JP2005302854A

JP2005302854A - 部品内蔵両面基板、部品内蔵両面配線板およびその製造方法

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Publication number: JP2005302854A
Application number: JP2004113850A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Inatani; 裕史稲谷; Yoshiharu Unami; 義春宇波
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】部品を絶縁層に内蔵することで、表面実装部品を含めて全体として多数の部品実装が可能で、高密度実装を実現する。
【解決手段】部品内蔵両面基板（１）は、絶縁層（１１）を貫通する穴（２５）内に、両端にハンダ端子部（３１ａ，３１ｂ）を有する電子部品（３０）をそのハンダ端子部が穴（２５）の両端に位置するようにして配置し、絶縁層（１１）の両面に導体（１２，１５）を貼り合わせてハンダ溶融温度で圧着することで、電子部品（３０）を介して両導体（１２，１５）を層間接続した。部品内蔵両面配線板（２）はさらに、電子部品（３０）の両端接続部位の導体（１２ａ，１５ａ）を残して両面の導体（１２，１５）に配線パターン（１２Ｐ，１５Ｐ）を形成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、絶縁層を挟んでその両面に導電層を備えた部品内蔵両面基板、部品内蔵両面配線板およびその製造方法に関するものである。

従来、絶縁層を挟んでその両面に導電層を備えた両面基板において、両導電層を互いに接続する層間接続を実現するには、ＴＨ（Through Hole：スルーホール）メッキ、ＬＶＨ（Laser Via through Hole：レーザビアホール）メッキ、導電ペースト接続などがある。

このうち、ＴＨメッキおよびＬＶＨメッキは、例えば、図１０（ａ）に示すように、絶縁層１１１の両面に導電層１１２を備えた基材１１０に、図１０（ｂ）に示すように貫通孔１２５を形成し、図１０（ｃ）に示すように、その貫通孔１２５を含む全体にメッキ１２６を行うことで層間接続を実現する。

また、導電ペースト接続は、例えば、図１１（ａ）に示すように、絶縁層１１１の両面に導電層１１２を備えた基材１１０に貫通孔１２５を形成し、図１１（ｂ）に示すようにその貫通孔１２５に導電性のペースト１２７を埋め込み、図１１（ｃ）に示すように、リフローを行ってペーストを硬化１２８させることで層間接続を実現する。

いずれの場合も、層間接続を実現したのち、両面の導電層１１２に配線パターンを形成し、その配線パターンの表層部分に電子部品などの部品を実装するものである。

また、従来の部品内蔵基板は、図１２（ａ）に示すようにして配線パターン１１２Ｐの表層部分に部品１４０を実装したのち、図１２（ｂ）に示すようにその実装面に樹脂製の絶縁層１５１を形成して封止し、さらに図１２（ｃ）に示すように銅箔１５２を貼り合わせ、図１２（ｄ）に示すように実装面の導電層１１２Ｐまで達する穴１５５を形成したうえ、図１２（ｅ）に示すように、メッキ１５６または導電ペーストなどにより層間接続を実現する。
特開２００２−７６６３７号公報

しかしながら、このような従来の層間接続では、いずれの場合も部品の実装密度が低いという問題がある。

すなわち、ＴＨメッキまたはＬＶＨメッキの場合は、図１０（ｃ）に示すように、メッキ１２６後の基板にはメッキが施された貫通孔１２５が多数存在し、これらの貫通孔１２５の表層部分には部品１４０を実装することが不可能である。

また、導電ペースト接続の場合は、接続後の基板には貫通孔が存在しないが、実装の信頼性を確保するため表層が平坦であることが求められ、通常は、図１１（ｄ）に示すように、蓋メッキ処理１２９が必要である。そのため、基板表面にしか部品１４０を実装できないうえ、蓋メッキ処理工程が基板全体の製造工程を増やすことになり、それによるコストの増加が避けられない。

この発明の課題は、上記従来のもののもつ問題点を排除して、部品を絶縁層に内蔵することで、表面実装部品を含めて全体として多数の部品実装が可能で、高密度実装を実現することのできる部品内蔵両面基板およびその製造方法を提供することにある。

この発明は上記課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、絶縁層を貫通する穴内に、両端にハンダ端子部を有する電子部品を当該ハンダ端子部が前記穴の両端に位置するようにして配置し、前記絶縁層の両面に導体を貼り合わせてハンダ溶融温度で圧着することで、前記電子部品を介して前記両導体を層間接続した部品内蔵両面基板である。

