WO2013002035A1 - 部品内蔵基板 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a component-embedded substrate.
- Patent Document 1 An example of a component-embedded substrate formed by alternately laminating insulating layers and conductor patterns made of a thermoplastic resin is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-305664 (Patent Document 1).
- an electronic component such as a chip resistor is built in the substrate and is connected to another electronic component by wiring.
- members called via conductors are formed so as to penetrate the insulating layer in the thickness direction.
- the electronic component is completely covered and hidden inside the component-embedded substrate and is surrounded by a part of the plurality of insulating layers.
- an insulating layer made of a thermoplastic resin directly surrounds the outer periphery of the electronic component so as to completely surround the outer periphery of the electronic component.
- FIG. 27 shows an example of a component-embedded substrate based on the prior art.
- the insulating layer 2 surrounds the outer periphery of the component 3 inside the component built-in substrate 901.
- the insulating layer 2 is a resin layer.
- the component built-in substrate 901 includes a plurality of via conductors 6 and a plurality of conductor patterns 7 therein.
- the component 3 is a rectangular parallelepiped as shown in FIG. 28, and has component-side electrodes 3a and 3b at both ends. As shown in FIG. 27, via conductors 6n are connected to the component side electrodes 3a and 3b in the component built-in substrate 901, respectively.
- insulation layer flow When a pressure bonding process is performed on the laminate, a phenomenon called “insulation layer flow” may occur inside the laminate.
- the flow of the insulating layer means that the material of the insulating layer is deformed under the influence of pressure applied from the outside and flows inside the laminate.
- this phenomenon is also called “resin flow” or “resin flow”. Since not only pressure but also heat is applied in the crimping process, the material of the insulating layer may be softened.
- the flow of the insulating layer thus generated has a problem that the built-in components are pushed and displaced.
- “displacement” includes not only the case where the component moves, but also the case where the component rotates. The deviation caused by the rotation of the component is hereinafter referred to as “rotational deviation”.
- the chip parts arranged in the laminated body are shown in a plan view through and explained below.
- the component 3 In a state where the resin sheets have been laminated, the component 3 is in the position and posture shown in FIG. That is, the longitudinal direction of the laminated body 20 and the longitudinal direction of the component 3 are parallel.
- rotational deviation occurs due to the crimping process, for example, as shown in FIG.
- the area occupied by the part-side electrodes 3a and 3b has the same shape as the electrodes 3a and 3b as shown in FIG.
- the connection electrodes 5a and 5b are provided in size and size. Therefore, when a rotational deviation occurs in the component 3, the contact area between the connection electrodes 5a and 5b and the component side electrodes 3a and 3b may be reduced or eliminated. As a result, an electrical connection failure to be ensured with respect to the component is brought about, and the reliability of the finally obtained component-embedded substrate is lowered.
- an object of the present invention is to provide a component-embedded substrate that can reduce electrical connection failure due to component rotational displacement due to the flow of an insulating layer inside a laminated body during crimping.
- a component-embedded substrate includes a laminate including a plurality of insulating layers, a component having a component-side electrode built in the laminate, and at least one of the plurality of insulating layers.
- a connection electrode formed on one insulating layer and electrically connected to the component side electrode.
- the component side electrodes are arranged at least one in the vicinity of both ends of the surface of the component facing the connection electrode.
- the connection electrode includes a portion that extends without being covered by the component-side electrode toward a direction of rotation about the center point of the component.
- the connection electrode has a concave outline on the side close to the center point of the component as viewed in plan.
- connection electrode it is a top view which extracts and shows only the connection electrode in the example in which the connection electrode became the broken line shape of the component built-in board in Embodiment 1 based on this invention. It is explanatory drawing of the planar positional relationship of the connection electrode and component side electrode in the example in which the connection electrode turned into the shape of the broken line bent at right angle of the component built-in board
- a component-embedded substrate 101 includes a laminate 71 including a plurality of insulating layers 2, a component 3 that is incorporated in the laminate 71 and has component-side electrodes 3a and 3b, and a plurality of components.
- Connection electrodes 5a and 5b which are formed on at least one of the insulating layers 2 and are electrically connected to the component side electrodes 3a and 3b.
- the stacked body 71 includes an insulating layer group 72 positioned so as to surround the outer periphery of the component 3 when viewed in plan. At least one component-side electrode 3a, 3b is disposed near both ends of the surface of the component 3 on the side facing the connection electrodes 5a, 5b.
- connection electrodes 5a and 5b show a planar positional relationship between the connection electrodes 5a and 5b and the component side electrodes 3a and 3b.
- FIG. 3 shows a state where only the connection electrodes 5a and 5b are taken out.
- the connection electrodes 5a and 5b are not covered by the component-side electrodes 3a and 3b in the direction of rotation about the center point 3c of the component 3 (hereinafter referred to as “rotational deviation”).
- the connection electrodes 5a and 5b have concave outlines 21a and 21b on the side close to the center point 3c of the component 3 in plan view.
- the insulating layer 2 is, for example, a resin layer. More specifically, the insulating layer 2 is, for example, a thermoplastic resin layer. The type of thermoplastic resin that can be the material of the insulating layer 2 will be described in detail later in the description of the manufacturing method.
- connection electrodes 5a and 5b include the rotation deviation margin portion, even if there is a rotation deviation at the time of manufacture, in the state after the rotation deviation, for example, as shown in FIG. Since the area where the component side electrodes 3a, 3b and the connection electrodes 5a, 5b are in contact is ensured and a situation where the connection area is insufficient can be avoided, poor electrical connection can be reduced.
- the present invention relates to a component-embedded substrate, even if the component-embedded substrate 101 is completed without producing a rotational deviation at the time of manufacturing, it is completed after the rotational deviation is produced at the time of manufacturing. Even if it is a thing, it does not change that the connection electrodes 5a and 5b include the rotation deviation margin part.
