JP2007049004A - プリント配線板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 外層表面に凹みが発生することがなく、反りの発生を抑制することができる部品内蔵プリント配線板及びその製造方法の提供。
【解決手段】 内層にチップ部品が内蔵されたプリント配線板であって、少なくとも当該チップ部品の上部に位置する絶縁層が、補強基材と絶縁樹脂からなるリジッドな絶縁基板、又はローフロープリプレグを積層したものからなるプリント配線板；内層にチップ部品が内蔵されたプリント配線板の製造方法において、少なくとも、絶縁基板の内層側に内層配線パターンを形成する工程と、当該内層配線パターンの所望の位置にチップ部品を実装する工程と、当該チップ部品に対応する開口部が形成された絶縁接着シートを介して内層配線パターン形成面に絶縁層と金属箔を順次積層する工程とを含み、且つ、当該絶縁層として補強基材と絶縁樹脂からなるリジッドな絶縁基板、又はローフロープリプレグを用いるプリント配線板の製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明はチップ部品を内蔵する部品内蔵プリント配線板に関し、特に、反りや外層の凹みを抑制した薄型の部品内蔵プリント配線板に関する。

近年、機器の高機能化によるプリント配線板への部品実装点数の増加と、機器の小型化の両立を図るために、多層プリント配線板の内層に部品を内蔵する、所謂「部品内蔵基板」の形態が主流になってきている。

このような部品内蔵基板の例として、図３に示した如き構成の多層プリント配線板が既に知られている（特許文献１参照）。

図３は、ビルドアップ多層プリント配線板のコア基板として用いられる４層プリント配線板Ｐａの製造工程を示したもので、まず、図２（ａ）に示したように、絶縁基板１の表裏にサブトラクティブ法（例えば、銅箔などの金属箔にエッチング処理を行って配線パターンを形成する方法）やアディティブ法（めっきの析出により配線パターンを形成する方法）などの手法により内層配線パターン４を形成することによって、両面コア基板１ａを得、次いで、はんだ７を用いて、所望の内層配線パターン４上にチップ部品６を実装した後、当該チップ部品６に耐薬品性樹脂１２を塗布形成する（図３（ａ）参照）。

次に、図３（ｂ）に示したように、両面コア基板１ａのチップ部品６実装面側に、当該チップ部品６に対応した開口部８ｂを有するプリプレグ８と金属箔２（例えば銅箔）を配置するとともに、他方の面側にもプリプレグ８と金属箔２を配置し、次いで、積層プレスすることによって、図３（ｃ）の状態の４層板を得る。

ここで「プリプレグ」とは、プリント配線板の製造工程で一般的に用いられるガラス繊維基材に樹脂を含浸させた半硬化状態（所謂Ｂステージ状態）の絶縁接着シートのことである。

次に、外層配線パターン９の形成及び表裏の外層配線パターン９間を接続するスルーホール１１ａを形成することによって、図３（ｄ）に示した４層プリント配線板Ｐａを得る。

このように、チップ部品６の実装面側に積層するプリプレグ８に、当該チップ部品６に対応した開口部８ｂを設けるようにしたため、当該プリプレグ８の積層圧によって、当該チップ部品６が破損するなどの不具合を防止できるというものである。

ところで、当該プリプレグ８に形成される開口部８ｂは、当該チップ部品６の高さと略同じ高さに形成するようにしているが、一般的には、当該チップ部品６よりも若干高めに形成するのが通例である。

従って、上記従来技術のように、チップ部品６の上部に位置する絶縁層８ａとして、通常使用されている柔軟性及び樹脂フロー性の高いプリプレグ８を使用した場合、当該チップ部品６の実装密度が高いエリアに位置する外層表面に、当該開口部８ｂに対応した凹み１３（図４参照）が発生するという不具合があった（この原因は、チップ部品６の実装密度が高いエリアでは、当該チップ部品６と当該チップ部品６の上部に位置するプリプレグ８（絶縁層８ａ）との間にできる隙間エリアも大きくなり、当該チップ部品６の上部に積層する絶縁層８ａとして柔軟性、樹脂フロー性の高い通常のプリプレグ８を用いた場合には、当該隙間エリアに対する撓み量が大きくなるからである）。

また、これとは別に、配線パターン形成層として、実際には３層で間に合うところ、図５に示したように、チップ部品６が実装された両面コア基板１ａの片面（即ち、チップ部品６の実装面側）のみに、通常のプリプレグ８を介して金属箔２を積層した場合、当該プリプレグ８の硬化収縮によって反りが発生するので、当該反りを抑制する目的でリジッドな両面コア基板１ａの表裏に半硬化状態（Ｂステージ）のプリプレグ８を介して金属箔２を積層し、４層構造とする手段をとる場合がある（例えば、図３の構造）が、当該手段においてはプリント配線板の厚みが増してしまい、近年の機器の小型化に対して好ましくない手段であった。
特開２００４−３１１７３６号公報