請求項２に係る発明は、絶縁層を貫通する穴内に、両端にハンダ端子部を有する電子部品を当該ハンダ端子部が前記穴の両端に位置するようにして配置し、前記絶縁層の両面に導体を貼り合わせてハンダ溶融温度で圧着することで前記電子部品を介して前記両導体を層間接続し、前記電子部品の両端接続部位の導体を残して前記両面の導体に配線パターンを形成した部品内蔵両面配線板である。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記絶縁層が、ポリイミド、ガラスエポキシ、ＬＣＰ（液晶ポリマ）、テフロン（登録商標）、セラミックのいずれかである部品内蔵両面基板または部品内蔵両面配線板である。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記絶縁層の穴の形状が、当該穴の一端から前記電子部品を挿入したとき他端から落下しないで所定位置に止まるようテーパ状に形成されている部品内蔵両面基板または部品内蔵両面配線板である。

請求項５に係る発明は、絶縁層の一側面に銅箔が貼り合わされ、かつ他側面に接着層を備えた基材を準備する工程と、前記基材の前記接着層側から前記銅箔に至る穴を形成する工程と、前記基材の前記穴内に、両端にハンダ端子部を有する電子部品を、その一方のハンダ端子部が前記銅箔に接し、かつ他方のハンダ端子部が前記穴からわずかに突出するようにして挿入配置する工程と、前記基材の前記接着層に銅箔を貼り合わせ、ハンダ溶融温度で熱プレスを行うことで、前記穴内に封止された前記電子部品を介して層間接続された両面基板を構成する工程とを有する部品内蔵両面基板の製造方法である。

請求項６に係る発明は、絶縁層の一側面に銅箔が貼り合わされ、かつ他側面に接着層を備えた基材を準備する工程と、前記基材の前記接着層側から前記銅箔に至る穴を形成する工程と、前記基材の前記穴内に、両端にハンダ端子部を有する電子部品を、その一方のハンダ端子部が前記銅箔に接し、かつ他方のハンダ端子部が前記穴からわずかに突出するようにして挿入配置する工程と、前記基材の前記接着層に銅箔を貼り合わせ、ハンダ溶融温度で熱プレスを行うことで、前記穴内に封止された前記電子部品を介して層間接続された両面基板を構成する工程と、前記電子部品の両端接続部位の銅箔を残して前記両面の銅箔に配線パターンを形成する工程とを有する部品内蔵両面配線板の製造方法である。

この発明は以上のように、絶縁層を貫通する穴内に、両端にハンダ端子部を有する電子部品を当該ハンダ端子部が前記穴の両端に位置するようにして配置し、前記絶縁層の両面に導体を貼り合わせてハンダ溶融温度で圧着することで、前記電子部品を介して前記両導体を層間接続したので、部品を絶縁層に内蔵することができ、それにより、表面実装部品を含めて全体として多数の部品実装が可能で、高密度実装を実現することができる効果がある。

また、この発明は、絶縁層を貫通する穴内に、両端にハンダ端子部を有する電子部品を当該ハンダ端子部が前記穴の両端に位置するようにして配置し、前記絶縁層の両面に導体を貼り合わせてハンダ溶融温度で圧着することで前記電子部品を介して前記両導体を層間接続し、前記電子部品の両端接続部位の導体を残して前記両面の導体に配線パターンを形成したので、部品を絶縁層に内蔵することができ、それにより、表面実装部品を含めて全体として多数の部品実装が可能であり、そのうえ内蔵部品の直上・直下にも部品実装が可能であるから、高密度実装を実現することができる効果がある。

この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１は、この発明による部品内蔵両面基板、部品内蔵両面配線板の一実施形態を示す模式的断面図であり、この部品内蔵両面基板１、部品内蔵両面配線板２を、図２〜図７に示すその製造方法とともに説明する。

（１）まず、図２（ｂ）に示すように、絶縁層１１の一側面に銅箔１２が貼り合わされ、かつ他側面に接着層２１を備えた基材２０を準備する。

この基材２０は、図２（ａ）に示すように、絶縁層１１の片面に銅箔１２が貼り合わされた片面銅張り基板１０の反対側の片面に、熱硬化性接着剤層２２または熱硬化性の接着フィルム２３を貼り合わせることで、得ることができる。

絶縁層１１の材質としては、例えば、ポリイミド、ガラスエポキシ、ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer：液晶ポリマ）、テフロン（登録商標）、セラミックなどから選択することが可能である。