- Rotation deviation margin part is prepared but unused, or rotation deviation occurs over part or all of the prepared rotation deviation margin part, and it is rotated as a part after the part side electrode has already passed. It is only a difference in whether the margin of deviation remains.
- a new part can be placed on the part that was the rotational deviation margin part until then, and the part on which the part was placed may become a part on which no part is placed.
- a part where a newly generated component is not placed is regarded as a rotation deviation margin part.
- a portion where the connection electrodes 5a and 5b extend without being covered by the component side electrodes 3a and 3b in the direction of rotation about the center point 3c of the component 3 is It can be considered as a rotation deviation margin part.
- connection electrodes 5a and 5b extend to the same extent in both the clockwise and counterclockwise rotation directions of the component 3.
- the connection electrodes 5a and 5b do not necessarily extend uniformly in any rotation direction as described above. If it is known in advance whether the rotation direction that tends to cause rotational deviation in the crimping process is clockwise or counterclockwise, the direction that tends to cause rotational deviation between clockwise and counterclockwise before the crimping process
- a configuration in which a rotation deviation margin part is prepared so as to extend only on the side of the lens may be used.
- rotation deviation margin portions 10a and 10b may be provided so as to extend only on one side as shown in FIG.
- the rotational deviation margin portion will still extend toward the direction that is likely to cause rotational deviation during the crimping process.
- the rotational deviation margin portion extends in the opposite direction to the direction in which rotational deviation is likely to occur.
- the shape of the rotation deviation margin portion 10a may be as shown in FIGS. Also in the examples shown in FIGS. 6 to 8, it can be said that the connection electrodes 5a and 5b have a concave outline on the side close to the center point 3c of the component 3 in plan view. 5 to 8 exemplify a state in which each part of the connection electrodes 5a and 5b extends clockwise as the rotation deviation margin portions 10a and 10b, but the rotation deviation in the actual component 3 is illustrated. Depending on which direction is likely to occur, the rotational deviation margins 10a and 10b may be conversely extended counterclockwise. The rotation deviation margin portions 10a and 10b may extend in both the clockwise direction and the counterclockwise direction.
- connection electrode has a concave outline on the side close to the center point 3c of the component 3 when viewed in plan, and is located on the side far from the center point 3c of the component 3 when viewed in plan.
- shape the outer shape line it is more preferable that the following conditions are satisfied as the shape of the connection electrode.
- connection electrode has a convex outline on the side far from the center point 3c of the component 3 in plan view. That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the connection electrodes 5 a and 5 b have outer shapes 21 a and 21 b on the side close to the center point 3 c of the component 3, and outer shapes on the side far from the center point 3 c of the component 3.
- the lines 22a and 22b are preferably convex.
- connection electrode has an arc shape.
- connection electrodes 5a and 5b include a convex arcuate portion on the side far from the center point of the component 3 when viewed in plan.
- a circular arc shape is preferable because the connection electrode is arranged in a shape closer to the locus of the component side electrodes 3a and 3b due to the rotation of the component 3, thereby saving the space of the connection electrode.
- connection electrode is not limited to an arc shape, and may be a polygonal line shape as shown in FIG. FIG. 10 shows a state where only the connection electrodes 5a and 5b are taken out from the example shown in FIG.
- connection electrode may be a broken line that bends at 90 ° as shown in FIG.
- FIG. 12 shows a state where only the connection electrodes 5a and 5b are taken out from the example shown in FIG.
- FIGS. 2, 6 to 9 and FIG. 11 show the state before the crimping process or the state where the rotation is not generated, and in the actual finished product, In some cases, rotational deviation has already occurred.
- the finished product in which the rotational deviation has occurred is in a positional relationship such that the part 3 is rotated to some extent around the center point 3c from the positional relationships shown in FIGS. 2, 6 to 9, and 11.
- connection electrodes 5a and 5b include a trunk portion 5a1 and 5b1 having a shape corresponding to the component electrodes 3a and 3b when viewed in plan, and a branch portion 5a2 extending obliquely from the trunk portions 5a1 and 5b1 when viewed in plan. 5b2, 5a3, 5b3 are preferably included.
- a trunk portion of the shape of the component electrode As it is, and add a branch portion extending obliquely to this trunk portion. It will be easy. In addition, it becomes easy to add a rotation deviation margin part to an existing design. Since the branch portion extends obliquely, the shape of the branch portion easily matches the trajectory when the component electrodes 3a and 3b rotate, and waste of installation space for the connection electrodes 5a and 5b can be reduced.
- the description has been made on the assumption that the part 3 is rectangular, but the part 3 may be square. Further, the component 3 may have an arbitrary shape other than a rectangle as long as the component 3 has a shape that can be rotated by the flow of the surrounding insulating layer.
- the component 3 is an electronic component such as a resistor, a capacitor, or an inductor.
- FIG. 13 is a plan view of the lower surface of the component 30.
- the component 30 includes six component-side electrodes 31 to 36.
- the connection electrodes 51 to 56 arranged as shown in FIG. 14 may be prepared for the insulating layer 2 in contact with the component 30 from either the upper or lower side.
- connection electrodes 51 to 56 have their respective longitudinal directions as indicated by a one-dot chain line in FIG.
- the connection electrodes 51 to 56 can define a side closer to the center point 3c and a side farther from the center point 3c with the longitudinal axis as a boundary.
- the connection electrodes 51 to 56 have a concave outline on the side close to the center point 3c of the component 30 in plan view.
- connection electrodes 51 to 56 have a convex outline on the side far from the center point 3c of the component 30 in plan view.
- connection electrodes Even if there are a large number of component-side electrodes and connection electrodes as in this embodiment, by designing the shape of the connection electrodes as described above, even if there is a rotational deviation during manufacturing, In the state after the rotational deviation, the area where the component-side electrode and the connection electrode contact each other is ensured to some extent, and a situation where the connection area is insufficient can be avoided as much as possible, so that electrical connection failures can be reduced.
