。在該層積步驟中，使作為層間連接導體32之導電性凸塊的頭部貫插於預浸料12A，並使其尖端露出。亦可在露出時或露出後，如第7A圖(d)所示那樣使其尖端塑性變形而壓扁，又亦可不壓扁(沒有顯示圖)。總之，層間連接導體32的形狀係具有與層積方向一致的軸且直徑在其軸方向變化的形狀。藉由該步驟，配線層23變成位於沉入預浸料12A側的位置。
接著，如第7A圖(e)所示，在相當於內設之零件4的位置，因應零件4的外形，形成所期望之大小的餘隙部13a。也就是說，為了形成餘隙部13a，而形成貫通於板厚方向的孔(貫通孔)43。貫通孔43(餘隙部13a)的形成，可使用週知的鑽孔加工(drilling processing)、刳刨加工(router processing)、沖孔加工(punching processing)、雷射加工等的貫通孔形成步驟，且可因應內設之零件4的大小，容易地形成較大或較小。由於之後要內設零件4，故以不易產生粉塵的加工方法為佳。以在貫通孔43(餘隙部13a)形成後，藉由例如灰塵滾筒、吹風機、吸塵器(清掃器)等清掃絕緣層13，使餘隙部13a的附近成為沒有粉塵的狀態為佳。又，若事先在層間連接體32露出的尖端部及預浸料12A的表面以可剝離的方式附設保護膜的狀態(沒有顯示圖)形成貫通孔43的話，則可防止上述粉塵附著於層間連接體32的尖端及預浸料12A的表面。將以上述方式獲得的配線板素材作為配線版素材20A。
由該第7A圖與第6圖的對照得知，第6圖所示之步驟的零件4的配置(layout)位置，只要可允許配線層22之圖案形成的話，則可自由地設定。設置於絕緣層13之餘隙部13a(貫通孔43)的形成位置或大小僅依據此，零件4的配置位置並不受到此形成位置或大小的限制。
第7B圖係表示第7A圖所示之步驟的變形例之圖。如第7B圖所示，以上之第7A圖所示的步驟也可設成如次的順序。也就是說，如第7B圖(c)所示，對由配線層23、絕緣層13及導體箔24A構成的硬基板，形成零件內設用之所期望之大小的餘隙部13a(貫通孔43)，以取代在第7A圖(c)的階段形成層間連接體32。繼之，如第7B圖(d)所示，藉由例如例如以導電糊作為油墨的網版印刷，在連接區部23上形成大致圓錐形的導電性凸塊，作為層間連接體32。此時，為了避免網版印刷的網版沿著貫通孔43產生變形的不良情形，故以用夾具61埋設貫通孔43以使表面變平滑即可(參照第7B圖(d))。
如第7B圖(e)所示，去除網版印刷用夾具61，層積事先形成有零件內設用餘隙部13a(貫通孔43)之特定厚度之半硬化狀態(B階段)的預浸料12A，而獲得具有所期望之貫通孔43的配線板素材20A。根據該第7B圖的方法，由於係在形成貫通孔43後，形成層間連接體32(例如凸塊)，所以可利用洗淨等週知的手段將形成貫通孔43時所產生之粉塵等的污染加以去除後，再形成層間連接體32，可減輕上述污染的影響。
此外，層間連接導體33也可藉由例如被導體電鍍的穿通孔、充填有糊狀導電性組成物的穿通孔等的週知的方法構成，來取代導電性凸塊。例如，當絕緣層13配合內設的零件變厚時，必須將貫通該絕緣層13之導電性凸塊的高度變高，導電性凸塊的底面也容易變大，所以有時使用穿通孔的層間連接導體比較理想。此時，層間連接導體33係成為具有與層積方法一致的軸但直徑沒有在其軸方向變化的形狀。總之，只要在硬配線基板1與撓性配線基板2的層積步驟之前，配線層23與配線層24可藉由層間連接導體33導通即可。