本発明は、上記不具合を解消するためになされたもので、内層にチップ部品を内蔵した場合においても、外層表面に凹みが発生することがないプリント配線板、特に両面コア基板の片側のみにビルドアップする３層構造とした場合においても反りの発生を抑制することのできる部品内蔵プリント配線板とその製造方法を提供することを課題とする。

請求項１に係る本発明は、内層にチップ部品が内蔵されたプリント配線板であって、少なくとも当該チップ部品の上部に位置する絶縁層が、補強基材と絶縁樹脂からなるリジッドな絶縁基板、又はローフロープリプレグを積層したものからなることを特徴とするプリント配線板により上記課題を解決したものである。

すなわち、斯かる構成とすることにより、内層にチップ部品を内蔵したプリント配線板の構成とした場合においても、外層表面の凹みをなくす、あるいは抑制することができる。

また、請求項２に係る本発明は、前記請求項１に係る発明において、特に当該プリント配線板が３層構造からなると共に、当該チップ部品を実装した絶縁基板と、当該チップ部品の上部に位置する絶縁層とが同じ材質で、且つ同じ厚さとなっていることを特徴とする。

すなわち、斯かる構成とすることにより、プリント配線板を３層構造とした場合においても、チップ部品を実装する配線パターン形成層の上下に位置する絶縁層が対称構造となるため、反りを抑制することができる。

また、請求項３に係る本発明は、内層にチップ部品が内蔵されたプリント配線板の製造方法において、少なくとも、絶縁基板に内層配線パターンを形成する工程と、当該内層配線パターンの所望の位置にチップ部品を実装する工程と、当該チップ部品に対応する開口部が形成された絶縁接着シートを介して内層配線パターン形成面に絶縁層と金属箔を順次積層する工程とを含み、且つ当該絶縁層として、補強基材と絶縁樹脂からなるリジッドな絶縁基板、又はローフロープリプレグを用いることを特徴とするプリント配線板の製造方法により上記課題を解決したものである。

すなわち、斯かる構成とすることにより、外層表面の凹みのない、あるいは抑制したチップ部品内蔵プリント配線板を容易に得ることができる。

また、請求項４に係る本発明は、前記請求項３に係る発明において、特に当該プリント配線板が３層構造からなると共に、内層配線パターンを形成する工程に用いる絶縁基板と、絶縁接着シート上に積層する工程に用いる絶縁層とが同じ材質で、且つ同じ厚さのものであることを特徴とする。

すなわち、斯かる構成とすることにより、チップ部品を実装する配線パターン形成層の上下に位置する絶縁層が対称構造となるため、反りを抑制した３層構造のプリント配線板を容易に得ることができる。

プリント配線板を本発明の構成とすることによって、内層にチップ部品を内蔵した場合であっても反りや外層表面の凹みがない、あるいは抑制されたプリント配線板とすることができ、また、本発明の製造方法によれば、当該反りや凹みのないプリント配線板を容易に得ることができる。

本発明の実施の形態を、図１に示した４層プリント配線板の概略断面製造工程図を用いて説明する。尚、従来技術と同じ部位には、同じ符号を付すようにした。

まず、図１（ａ）に示したような、絶縁基板１の表裏に銅箔等の金属箔２が積層された両面金属箔張り積層板３を用意する。

ここで、当該絶縁基板１としては、例えばガラス繊維基材などの補強基材にエポキシ樹脂などの絶縁樹脂を含浸したものを硬化させたリジッドな絶縁基板が好適に用いられる。

次に、図１（ｂ）に示したように、当該両面金属箔張り積層板３に対して回路形成（一般的なサブトラクティブ法）を行なうことによって、両面に所望の内層配線パターン４を形成し、次いで、内層配線パターン４の形成面に、後に実装されるチップ部品６の実装ラウンドとなる内層配線パターン４の一部を除いてソルダーレジスト５を形成し、両面コア基板１ａを得る。

次に、図１（ｃ）に示したように、はんだ７を介してチップ部品６を実装した後、図１（ｄ）に示したように、当該チップ部品６に対応した開口部８ｂを有する絶縁接着シート（例えばプリプレグ８）と、絶縁基板１の片面に金属箔２が積層された片面金属箔張り積層板３ａとを順次配置し、次いで、積層プレス加工を行なうことによって、図１（ｅ）に示したように一体化形成する。

ここで、チップ部品６は、導電性接着剤や異方性導電接着剤（ＡＣＡ、ＡＣＦ）等を用いて実装することもできる。

また、当該片面金属箔張り積層板３ａの絶縁基板１としては、チップ部品６を実装する両面コア基板１ａに使用される絶縁基板１と同じ材質（例えば、ガラス繊維基材等の補強基材にエポキシ樹脂などの絶縁樹脂を含浸したものを硬化させたリジッドな絶縁基板）のものを用いることが、チップ部品６の実装密度の高いエリアの外層表面に凹みが発生するのをなくす上で好ましい。