- the component 30 is an electronic component such as a filter or an IC.
- FIG. 16 shows a flowchart of the manufacturing method of this component built-in substrate.
- the component-embedded substrate manufacturing method includes a step S1 of preparing a plurality of resin sheets to be a laminated body including a plurality of insulating layers, and at least a part of a cavity for housing components with respect to the laminated body.
- Step S2 for forming through holes to be formed in at least a part of the plurality of resin sheets;
- Step S3 for stacking the plurality of resin sheets;
- Step S4 for arranging the components in the cavity;
- Step S5 for crimping the resin sheet to be formed.
- the resin sheet 12 with a conductor foil as shown in FIG. 17 is prepared.
- the resin sheet with conductor foil 12 is a sheet having a structure in which the conductor foil 17 is attached to one surface of the insulating layer 2.
- the insulating layer 2 is made of, for example, LCP (liquid crystal polymer) that is a thermoplastic resin.
- LCP liquid crystal polymer
- the material of the insulating layer 2 may be PEEK (polyether ether ketone), PEI (polyether imide), PPS (poniphenylene sulfide), PI (polyimide), or the like.
- the conductor foil 17 is a 18 ⁇ m thick foil made of Cu, for example.
- the material of the conductor foil 17 may be Ag, Al, SUS, Ni, Au other than Cu, or may be an alloy of two or more different metals selected from these metals.
- the conductor foil 17 has a thickness of 18 ⁇ m, but the conductor foil 17 may have a thickness of about 3 ⁇ m to 40 ⁇ m.
- the conductor foil 17 may be any thickness that allows circuit formation.
- “preparing a plurality of resin sheets” means that a plurality of resin sheets 12 with conductive foil may be prepared, and a plurality of resin sheets are later included in one resin sheet 12 with conductive foil. May be prepared in which areas to be cut out individually are set.
- via holes 11 are formed so as to penetrate the insulating layer 2 by irradiating the surface of the resin sheet 12 with conductor foil on the insulating layer 2 side with a carbon dioxide laser beam.
- the via hole 11 penetrates the insulating layer 2 but does not penetrate the conductor foil 17. Thereafter, the smear (not shown) of the via hole 11 is removed.
- carbon dioxide laser light is used here to form the via hole 11, other types of laser light may be used.
- a method other than laser beam irradiation may be employed to form the via hole 11.
- the via hole 11 is for forming a via conductor later. Some of the via conductors later become connection electrodes 5a and 5b.
- connection electrodes 5a and 5b are to have an arc shape, for example, the irradiation with the laser beam for forming the via hole 11 for the via conductor to be the connection electrodes 5a and 5b is performed in a plan shape of the desired connection electrode. Continuously. That is, the laser beam is irradiated so as to draw an arc shape. Or when repeating irradiating a laser beam in the shape of a dot, it makes it circular-arc shape as a whole by connecting many dot shapes.
- a resist pattern 13 corresponding to a desired circuit pattern is printed on the surface of the conductor foil 17 of the resin sheet 12 with a conductor foil by a method such as screen printing.
- etching is performed using the resist pattern 13 as a mask, and the portion of the conductor foil 17 that is not covered with the resist pattern 13 is removed as shown in FIG. A portion of the conductor foil 17 remaining after this etching is referred to as “conductor pattern 7”. Thereafter, as shown in FIG. 21, the resist pattern 13 is removed. Thus, a desired conductor pattern 7 is obtained on one surface of the insulating layer 2.
- the via hole 11 is filled with a conductive paste by screen printing or the like. Screen printing is performed from the lower surface in FIG. 21 and 22, for convenience of explanation, the via hole 11 is displayed in a posture facing downward, but in practice, screen printing may be performed by changing the posture as appropriate.
- the conductive paste to be filled may be mainly composed of silver as described above, but may instead be composed mainly of copper, for example.
- This conductive paste forms an alloy layer with the metal that is the material of the conductor pattern 7 at the temperature (hereinafter referred to as “thermocompression temperature”) when the laminated insulating layer is thermocompression bonded later. It is preferable that the metal powder contains an appropriate amount.
- this conductive paste contains copper, that is, Cu as a main component for exhibiting conductivity
- this conductive paste includes at least one of Ag, Cu, and Ni in addition to the main component, and Sn, Bi, Zn. It is preferable that at least one of them is included.
- the via conductor 6 is formed as shown in FIG. Since the connection electrodes 5a and 5b are a kind of the via conductor 6, the connection electrodes 5a and 5b are formed when the via conductor 6 is formed.
- step S2 through holes 14 having an area larger than the projected area of the component 3 are formed in the insulating layer 2 by punching.
- the through hole 14 corresponds to at least a part of a cavity for housing the component 3.
- the through hole 14 is formed and a case where the through hole 14 is not formed.
- the through holes 14 are formed only in the insulating layer 2 in which the through holes 14 are to be formed in accordance with the design of the plurality of insulating layers 2.
- a plurality of insulating layers 2 are stacked to form a substrate.
- the insulating layer 2 is disposed with the surface of the insulating layer 2 on which the conductor pattern 7 is formed facing downward so that the conductor pattern 7 is disposed on the lower surface of the substrate.
- the conductor pattern 7 disposed on the lower surface of the substrate becomes the external electrode 18.
- the insulating layer 2 in which the through holes 14 are not formed is used.
- the insulating layer 2 in which the through hole 14 is not formed is disposed, or two or more layers are stacked, and then the insulating layer 2 in which the through hole 14 is formed is stacked.
- the insulating layer 2 in which the through hole 14 is formed is stacked.
- a component housing portion 15 as a cavity is formed by combining two or more through holes 14.
- the component accommodating portion 15 is a concave portion having a depth enough to accommodate the component 3.