(硬配線基板：層積成一體化)
第8圖係表示層積以上述方式獲得之配線板素材10A、20A的配置關係之圖。如該圖所示，在此種配置中將配線板素材10A、20A層積配置，且利用沖壓機進行加壓加熱。亦即，使零件4嵌合於貫通孔43，且以設置於配線層22的連接區部與導電性凸塊32的頭部對向的方式對準位置而層積，接著，從上下兩側進行加壓加熱。依此構成，預浸料12A完全硬化且整體層積成一體化。依此，配線層22的配線圖案可與層間連接導體32電性連接。
此時，藉由透過加熱所獲得之預浸料12A的流動性，使預浸料12A變形進入零件4周圍的空間，而不會產生空隙。至少零件4的下面及連接部51的周圍係由預浸料12A的含浸樹脂密封。依此，零件4的連接部分可確實地受到樹脂保護，所以可防止零件4從配線層22的安裝用區部脫落。像零件4這樣小的零件，其電極端子的連接面積也很小，故即便藉由銲劑迴銲等在基板進行表面安裝，相較於大的零件，之後也很容易發生脫落的情形，然而，依上述方式構成，可使連接的可靠性提升。
在該層積步驟後，利用週知的光微影技術，將兩面的導體箔21A、24A如第9圖所示那樣特定施行圖案化，以各自形成配線層21、24。配線層24的配線圖案也包括供抵接第2圖所示之層間連接導體34之尖端側(小徑側)的連接區部。在成為最外層的配線層21側，在除了被露出於外層面而成為外部安裝用端子5的部分以外之區域的表面，形成阻銲劑等的保護層6。此外，由於配線層24係與撓性配線基板2連接的一側，所以沒有形成阻銲劑等的保護層6。以上述的方式構成，如第9圖所示，可獲得將零件4埋設於絕緣層內的硬配線基板1。
在第6圖~第8圖中，係將表面安裝有零件4的第1硬基板和設有對應於零件4之貫通孔43的第2硬基板，經由預浸料層積成一體化後，再形成成為硬配線基板1之外層之配線層21、24的配線圖案及保護層6，然而，也可如第10圖所示那樣在形成成為硬配線基板1之外層之配線層21、24的配線圖案及保護層6後，再層積成一體化。總之，只要在硬配線積板1與撓性配線基板2層積前，先形成成為硬配線基板1之外層之配線層21、24的配線圖案即可。此外，也可事先在配線層24之配線圖案的特定位置，形成供抵接作為撓性配線基板2側之層間連接導體之導電性凸塊34的尖端之連接區部。
如第10圖所示，先將成為硬配線基板1之外層的配線層21、24先圓案化後，再將第1硬配線板素材10與第2硬配線板素材20的位置對準以層積成一體化時，不需要在將零件4內設於硬配線基板1內後，形成外層配線圖案。因此，在無法只用絕緣層12(預浸料12A的含浸樹脂)覆蓋零件4之上面的情況、或零件4的一部分從絕緣層13的上面突出的情況是適用的。
(準備撓性配線基板)
繼之，參照第11圖，說明層積於硬配線基板1的下側之撓性配線基板2的製造步驟之一例。
首先，如第11圖(a)所示，藉由例如以上述導電糊作為油墨的網版印刷，在特定厚度的導體箔(電解銅箔)25A上，形成大致圓錐形(底面直徑為例如200μm、高度為例如160μm)的導電性凸塊，作為層間連接導體35。在層間連接導體35(導電性凸塊)的印刷後，使其乾燥而硬化。