（２）つぎに、図３に示すように、基材２０の接着層２１側から銅箔１２に至る穴２５を形成する。

この穴２５は、ＣＯ_２（炭酸ガス）レーザ、ＹＡＧレーザなどのレーザ加工によって穴開けしたのち、デスミアを行って、銅箔１２の内側面（絶縁層１１側の面）を電気的接続に適するようきれいにする。

（３）つぎに、図４に示すように、両端にハンダ端子部３１ａ，３１ｂを有する電子部品３０を用意し、図５に示すように、基材２０の穴２５内に、この電子部品３０を、その一方のハンダ端子部３１ａが銅箔１２に接し、かつ他方のハンダ端子部３１ｂが穴２５からわずかに突出するようにして挿入配置する。

電子部品３０の種類としては、例えば、抵抗、コンデンサ、コイルなどの受動部品はもとより、ダイオード、トランジスタなどの能動部品も採用することが可能である。

また、これらの電子部品３０の挿入は、マウンタを使用して行う。

（４）つぎに、図６に示すように、基材２０の接着層２１に銅箔１５を貼り合わせ、ハンダ溶融温度で熱プレスを行うことで、穴２５内に封止された電子部品３０を介して層間接続された部品内蔵両面基板１が構成される。

すなわち、ハンダ溶融温度による熱プレスによって、電子部品３０のハンダ端子部３１ａのハンダが溶けてこの端子部３１ａが銅箔１２の対応する部位１２ａとハンダ接続され、かつ、ハンダ端子部３１ｂのハンダが溶けてこの端子部３１ｂが銅箔１５の対応する部位１５ａとハンダ接続されるとともに、銅箔１５が接着層２１を介して絶縁層１１に接着・固定される。

これにより、電子部品３０の端子部３１ａは銅箔１２と電気的に接続・固定され、かつ、端子部３１ｂは銅箔１５と電気的に接続・固定され、その結果、銅箔１２と銅箔１５とは、穴２５内に封止された電子部品３０を介して層間接続されることとなる。

そのため、この部品内蔵両面基板１は、電子部品３０を挿入配置する穴２５を任意位置に任意個数形成することができるとともに、各穴２５にはコンデンサやダイオードなどの電子部品３０を電気的接続状態で封止することができる。

しかも、この部品内蔵両面基板１は、電子部品３０の両端端子部３１ａ，３１ｂと銅箔１２，１５とをハンダ接続するものであるため、例えば、導電性ペーストを用いて電子部品３０の両端端子部３１ａ，３１ｂと銅箔１２，１５とを接続する場合に比べて、電気抵抗を極減して電気的接続特性を向上させることが可能である。

（５）また、図７に示すように、この部品内蔵両面基板１を用いて、電子部品３０の両端接続部位の銅箔１２ａ，１５ａを残して両面の銅箔１２，１５に配線パターン１２Ｐ，１５Ｐを形成することで、部品内蔵両面配線板２が構成される。

すなわち、部品内蔵両面基板１の両面の銅箔１２，１５に、フォトリソグラフィ技術を用いてエッチング処理するなどして配線パターン１２Ｐ，１５Ｐを形成する際、電子部品３０を内蔵した部位の銅箔１２ａ，１５ａは残すようにして配線パターン１２Ｐ，１５Ｐを形成することで、部品内蔵両面配線板２の部品内蔵位置には穴が開かない。

（６）そのため、図８に示すように、この部品内蔵両面配線板２には、内蔵電子部品３０の直上・直下を含めてＳＭＴ（Surface Mount Technology）実装、ＦＣ（Flip Chip）実装が可能となり、その結果、電子部品３０が内蔵してあるにも拘わらず、表面実装に関しては電子部品３０の内蔵による制約を受けず、あたかも通常の両面銅張り基板に配線パターンを形成した両面銅張り配線板と全く同様にして、チップ部品４０などの表面実装を実現することができる。

したがって、この部品内蔵両面配線板２を使用すると、部品内蔵両面基板１に内蔵封止した所要個数の内蔵電子部品３０に加えて、通常の両面銅張り配線板と同様にチップ部品４０などの表面実装が実現できるから、従来以上の高密度実装を実現することが可能である。

なお、上記の実施形態では、基材２０の穴２５に挿入した電子部品３０が、そのハンダ端子部３１ａが銅箔１２に接することで穴２５内に支持されるように構成したが、これに限定するものでなく、例えば、図９（ａ）に示すように、穴２５の形状を、その一端から電子部品３０を挿入したとき他端から落下しないで所定位置に止まるようテーパ状に形成することができる。