- the insulating layer 2 disposed first has connection electrodes 5a and 5b formed thereon.
- the component 3 is a rectangular parallelepiped and has the electrodes 3a and 3b at both ends in the longitudinal direction, but the shape and structure of the component 3 are not limited to this.
- the insulating layer 2 is further disposed above the component 3.
- This insulating layer 2 does not have the through hole 14.
- the conductor pattern 7 formed on the insulating layer 2 located on the uppermost layer of the substrate serves as an external electrode 19 for mounting other IC components and the like.
- only one insulating layer 2 is covered as compared with FIG. 25, but not limited to one layer, two or more layers may be covered.
- the laminate is subjected to main pressure bonding.
- the temperature of the main press bonding is, for example, 250 ° C. or more and 300 ° C. or less.
- the above-mentioned “thermocompression bonding temperature” means the temperature of the main compression bonding.
- the material of the insulating layer 2 is a thermoplastic resin
- the material of the insulating layer 2 is softened by thermocompression bonding, and the insulating layer can flow. At this time, rotational displacement may occur in the component 3 due to the influence of the flow of the insulating layer.
- the rotational displacement margin portion is provided in the connection electrodes 5a and 5b, it is possible to avoid poor electrical connection.
- the surface of the external electrodes 18 and 19 formed on the upper and lower surfaces of the component-embedded substrate is plated with Ni, Au or the like.
- connection electrodes 5a and 5b are formed as a kind of via conductor, but the connection electrode is not limited to such a configuration.
- an arc-shaped conductor pattern may be formed as a connection electrode so as to be electrically connected to the surface of the via conductor.
- the shape of the conductor pattern serving as the connection electrode is important, and the planar shape of the via conductor itself is not limited.
- the present invention can be used for a component-embedded substrate.
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Abstract
部品内蔵基板は、複数の絶縁層を含む積層体と、積層体に内蔵され、部品側電極(3a,3b)を有する部品(3)と、複数の絶縁層のうちの少なくとも1つの絶縁層に形成され、前記部品側電極に電気的に接続される接続電極(5a,5b)とを備える。部品側電極(3a,3b)は、部品(3)の接続電極(5a,5b)に対向する側の面の両端近傍に少なくとも1つずつ配置されている。接続電極(5a,5b)は、部品(3)の中心点を中心として回転する方向に向かって部品側電極(3a,3b)に覆われずに延在する部分を含む。接続電極(5a,5b)は、平面的に見て、部品(3)の中心点に近い側の外形線が凹となっている。
Description
本発明は、部品内蔵基板に関するものである。
熱可塑性樹脂からなる絶縁層と導体パターンとが交互に積層されることによって形成された部品内蔵基板の一例が特開2007-305674号公報(特許文献1)に記載されている。この文献によれば、基板の内部にチップ抵抗などの電子部品が内蔵されており、配線によって他の電子部品と接続されている。この部品内蔵基板においては、異なる高さにある導体パターン同士を電気的に接続するために、絶縁層を厚み方向に貫通するようにビア導体と呼ばれる部材が形成されている。電子部品は、部品内蔵基板の内部に完全に覆い隠されており、複数ある絶縁層のうちの一部によって取り囲まれる状態となっている。電子部品が配置されている高さの層においては、熱可塑性樹脂からなる絶縁層が電子部品の外周に直接密着するようにして電子部品の外周を完全に取り囲んでいる。