接著，如第11圖(b)所示，將硬化後仍比一般硬基板用的預浸料更具柔軟性之半硬化狀態的(B階段的)預浸料15A，層積於導體箔25A(導電性凸塊35A形成面側)上。然後，藉由加壓，使該導電性凸塊35A貫通預浸料15A，使其頭部露出。亦可在露出時或露出後，將其尖端壓扁。如第11圖(c)所示，將特定厚度(例如18μm)的導體箔(電解銅箔)26A層積配置於預浸料15A上，一邊加壓，一邊加熱，將整體形成一體化。此時，導體箔26A成為與層間連接導體35電性導通狀態，且預浸料15A完全硬化而成為撓性絕緣層(板)15。層間連接導體35的形狀係具有與層積方向一致的軸且直徑在其軸方向變化的形狀，且直徑在導體箔26A側為小徑。依此方式，獲得兩面銅箔撓性基板2A。
如第11圖(d)所示，在該兩面銅箔撓性基板2A之兩面的導體箔25A、26A，實施例如週知之光微影術的圖案化，將其各自加工成特定的配線圖案25、26。依此，在撓性絕緣層15成為多層印刷配線板100之內層的一側，形成有包含連接區部的配線圖案25此外。該連接區部係形成於與第2圖~第5圖中所示之硬配線基板1側之最下配線層24的一部分的連接區部對應的位置(特定位置)。另一方面，在撓性絕緣層15成為多層印刷配線板100之外層的一側，形成有包含安裝用端子5的配線圖案層26。繼之，殘留應使安裝用端子5或連接區部等露出的部分，其餘部分則形成阻銲劑等的保護層6，且將表面被覆。依此，獲得兩面撓性配線基板2。
如第11圖(e)所示，藉由例如以導電糊作為油墨的網版印刷，在該配線層25的連接區部上，形成成為層間連接導體34的導電性凸塊34A(底面直徑為例如200μm、高度為例如160μm)。在導電性凸塊34A的印刷後，使其乾燥而硬化。
如第11圖(f)所示，使用沖壓機，將第2圖所示之絕緣層14的特定厚度的預浸料14A層積於配線層25側。在此，雖省略圖示，但是在與第2圖所示之硬配線基板3對向的區域，也有層積預浸料14A。此外，預浸料14A亦可與絕緣層13同樣地，設有與內設之零件4相當之部分的貫通孔43(參照第13圖)。依此構成，例如，如第3圖所示之例子中使用的絕緣層14的預浸料14A的情形所示，即使將內設之零件4的上面(圖面下側)與撓性配線基板2的配線層25之間變窄，包含於預浸料之玻璃布等的補強材也不會壓迫零件4。
在該層積步驟中，使導電性凸塊34A的頭部(尖端側)貫通預浸料14A，使其頭部露出。亦可在露出時或露出後，與第7A圖(e)所示者同樣地使其尖端塑性變形以壓扁，亦可如第11圖(f)所示那樣不壓扁。總之，層間連接導體34的形狀係具有與層積方向一致的軸且直徑在其軸方向變化的形狀。藉由該步驟，配線層25成為位於沉入預浸料14A側的位置。
方便上，將以上述方式獲得之完成凸塊貫通的兩面撓性配線基板作為配線板素材2B。但撓性配線板素材2的構成及製造步驟並不限定於此。撓性配線基板2可使用例如聚醯亞胺等週知的材料、或週知的穿通孔等的層間連接法來製造。然而，第11圖(e)、(f)所示的步驟，即，成為層間連接導體34之導電性凸塊的形成、預浸料14A對層間連接導體34之頭部側(尖端側)的層積．貫通，在本實施型態中是必要的。
(硬配線基板與撓性配線基板的層積一體化)
如第12圖所示，將第9圖中獲得的硬配線基板1、與第11圖中獲得的配線板素材2B(層間連接導體34的頭部從預浸料14A露出的撓性配線基板2)，以使配線層24的連接區部與層間連接導體34的尖端對向的方式層積配置，且從上下方向一邊進行加壓，一邊進行加熱以將整體形成一體化。