すなわち、図９（ｂ）に示すように、穴２５に電子部品３０を挿入したとき、その一方のハンダ端子部３１ａが銅箔１２に実質的に接する位置で停止し、かつ、このとき他方のハンダ端子部３１ｂが穴２５からわずかに突出する位置に止まるテーパ状とする。

穴２５の形状をこのようなテーパ状に形成すれば、電子部品３０の挿入時には、絶縁層１１の片面に銅箔１２が貼り合わされていないものを基材２０として使用することが可能である。

この発明による部品内蔵両面基板、部品内蔵両面配線板の一実施形態を示す模式的断面図である。この発明による部品内蔵両面基板、部品内蔵両面配線板の製造方法の一実施形態を示し、基材の準備工程を示す説明図である。穴の形成工程を示す説明図である。電子部品の一例を示す説明図である。電子部品の穴内挿入工程を示す説明図である。熱プレス工程を示す説明図である。配線パターンの形成工程を示す説明図である。チップ部品の表面実装を示す説明図である。穴の形成工程の他の実施形態を示す説明図である。従来の両面基板の層間接続の一例を示す説明図である。従来の両面基板の層間接続の他の例を示す説明図である。従来の部品内蔵両面配線板の製造方法の一例を示す説明図である。

符号の説明

１部品内蔵両面基板
２部品内蔵両面配線板
１０片面銅張り基板
１１絶縁層
１２，１５銅箔（導体）
１２ａ，１５ａ接続部位
１２Ｐ，１５Ｐ配線パターン
２０基材
２１接着層
２２熱硬化性接着剤層
２３熱硬化性の接着フィルム
２５穴
３０電子部品
３１ａ，３１ｂハンダ端子部
４０チップ部品

Claims

絶縁層を貫通する穴内に、両端にハンダ端子部を有する電子部品を当該ハンダ端子部が前記穴の両端に位置するようにして配置し、前記絶縁層の両面に導体を貼り合わせてハンダ溶融温度で圧着することで、前記電子部品を介して前記両導体を層間接続したことを特徴とする部品内蔵両面基板。
絶縁層を貫通する穴内に、両端にハンダ端子部を有する電子部品を当該ハンダ端子部が前記穴の両端に位置するようにして配置し、前記絶縁層の両面に導体を貼り合わせてハンダ溶融温度で圧着することで前記電子部品を介して前記両導体を層間接続し、前記電子部品の両端接続部位の導体を残して前記両面の導体に配線パターンを形成したことを特徴とする部品内蔵両面配線板。
前記絶縁層が、ポリイミド、ガラスエポキシ、ＬＣＰ（液晶ポリマ）、テフロン（登録商標）、セラミックのいずれかであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の部品内蔵両面基板または部品内蔵両面配線板。
前記絶縁層の穴の形状が、当該穴の一端から前記電子部品を挿入したとき他端から落下しないで所定位置に止まるようテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の部品内蔵両面基板または部品内蔵両面配線板。
絶縁層の一側面に銅箔が貼り合わされ、かつ他側面に接着層を備えた基材を準備する工程と、
前記基材の前記接着層側から前記銅箔に至る穴を形成する工程と、
前記基材の前記穴内に、両端にハンダ端子部を有する電子部品を、その一方のハンダ端子部が前記銅箔に接し、かつ他方のハンダ端子部が前記穴からわずかに突出するようにして挿入配置する工程と、
前記基材の前記接着層に銅箔を貼り合わせ、ハンダ溶融温度で熱プレスを行うことで、前記穴内に封止された前記電子部品を介して層間接続された両面基板を構成する工程と、
を有することを特徴とする部品内蔵両面基板の製造方法。
絶縁層の一側面に銅箔が貼り合わされ、かつ他側面に接着層を備えた基材を準備する工程と、
前記基材の前記接着層側から前記銅箔に至る穴を形成する工程と、
前記基材の前記穴内に、両端にハンダ端子部を有する電子部品を、その一方のハンダ端子部が前記銅箔に接し、かつ他方のハンダ端子部が前記穴からわずかに突出するようにして挿入配置する工程と、
前記基材の前記接着層に銅箔を貼り合わせ、ハンダ溶融温度で熱プレスを行うことで、前記穴内に封止された前記電子部品を介して層間接続された両面基板を構成する工程と、
前記電子部品の両端接続部位の銅箔を残して前記両面の銅箔に配線パターンを形成する工程と、
を有することを特徴とする部品内蔵両面配線板の製造方法。