従来技術に基づく部品内蔵基板の一例を図27に示す。この例では、部品内蔵基板901の内部で、絶縁層2が部品3の外周を取り囲んでいる。この例では、絶縁層2は樹脂層である。部品内蔵基板901は、複数のビア導体6と、複数の導体パターン7とを内部に含んでいる。部品3は図28に示すように直方体であり、両端部にそれぞれ部品側電極3a,3bを有する。図27に示すように、部品内蔵基板901の内部では部品側電極3a,3bにそれぞれビア導体6nが接続されている。
特許文献1に記載された発明では、チップ部品をチップ部品に対応した形状の孔に嵌め込んだ状態で樹脂シートを積層した後に、この積層体を加熱しながら加圧する工程を行なうことにより、樹脂シートを相互に融着させている。この工程を圧着工程ともいう。圧着工程の結果、積層体は硬化して一体化する。このようにしてチップ部品が内蔵された多層配線基板を得ることとしている。
積層体に対して圧着工程を行なうことによって、積層体の内部では「絶縁層の流動」と呼ばれる現象が起こる場合がある。絶縁層の流動とは、外部から加えられた圧力の影響で、絶縁層の材料が変形し、積層体内部で流動することを意味する。絶縁層が樹脂からなる場合、この現象は「樹脂流れ」または「樹脂流動」とも呼ばれる。圧着工程では圧力のみならず熱も加えられるので、絶縁層の材料は軟化している場合がある。このように生じる絶縁層の流動によって、内蔵される部品が押されてずれるという問題があった。ここでいう「ずれる」とは、部品が移動する場合のみならず、部品が回転する場合も含む。部品が回転することによって生じるずれを以下「回転ずれ」というものとする。
積層体の内部に配置されたチップ部品を透視して平面的に表示して以下に説明する。たとえば設計上は図29に示すように配置されるべき部品3があるものとする。樹脂シートを積層し終えた状態では、部品3は図29に示す位置および姿勢にある。すなわち、積層体20の長手方向と部品3の長手方向とが平行となっている。圧着工程を行なうことによって回転ずれが生じた場合、たとえば図30に示すようになる。
一方、従来は、平面的に見て図31に示すような形状を有する部品3に対しては、部品側電極3a,3bが占める領域に、図32に示すように電極3a,3bと等しい形状および大きさで接続電極5a,5bを設けていた。したがって、部品3に回転ずれが生じると、接続電極5a,5bと部品側電極3a,3bとが当接する面積が減少したりなくなったりしてしまう。その結果、部品に対して確保されるべき電気的接続の不良などがもたらされ、最終的に得られる部品内蔵基板の信頼性が低下する。
そこで、本発明は、圧着時の積層体内部における絶縁層の流動による部品の回転ずれによる電気的接続不良を低減することができる部品内蔵基板を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に基づく部品内蔵基板は、複数の絶縁層を含む積層体と、上記積層体に内蔵され、部品側電極を有する部品と、上記複数の絶縁層のうちの少なくとも1つの絶縁層に形成され、上記部品側電極に電気的に接続される接続電極とを備える。上記部品側電極は、上記部品の上記接続電極に対向する側の面の両端近傍に少なくとも1つずつ配置されている。上記接続電極は、上記部品の中心点を中心として回転する方向に向かって上記部品側電極に覆われずに延在する部分を含む。上記接続電極は、平面的に見て、上記部品の中心点に近い側の外形線が凹となっている。
本発明によれば、仮に製造時に回転ずれがあったとしても、回転ずれの後の状態において、部品側電極と接続電極とが当接する面積は確保され、接続面積が不足する事態を避けることができるので、電気的接続不良を低減することができる。
(実施の形態1)
図1~図3を参照して、本発明に基づく実施の形態1における部品内蔵基板について説明する。
図1~図3を参照して、本発明に基づく実施の形態1における部品内蔵基板について説明する。
図1に示すように、本実施の形態における部品内蔵基板101は、複数の絶縁層2を含む積層体71と、積層体71に内蔵され、部品側電極3a,3bを有する部品3と、複数の絶縁層2のうちの少なくとも1つの絶縁層2に形成され、部品側電極3a,3bに電気的に接続される接続電極5a,5bとを備える。積層体71は、平面的に見て部品3の外周を取り囲むように位置する絶縁層群72を含んでいる。部品側電極3a,3bは、部品3の接続電極5a,5bに対向する側の面の両端近傍に少なくとも1つずつ配置されている。接続電極5a,5bと部品側電極3a,3bとの平面的位置関係を図2に示す。接続電極5a,5bだけを取り出したところを図3に示す。図2から明らかなように、接続電極5a,5bは、部品3の中心点3cを中心として回転する方向に向かって部品側電極3a,3bに覆われずに延在する部分(以下「回転ずれマージン部」という。)を含み、接続電極5a,5bは、平面的に見て、部品3の中心点3cに近い側の外形線21a,21bが凹となっている。
絶縁層2は、たとえば樹脂層である。より詳しくいえば、絶縁層2は、たとえば熱可塑性樹脂層である。絶縁層2の材料となりうる熱可塑性樹脂の種類は、のちに製造方法の説明の中で詳しく述べる。
本実施の形態では、接続電極5a,5bは、回転ずれマージン部を含んでいるので、仮に製造時に回転ずれがあったとしても、回転ずれの後の状態において、たとえば図4に示すように、部品側電極3a,3bと接続電極5a,5bとが当接する面積は確保され、接続面積が不足する事態を避けることができるので、電気的接続不良を低減することができる。
本発明は、部品内蔵基板という物に関するものであるが、仮に部品内蔵基板101が、製造時に回転ずれを生じないまま完成したものであったとしても、製造時に回転ずれを生じた後で完成したものであったとしても、接続電極5a,5bが、回転ずれマージン部を含んでいることには変わりない。回転ずれマージン部が用意されていながら未使用のまま終わったか、あるいは、用意されていた回転ずれマージン部の一部または全部にわたって回転ずれが生じて、既に部品側電極が通過した後の部分として回転ずれマージン部が残っているかの違いに過ぎない。回転ずれが起こることによりそれまで回転ずれマージン部であった部分に新たに部品が載るようになり、それまで部品が載っていた部分が部品の載らない部分となることもありうるが、その場合には、新たに生じた部品の載らない部分を回転ずれマージン部とみなすものとする。いずれの場合であっても、完成品において、接続電極5a,5bが、部品3の中心点3cを中心として回転する方向に向かって部品側電極3a,3bに覆われずに延在する部分は回転ずれマージン部と考えることができる。