藉此方式，層間連接導體34的尖端抵接於硬配線基板1之配線層24的連接區部而塑性變形，配線層24成為與層間連接導體34電性導通的狀態，且預浸料14A完全硬化而成為絕緣層14。層間連接導體34的形狀係成為例如大致圓錐形的頭部(尖端側)壓扁且底面側稍微寬的大致圓錐梯形。總之，層間連接導體34的形狀係直徑在層積方向變化的形狀，且直徑在配線層24側(即硬配線基板1側)為小徑，在配線層25側(即撓性配線基板2側)為大徑。以此方式，獲得第1圖及第2圖所示的多層印刷配線板100。
繼之，參照第14圖~第16圖，說明第4圖所示之多層印刷配線板100之製造步驟的一例。
首先，如第14圖的上下圖所分別表示，各自準備具有硬的三層絕緣層的四層配線基板，作為供安裝零件的第1硬基板，以及準備具有硬的三層絕緣層的四層配線基板，作為提供埋設零件之空間的第2硬基板。此種四層配線基板只要參考第6圖~第9圖的說明，即可容易製造。又，第1硬基板與第2硬基板的內部構成是自由的，亦可為任何的構成。
如第14圖所示，與第6圖(d)~第6圖(f)的說明同樣地，使零件4對向配置於配線層22的安裝用區部，藉由各連接部51將各電極端子4a與配線層22分別予以連接，而獲得第1硬配線板素材10。另一方面，與第7A圖或第7B圖的說明同樣地，在形成於硬絕緣基板13之一邊主面的配線圖案23的特定位置，形成作為層間連接導體32的導電性凸塊，同時在該層間連接導體32形成面，層積半硬化狀態的預浸料12A，使該層間連接導體32的頭部貫通預浸料12A而露出，而獲得對應於零件4的位置設有貫通於板厚方向之所期望的大小之貫通孔43的第2硬配線板素材20。此外，亦可在層間連接導體32露出時，或露出後，使其尖端塑性變形而壓扁，又亦可不壓扁。
如第14圖所示，使用例如沖壓機，將第1硬配線板素材10與第2硬配線板素材20的位置對準而層積，且進行加熱加壓(層積沖壓)。於是，整體形成一體化，而獲得第15圖所示的硬配線基板1。層間連接導體32的形狀係如第15圖所示那樣具有與層積方向一致的軸且直徑在其軸方向變化的形狀，且直徑在第1硬配線板素材10側(絕緣層11側)係成為小徑。然後，如第16圖所示，使之與撓性配線基板2側對向以進行層積沖壓，藉此，獲得第4圖所示之多層印刷配線板100。
如以上說明，根據該製造方法，將安裝有應內設之零件的硬基板、與設有對應於該零件之貫通孔的硬基板層積沖壓成一體化，而形成硬配線基板後，接著，以可將零件確實地內設的配置關係，層積沖壓撓性配線基板。藉此，可容易地提供內設零件且兼具硬質性與柔軟性的多層印刷配線板。
也就是說，根據該製造方法，由於內設的零件被安裝於一體形成於硬基板單面的配線圖案上，故可使用一般的安裝機容易地進行安裝。又，由於係層積準備有作為內設之零件用的空間之硬基板，所以零件不會受到硬基板壓迫。此外，由於可藉由作為一般的印刷配線板材料之預浸料的含浸樹脂內設零件，所以不需要使用特別的密封材來內設零件。又，由於可在層積沖壓的同時，內設零件，故可將製造步驟簡單化。
根據該製造方法，由於係使用藉由加壓加熱貫通絕緣層的導電性凸塊，作為將各配線層間電性連接的層間連接導體，所以高密度化容易，且製造步驟也可簡單化。更且，由於係在被導通的配線板上安裝零件，所以亦可在內設之前，事先檢查零件的連接狀態。藉此，有助於良率的提升，且可降低所製造的負載。此外，就硬基板、撓性基板來說，可使用一般的材料作為印刷配線板材料，故可降低製造成本。
更且，由於成為絕緣層12的預浸料及成為絕緣層13的預浸料係在將與零件4對應的部分事先去除的狀態層積者，故零件4的周圍不存有被包含於預浸料中作為補強材的玻璃纖維等。因此，補強材不會壓迫零件4，所以內設的零件4可適當地受到保護。再者，所內設之零件4周圍的空間也由從預浸料的含浸樹脂浸出的樹脂所埋設，藉此，也可避免因玻璃纖維或粉塵所導致之零件4的錯誤動作。
亦即，由於所內設之零件4周圍的空間係由作為構成絕緣層12、14之硬基板材料的預浸料之含浸樹脂浸出的合成樹脂所埋設，所以不會被玻璃纖維或芳族聚醯胺纖維等的補強材壓迫而可受到保護。又，在所內設之零件4的上下(板厚方向)，至少有配設一層由玻璃纖維等的補強材所補強之預浸料所構成的硬質絕緣層。因此，內設的零件4可受到保護，免於來自外部的壓力或彎曲等的衝擊。
根據本實施型態，將硬配線基板1與撓性配線基板2經由預浸料14A層積成一體化時，係如第5圖或第11圖的說明所示，將成為層間連接導體34的導電性凸塊34A形成於撓性配線基板2側，而非硬配線基板1側。也就是說，如第2圖~第4圖所示，成為層間連接導體34之導電性凸塊34A的底面側係朝向撓性配線基板2側，其頭部(尖端側)則朝向硬配線基板1側。
層間連接導體34的兩側，任一者皆是由相同的導體箔所形成的配線圖案24、25，然而，形成有配線圖案24之硬配線基板1的絕緣基板係比形成有配線圖案25之撓性配線基板2的絕緣基板硬。因此，形成於撓性配線基板2側的導電性凸塊係以將其尖端抵接於硬配線基板1側，使尖端側塑性變形，且如第2圖等所示那樣成為直徑在撓性配線基板2側為大徑，在硬配線基板1側為小徑之大致圓錐梯形的層間連接導體34。如上所述，將導電性凸塊形設於撓性配線基板2側的配線圖案25(連接區部25)，使該導電性凸塊34A的尖端側抵接於撓性配線基板1側的配線圖案24(連接區部24)而塑性變形，藉此，可確實地連接。亦即，在相對柔軟的撓性配線基板側的連接區部上直接形成大徑的基部，而導電性凸塊之小徑的尖端部則被推壓於硬配線基板側，所以撓性配線基板側不會因應力而變形，相反地，抵接於硬配線基板側之導電性凸塊的尖端部會容易塑性變形而形成圓錐梯形的層間連接導體。因此，可獲得硬配線基板1與撓性配線基板2之連接可靠性提升的效果。
與本實施型態相反地，也可在硬配線基板1側形成導電性凸塊以層積成一體化，然而，根據上述理由，係以將導電性凸塊形成於撓性配線基板2側較為理想。
又，本實施型態係如上述說明所示，將零件安裝於硬基板上後，再加以埋設，所以可降低製造的負擔，也可提高可靠性。就將零件安裝於平板狀來說，也可考慮安裝於撓性基板上，而非硬基板上。然而，若藉由例如網版印刷，將用以將零件連接於配線圖案的銲膏、和層間連接用的導線性凸塊同時形成於同一面時，網版印刷機需要施以特別的工夫等，製造的負擔會變大。於是，為了不形成於同一面，故將導電性凸塊形成於硬基板側，然而，如上所述，將該凸塊的頭部朝撓性基板側抵接時，導電性凸塊不會塑性變形，撓性基板側則會變形，會有導電性凸塊所致之配線層間的電性連接無法確實進行的情形。