図2では、左右の部品側電極3a,3bのいずれにおいても、部品3の時計回り、反時計回りのいずれの回転方向にも同程度だけ接続電極5a,5bが延在した配置となっているが、このようにいずれの回転方向にも接続電極5a,5bが均等に延在しているものとは限らない。圧着工程において回転ずれを生じやすい回転方向が時計回り、反時計回りのいずれであるか予め判明している場合は、圧着工程前の時点で時計回りおよび反時計回りのうち回転ずれを生じやすい方の側にのみ延在するように回転ずれマージン部を用意しておく構成であってもよい。たとえば時計まわりに回転ずれを生じやすいことが予め判明している場合には、図5に示すように回転ずれマージン部10a,10bを一方の側にのみ延在するように設けてもよい。
完成品としての部品内蔵基板が回転ずれを生じないまま完成したものである場合は、依然として圧着工程の際に回転ずれを生じやすい方に向かって回転ずれマージン部が延在することとなるが、完成品としての部品内蔵基板が既に圧着工程において回転ずれを起こしたものである場合には、回転ずれを生じやすい方とは逆向きに向かって回転ずれマージン部が延在することとなる。
回転ずれマージン部10aの形状は、図6、図7、図8に示すようなものであってもよい。図6~図8に示した例においても、接続電極5a,5bは、平面的に見て、部品3の中心点3cに近い側の外形線が凹となっているといえる。図5~図8では、接続電極5a,5bの各一部が回転ずれマージン部10a,10bとして時計回りに向かって延在している様子を例示しているが、実際の部品3における回転ずれがどちら向きに生じやすいかによっては、回転ずれマージン部10a,10bが逆に反時計回りに向かって延在する構成であってもよい。回転ずれマージン部10a,10bが時計回りと反時計回りとの両方に向かって延在する構成であってもよい。
ここでは、接続電極の、平面的に見て部品3の中心点3cに近い側の外形線が凹となっているものを示し、平面的に見て、部品3の中心点3cから遠い側の外形線がどのような形状であるかには言及しなかったが、接続電極の形状としては、以下の条件が満たされていることがより好ましい。
すなわち、本実施の形態で示した条件に加えて、接続電極は、平面的に見て、部品3の中心点3cから遠い側の外形線が凸となっていることが好ましい。すなわち、図2、図3に示したように、接続電極5a,5bは、部品3の中心点3cに近い側の外形線21a,21bが凹となり、部品3の中心点3cから遠い側の外形線22a,22bが凸となっていることが好ましい。
図2、図3に示した例では、接続電極が円弧状になっている。このように、接続電極5a,5bは、平面的に見て、部品3の中心点から遠い側に凸の円弧状となった部分を含むことが好ましい。円弧状であれば、部品3の回転による部品側電極3a,3bの軌跡により近い形状で接続電極が配置されることとなるので、接続電極の省スペース化になるので、好ましい。
一方、接続電極は円弧状に限らず、図9に示すように折れ線状となっていてもよい。図9に示した例から接続電極5a,5bだけを取り出したところを図10に示す。
あるいは、接続電極は図11に示すように90°で折れ曲がるような折れ線となっていてもよい。図11に示した例から接続電極5a,5bだけを取り出したところを図12に示す。
図2、図6~図9、図11に示した例はいずれも、圧着工程前の状態、または、回転ずれが生じないまま完成した状態を示したものであって、実際の完成品においては、既に回転ずれが生じている場合がある。回転ずれが生じた完成品においては、図2、図6~図9、図11に示した位置関係から中心点3cを中心として部品3をある程度回転させたような位置関係にある。
図10に示した例は、以下のように表現することもできる。接続電極5a,5bは、平面的に見て、部品電極3a,3bに対応する形状の幹部分5a1,5b1と、平面的に見て幹部分5a1,5b1から斜めに延在する枝部分5a2,5b2,5a3,5b3とを含むことが好ましい。このような構成とすれば、設計の際には、部品電極の形状をそのまま写した形状の幹部分を用意し、この幹部分に斜めに延在する枝部分を付け足すだけでよいので、設計が簡単となる。また、既存の設計に対して回転ずれマージン部を追加する作業もしやすくなる。枝部は斜めに延在するので、部品電極3a,3bが回転する際の軌跡に枝部の形状が一致しやすく、接続電極5a,5bの設置スペースの無駄を小さく抑えることができる。
本実施の形態では、部品3が長方形である例を前提に説明したが、部品3は正方形であってもよい。また、部品3は、周辺の絶縁層の流動によって回転する可能性があるような形状でありさえすれば、長方形以外の任意の形状であってもよい。また、部品3は、たとえば、抵抗、コンデンサ、インダクタなどの電子部品である。
(実施の形態2)
図13~図15を参照して、本発明に基づく実施の形態2における部品内蔵基板について説明する。ここでは、内蔵される部品の一例として、図13に示すような部品30について説明する。図13は、部品30の下面の平面図である。部品30は、6つの部品側電極31~36を備える。このように3以上の部品側電極を備える部品を内蔵する場合であっても、本発明は適用可能である。この場合、この部品30に上下いずれかの側から接する絶縁層2には、図14に示すように配列された接続電極51~56を用意すればよい。
図13~図15を参照して、本発明に基づく実施の形態2における部品内蔵基板について説明する。ここでは、内蔵される部品の一例として、図13に示すような部品30について説明する。図13は、部品30の下面の平面図である。部品30は、6つの部品側電極31~36を備える。このように3以上の部品側電極を備える部品を内蔵する場合であっても、本発明は適用可能である。この場合、この部品30に上下いずれかの側から接する絶縁層2には、図14に示すように配列された接続電極51~56を用意すればよい。
本実施の形態における部品内蔵基板においては、図15に示すように、部品30の部品側電極31~36と接続電極51~56とが重なり合っている。接続電極51~56は、図14に一点鎖線で示されるように、それぞれの長手方向を有している。接続電極51~56はそれぞれの長手方向の軸を境にして、中心点3cに近い側と中心点3cから遠い側とを規定することができる。接続電極51~56は、平面的に見て、部品30の中心点3cに近い側の外形線が凹となっている。
また、好ましいことに、接続電極51~56は、平面的に見て、部品30の中心点3cから遠い側の外形線が凸となっている。
本実施の形態のように、部品側電極および接続電極の数が多い場合であっても、上述のように接続電極の形状を設計しておくことによって、仮に製造時に回転ずれがあったとしても、回転ずれの後の状態において、部品側電極と接続電極とが当接する面積はある程度確保され、接続面積が不足する事態をなるべく避けることができるので、電気的接続不良を低減することができる。