本實施型態中，將零件安裝於第1硬基板上、將作為硬配線基板與撓性配線基板之層間連接導體的導電性凸塊設置於撓性配線基板側、準備設有作為零件之餘隙部的第2硬基板、將作為第1硬基板與第2硬基板之層間連接導體的導電性凸塊設置於第2硬基板側，係依據此種見識所成者。根據本實施型態，由於係採用上述說明的構成及製造方法，所以可小型化，而不會使習知安裝於表面的零件減少，且可容易提供兼具硬質性與軟質性的多層印刷配線板。也可確保連接可靠性。
以上，參照圖面，說明本發明的實施型態，然而本發明並不限定於圖示，在不逸離其旨趣的範圍可進行各式各樣的變形。
1、3‧‧‧硬配線基板
2‧‧‧撓性配線基板
4‧‧‧零件
5‧‧‧安裝用端子
6‧‧‧保護層
10‧‧‧第1硬配線板素材
11~15‧‧‧絕緣層
11A、12A‧‧‧預浸料
13a‧‧‧餘隙部
20‧‧‧第2硬配線板素材
21~26‧‧‧配線層
10A、20A、2B‧‧‧配線板素材
21A、22A、23A、24A、25A、26A‧‧‧導體箔
31~35‧‧‧層間連接導體
43‧‧‧貫通孔
51‧‧‧連接部
51A‧‧‧銲膏
61‧‧‧夾具
100‧‧‧多層印刷配線板
第1圖(a)係模式地表示本發明之實施型態之多層印刷配線板的構成之一例的上面圖。
第1圖(b)係模式地表示本發明之實施型態之多層印刷配線板的構成之一例的底面圖。
第2圖係沿著第1圖之A－A線的模式剖面圖。
第3圖係表示第2圖所示之多層印刷配線板的變形例之模式剖面圖。
第4圖係表示第2圖所示之多層印刷配線板的其他變形例之模式剖面圖。
第5圖係用以說明第2圖所示之多層印刷配線板的製造方法的概要之圖。
第6圖係以模式的剖面表示作為第2圖所示之多層印刷配線板的一部分之硬配線基板的製造過程的一部分之步驟圖。
第7A圖係以模式的剖面表示作為第2圖所示之多層印刷配線板的一部分之硬配線基板的製造過程的另一部分之步驟圖。
第7B圖係表示第7A圖所示之步驟的變形例之圖。
第8圖係以模式的剖面表示作為第2圖所示之多層印刷配線板的一部分之硬配線基板的製造過程的又另一部分之步驟圖。
第9圖係以模式的剖面表示作為第2圖所示之多層印刷配線板的一部分之硬配線基板的一例之圖。
第10圖係用以說明第6圖~第8圖所示之製造過程的變形例之圖。
第11圖係以模式的剖面表示第2圖所示之多層印刷配線板的一部分之撓性配線基板側的製造過程的一例之步驟圖。
第12圖係以模式的剖面表示第2圖所示之多層印刷配線板之製造過程的一部分之步驟圖。
第13圖係以模式的剖面表示第3圖所示之多層印刷配線板之製造過程的一部分之步驟圖。
第14圖係用以說明第4圖所示之多層印刷配線板之製造過程的一部分之圖。
第15圖係用以說明第4圖所示之多層印刷配線板之製造過程的另一部分之圖。
第16圖係用以說明第4圖所示之多層印刷配線板之製造過程的另一部分之圖。
1、3．．．硬配線基板
2．．．撓性配線基板
4．．．零件
5．．．安裝用端子
6．．．保護層
11~15．．．絕緣層
13a．．．餘隙部
21~26．．．配線層
31~35．．．層間連接導體
51．．．連接部
100．．．多層印刷配線板

Claims (9)

  1. 一種多層印刷配線板，其特徵為具備：撓性配線基板；硬配線基板，與上述撓性配線基板的一邊主面對向而配設成一體，且面積比上述撓性配線基板窄；電性/電子零件，被內設於比上述撓性配線基板更靠硬配線基板側的位置；和第1絕緣層，介設於上述撓性配線基板與上述硬配線基板之間；上述硬配線基板，係具備：第1硬基板，在一邊的主面所形成的配線層上使電性/電子零件的電極端子與該配線層係藉由連接部連接；第2硬基板，與上述第1硬基板連接有上述電性/電子零件之配線層的面對向，且位於與該第1硬基板分離的位置；和第2絕緣層，以埋設上述第1硬基板與上述第2硬基板分離的間隙的方式，且埋設上述電性/電子零件的至少上述連接部的方式設置；上述電性/電子零件的周圍，係藉由上述第1絕緣層及上述第2絕緣層無間隙地被埋設。
  2. 如申請專利範圍第1項之多層印刷配線板，其中，又具備：層間連接導體，貫通該第1絕緣層被包夾於上述撓性配線基板在硬配線基板側的配線層與上述硬配線基板在上述撓性配線基板側的配線層之間而設置，且具有與層積方向一致的軸，且直徑係以在上述硬配線基板側比上述撓性 配線基板側小徑的方式變化的形狀。
  3. 如申請專利範圍第1項之多層印刷配線板，其中，又具備：第2配線層，與連接有上述電性/電子零件之配線層在上述撓性配線基板側的面對向而設置；和層間連接導體，被包夾於連接有上述電性/電子零件的配線層與上述第2配線層之間而設置，且貫通第1絕緣層，且直徑係以在上述第1配線層側比在上述第2配線層側小徑的方式變化的形狀。
  4. 如申請專利範圍第1項之多層印刷配線板，其中，上述多層印刷配線板之一邊的面係整面露出上述撓性配線基板且實質上平坦，而另一邊的面則露出上述硬配線基板與上述撓性配線基板。
  5. 如申請專利範圍第1項之多層印刷配線板，其中，上述電性/電子零件之周圍的空間係藉由從構成上述多層印刷配線板之預浸料的含浸樹脂浸出的樹脂所埋設。
  6. 如申請專利範圍第1項之多層印刷配線板，其中，上述撓性配線基板，係在兩主面具有配線層。
  7. 如申請專利範圍第1項之多層印刷配線板，其中，上述硬配線基板，係在兩主面具有配線層。
  8. 一種多層印刷配線板的製造方法，其特徵為具有下列的步驟：在第1硬基板之一邊的主面所形成的配線層，藉由連接部連接電性/電子零件的電極端子，將電性/電子零件 安裝且連接於上述配線層的步驟；準備在第2硬基板之一邊的主面所形成的配線層的特定位置，形成層間連接導體，同時在上述第2硬基板之上述層間連接導體形成面，重疊半硬化狀態的第1預浸料，使上述層間連接導體的頭部貫通上述第1預浸料而露出，且對應於上述已安裝之電性/電子零件的位置而設有貫通於板厚方向的餘隙部之第2硬基板的步驟；將安裝有上述電性/電子零件的第1硬基板與上述層間連接導體之頭部露出的第2硬基板，以使安裝有上述電性/電子零件之配線層的面與上述層間連接導體形成面對向的方式層積成一體化，而製作使上述連接部的周圍被上述第1預浸料的含浸樹脂密封的硬配線基板的步驟；準備在一邊的主面形成有配線層且在該配線層的特定位置形成有層間連接導體的撓性配線基板，且將半硬化狀態的預浸料重疊於該撓性配線基板的層間連接導體形成面，以作成上述層間連接導體的頭部貫通上述預浸料而露出的撓性配線基板的步驟；和使上述撓性配線基板之上述層間連接導體的頭部露出的面、與上述已製作之硬配線基板之上述第2硬基板的外層面隔著第2預浸料對向，且使上述電性/電子零件的周圍係藉由上述第1預浸料及上述第2預浸料無間隙地被埋設而層積成一體化的步驟。
  9. 如申請專利範圍第8項之多層印刷配線板的製造方法，其中，上述層間連接導體係藉由網版印刷所形成的 導電性凸塊。
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