本実施の形態では、図13~図15に示したように部品側電極がマトリックス状に配列されている例を前提に説明したが、部品側電極がこのようなマトリックス状の配列でない場合にも、本発明は同様に適用することができる。また、部品30は、たとえば、フィルタ、ICなどの電子部品である。
(製造方法)
なお、上記各実施の形態に共通する事項として、本発明の適用対象となる部品内蔵基板の製造方法の一例について以下に説明する。この例では、複数の絶縁層を含む積層体を作製するに当たって、複数の樹脂シートを用いる。
なお、上記各実施の形態に共通する事項として、本発明の適用対象となる部品内蔵基板の製造方法の一例について以下に説明する。この例では、複数の絶縁層を含む積層体を作製するに当たって、複数の樹脂シートを用いる。
この部品内蔵基板の製造方法のフローチャートを図16に示す。この部品内蔵基板の製造方法は、複数の絶縁層を含む積層体となるべき複数の樹脂シートを用意する工程S1と、この積層体に対して、部品を収容するための空洞の少なくとも一部となるべき貫通孔を、前記複数の樹脂シートのうち少なくとも一部に形成する工程S2と、前記複数の樹脂シートを積層する工程S3と、前記空洞に前記部品を配置する工程S4と、積層体となるべき前記樹脂シートを圧着する工程S5とを含む。
この部品内蔵基板の製造方法について、図面を参照して詳しく説明する。
まず、工程S1として、図17に示すような導体箔付き樹脂シート12を用意する。導体箔付き樹脂シート12は、絶縁層2の片面に導体箔17が付着した構造のシートである。絶縁層2は、たとえば熱可塑性樹脂であるLCP(液晶ポリマー)からなるものである。絶縁層2の材料としては、LCPの他に、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PEI(ポリエーテルイミド)、PPS(ポニフェニレンスルファイド)、PI(ポリイミド)などであってもよい。導体箔17は、たとえばCuからなる厚さ18μmの箔である。なお、導体箔17の材料はCu以外にAg、Al、SUS、Ni、Auであってもよく、これらの金属のうちから選択された2以上の異なる金属の合金であってもよい。本実施の形態では、導体箔17は厚さ18μmとしたが、導体箔17の厚みは3μm以上40μm以下程度であってよい。導体箔17は、回路形成が可能な厚みであればよい。
まず、工程S1として、図17に示すような導体箔付き樹脂シート12を用意する。導体箔付き樹脂シート12は、絶縁層2の片面に導体箔17が付着した構造のシートである。絶縁層2は、たとえば熱可塑性樹脂であるLCP(液晶ポリマー)からなるものである。絶縁層2の材料としては、LCPの他に、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PEI(ポリエーテルイミド)、PPS(ポニフェニレンスルファイド)、PI(ポリイミド)などであってもよい。導体箔17は、たとえばCuからなる厚さ18μmの箔である。なお、導体箔17の材料はCu以外にAg、Al、SUS、Ni、Auであってもよく、これらの金属のうちから選択された2以上の異なる金属の合金であってもよい。本実施の形態では、導体箔17は厚さ18μmとしたが、導体箔17の厚みは3μm以上40μm以下程度であってよい。導体箔17は、回路形成が可能な厚みであればよい。
工程S1において「複数の樹脂シートを用意する」とは、複数枚の導体箔付き樹脂シート12を用意してもよく、1枚の導体箔付き樹脂シート12の中に、のちに複数の樹脂シートとして個別に切り出されるべき領域が設定されたものを用意してもよい。
次に、図18に示すように、導体箔付き樹脂シート12の絶縁層2側の表面に炭酸ガスレーザ光を照射することによって絶縁層2を貫通するようにビア孔11を形成する。ビア孔11は、絶縁層2を貫通しているが導体箔17は貫通していない。その後、ビア孔11のスミア(図示せず)を除去する。ここではビア孔11を形成するために炭酸ガスレーザ光を用いたが、他の種類のレーザ光を用いてもよい。また、ビア孔11を形成するためにレーザ光照射以外の方法を採用してもよい。
ビア孔11はのちにビア導体を形成するためのものである。ビア導体のうちの一部は、のちに接続電極5a,5bとなるものである。接続電極5a,5bをたとえば円弧形状とすべき場合には、接続電極5a,5bとなる予定のビア導体のためのビア孔11を作成する際のレーザ光照射は、所望の接続電極の平面形状に沿って連続的に行なう。すなわち、円弧形状を描くようにレーザ光を照射する。あるいは、レーザ光をドット状に照射することを繰り返す場合には、多数のドット形状を連ねることによって全体として円弧形状となるようにする。
次に、図19に示すように、導体箔付き樹脂シート12の導体箔17の表面に、スクリーン印刷などの方法で、所望の回路パターンに対応するレジストパターン13を印刷する。
次に、レジストパターン13をマスクとしてエッチングを行ない、図20に示すように、導体箔17のうちレジストパターン13で被覆されていない部分を除去する。導体箔17のうち、このエッチングの後に残った部分を「導体パターン7」と称する。その後、図21に示すように、レジストパターン13を除去する。こうして絶縁層2の一方の表面に所望の導体パターン7が得られる。
次に、図22に示すように、ビア孔11に、スクリーン印刷などにより導電性ペーストを充填する。スクリーン印刷は、図21における下側の面から行なわれる。図21および図22では説明の便宜上、ビア孔11が下方を向いた姿勢で表示しているが、実際には適宜姿勢を変えてスクリーン印刷を行なってよい。充填する導電性ペーストは上述したように銀を主成分とするものであってもよいが、その代わりにたとえば銅を主成分とするものであってもよい。この導電性ペーストは、のちに積層した絶縁層を熱圧着する際の温度(以下「熱圧着温度」という。)で、導体パターン7の材料である金属との間で合金層を形成するような金属粉を適量含むものであることが好ましい。この導電性ペーストは導電性を発揮するための主成分として銅すなわちCuを含むので、この導電性ペーストは主成分の他にAg,Cu,Niのうち少なくとも1種類と、Sn,Bi,Znのうち少なくとも1種類とを含むことが好ましい。こうして図22に示すようにビア導体6が形成される。接続電極5a,5bはビア導体6の一種であるので、ビア導体6が形成される際に、接続電極5a,5bは形成される。
次に、工程S2として、図23に示すように、絶縁層2に対してパンチ加工により部品3の投影面積より大きい面積の貫通孔14を形成する。貫通孔14は部品3を収容するための空洞の少なくとも一部に相当する。積層される予定の複数の絶縁層2の中には、貫通孔14が形成されるものと形成されないものとがあってよい。複数の絶縁層2においてそれぞれ設計に従い、貫通孔14を形成すべき絶縁層2のみに貫通孔14が形成される。
工程S3として、図24に示すように、複数の絶縁層2を積層して基板を形成する。基板の最下層では、基板の下面に導体パターン7が配置されるよう、絶縁層2の導体パターン7が形成された側の面を下に向けた状態で絶縁層2が配置されている。これにより基板の下面に配置された導体パターン7は外部電極18となる。基板の下面近傍では、貫通孔14が形成されていない絶縁層2が用いられる。
貫通孔14が形成されていない絶縁層2を1層配置するか、または2層以上積層した後に、貫通孔14が形成された絶縁層2を積層する。図24に示した例では、貫通孔14が形成されていない絶縁層2を1層配置した後に、貫通孔14が形成された絶縁層2を2層重ねている。貫通孔14が2層分以上組み合わさることによって、空洞としての部品収容部15が形成されている。部品収容部15は部品3を収容することができる程度の深さを有する凹部である。図24に示した例では、最初に配置した絶縁層2は、接続電極5a,5bが形成されたものである。
図24に示すように部品収容部15が形成されるところまで絶縁層2を積層した時点で、熱圧着温度より低い温度で仮圧着する。仮圧着の温度は、たとえば150℃以上200℃以下である。仮圧着することにより、この時点までに積層した絶縁層2がつながり、部品収容部15が安定した凹部として形成される。
工程S4として、図25に示すように、部品3を部品収容部15内に配置する。ここで示す例では部品3は直方体であり、長手方向の両端に電極3a,3bを有するが、部品3の形状や構造はこれに限らない。
次に、図26に示すように、部品3より上側に、さらに絶縁層2を配置する。この絶縁層2は、貫通孔14を有しないものである。基板の最上層に位置する絶縁層2に形成された導体パターン7は、他のIC部品などを実装するための外部電極19となる。図26に示した例では、図25に比べて絶縁層2を1層被せたのみとなっているが、1層に限らず2層以上被せてもよい。
次に、工程S5として、この積層体を本圧着する。本圧着の工程では既に仮圧着された積層体および仮圧着より後から積層された絶縁層2の全体を一括して熱圧着する。本圧着の温度はたとえば250℃以上300℃以下である。上述の「熱圧着温度」は、この本圧着の温度を意味する。本圧着することにより、厚み方向に隣り合った絶縁層2同士は相互に接着されて一体的な絶縁基材が形成される。絶縁層2の材料は熱可塑性樹脂であるので、熱圧着することにより絶縁層2の材料が軟化し、絶縁層の流動が生じうる。この際に、絶縁層の流動の影響で部品3に回転ずれが生じうるが、接続電極5a,5bには回転ずれマージン部が設けられているので、電気的接続不良となることは避けられる。本圧着が済んだ後、部品内蔵基板の上面及び下面に形成された外部電極18,19の表面に、Ni、Auなどでめっき処理を施すことが好ましい。
こうして、図1に示す構造の部品内蔵基板101が得られる。
ここで説明した部品内蔵基板の製造方法においては、接続電極5a,5bをビア導体の一種として形成したが、接続電極はそのような構成に限らない。たとえば、ビア導体の表面に電気的に接続されるように円弧形状の導体パターンを形成して接続電極としてもよい。この場合、接続電極となる導体パターンの形状が重要となるのであって、当該ビア導体自体の平面的形状は限定されない。
ここで説明した部品内蔵基板の製造方法においては、接続電極5a,5bをビア導体の一種として形成したが、接続電極はそのような構成に限らない。たとえば、ビア導体の表面に電気的に接続されるように円弧形状の導体パターンを形成して接続電極としてもよい。この場合、接続電極となる導体パターンの形状が重要となるのであって、当該ビア導体自体の平面的形状は限定されない。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
本発明は、部品内蔵基板に利用することができる。
2 絶縁層、3,30 部品、3a,3b,31,32,33,34,35,36 部品側電極、3c (部品の)中心点、5a,5b,51,52,53,54,55,56 接続電極、5a1,5b1 幹部分、5a2,5b2,5a3,5b3 枝部分、6,6n ビア導体、7 導体パターン、10a,10b 回転ずれマージン部、11 ビア孔、12 導体箔付き樹脂シート、13 レジストパターン、14 貫通孔、15 部品収容部、17 導体箔、18,19 外部電極、20 積層体、21a,21b (中心点に近い側の)外形線、22a,22b (中心点から遠い側の)外形線、71 積層体、72 絶縁層群、101,901 部品内蔵基板。
Claims (4)
- 複数の絶縁層(2)を含む積層体(71)と、
前記積層体に内蔵され、部品側電極(3a,3b)を有する部品(3)と、
前記複数の絶縁層のうちの少なくとも1つの絶縁層に形成され、前記部品側電極に電気的に接続される接続電極(5a,5b)とを備え、
前記部品側電極は、前記部品の前記接続電極に対向する側の面の両端近傍に少なくとも1つずつ配置されており、
前記接続電極は、前記部品の中心点を中心として回転する方向に向かって前記部品側電極に覆われずに延在する部分を含み、
前記接続電極は、平面的に見て、前記部品の中心点(3c)に近い側の外形線(21a,21b)が凹となっている、部品内蔵基板。 - 前記接続電極は、平面的に見て、前記部品の中心点(3c)から遠い側の外形線(22a,22b)が凸となっている、請求項1に記載の部品内蔵基板。
- 前記接続電極は、平面的に見て、前記部品の中心点から遠い側に凸の円弧状となった部分を含む、請求項1に記載の部品内蔵基板。
- 前記接続電極は、平面的に見て、前記部品電極に対応する形状の幹部分(5a1,5b1)と、平面的に見て前記幹部分から斜めに延在する枝部分(5a2,5b2,5a3,5b3)とを含む、請求項1に記載の部品内蔵基板。
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- 2012-06-14 WO PCT/JP2012/065217 patent/WO2013002035A1/ja active Application Filing
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NENP | Non-entry into the national phase |
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