次に、周知の方法により、外層配線パターン９を形成するとともに、配線パターン形成層間を接続するスルーホール１１を形成することによって、内層にチップ部品６を内蔵した図１（ｆ）に示される４層構造のプリント配線板Ｐを得る。

本実施の形態において最も注目すべき点は、チップ部品６の上面に積層される絶縁層８ａ（図１（ｄ）参照）として、両面コア基板１ａに使用される絶縁基板１と同じ材質からなるリジッドなものを積層した点である。

これにより、チップ部品６の実装密度の高いエリアの外層表面に発生する凹みをなくすことができる。

続いて、本発明のプリント配線板を３層構造とした場合について、図２を用いて説明する。尚、図１と同様の部位に関しては同じ符号を付すようにした。

まず、図２（ａ）に示したように、図１（ａ）と同じ両面金属箔張り積層板３に対して回路形成（一般的なサブトラクティブ法）を行なうことによって、内層側に所望の内層配線パターン４を形成し、次いで、内層配線パターン４の形成面に、後に実装されるチップ部品６の実装ラウンドとなる内層配線パターン４の一部を除いてソルダーレジスト５を形成して図２（ｂ）に示したような両面コア基板１ａを得る。

次に、図２（ｃ）に示したように、はんだ７を介してチップ部品６を実装した後、図２（ｄ）に示したように、当該チップ部品６に対応した開口部８ｂを有する絶縁接着シート（例えばプリプレグ８）と、絶縁基板１の片面に金属箔２が積層された片面金属箔張り積層板３ａとを順次配置し、次いで、積層ブレス加工を行なうことによって、図２（ｅ）に示したように一体化形成する。

ここで、当該片面金属張り積層板３ａの絶縁基板１としては、チップ部品６を実装する両面コア基板１ａに使用される絶縁基板１と同じ材質（例えば、ガラス繊維基材等の補強基材にエポキシ樹脂などの絶縁樹脂を含浸したものを硬化させたリジッドな絶縁基板）のものを用いることが、チップ部品６の実装密度の高いエリアの外層表面に凹みが発生するのをなくす上で好ましく、また、当該両面コア基板１ａに使用される絶縁基板１と同じ厚さのものを用いることが反りを抑制する上で好ましい（内層配線パターン４の表裏に積層される絶縁層が対称構造となるため）。

更に、両面コア基板１ａに使用される絶縁基板１と、片面金属箔張り積層板３ａに使用される絶縁基板１は、なるべく薄いもの（例えば、０．１mm以下）を用いることが、後工程（例えば、後に得られる３層プリント配線板をコア基板としてビルドアップする場合等）において、反りの影響を受けにくくする上で好ましい。

次に、周知の方法により、外層配線パターン９を形成するとともに、配線パターン形成層間を接続するブラインドバイアホール１０及びスルーホール１１を形成することによって、内層にチップ部品６を内蔵した図２（ｆ）に示される３層構造のプリント配線板Ｐを得る。

本発明を説明するにあたって、チップ部品６の上部に積層される絶縁層として、リジッドな絶縁基板１を積層する例を用いて説明したが、外層表面の平坦性の要求が、リジッドな絶縁基板１を積層するほど厳しくない場合には、Ｂステージ状態のプリプレグよりも柔軟性、樹脂フロー性の少ないローフロープリプレグ（「ローフロープリプレグ」とは、ＪＩＳ規格Ｃ６５２１の試験方法による樹脂フローが１％以下のものをいい、通常のプリプレグ（従来技術や本発明の実施の形態におけるプリプレグ８に該当）の樹脂フローは、同試験において２０〜４０％程度である）を用いて、ある程度凹みや反りを抑制したプリント配線板とすることも可能である。

また、４層及び３層構造のプリント配線板を例にして説明したが、前述したように、当該プリント配線板をコア基板としたビルドアップ基板とするなど、必要に応じて構成を変更することももちろん可能である。

本発明のチップ部品を内蔵した４層構造のプリント配線板の製造方法を示す概略断面製造工程図。 本発明のチップ部品を内蔵した３層構造のプリント配線板の製造方法を示す概略断面工程説明図。 従来のチップ部品を内蔵した４層構造のプリント配線板の製造方法を示す概略断面工程説明図。 従来のチップ部品を内蔵したプリント配線板に生じる凹みを示す概略断面説明図。 従来のチップ部品を内蔵した３層構造のプリント配線板に生じる反りを示す概略断面説明図。

符号の説明

１：絶縁基板
１ａ：両面コア基板
２：金属箔
３：両面金属箔張り積層板
３ａ：片面金属箔張り積層板
４：内層配線パターン
５：ソルダーレジスト
６：チップ部品
７：はんだ
８：プリプレグ
８ａ：絶縁層
８ｂ：開口部
９：外層配線パターン
１０：ブラインドバイアホール
１１，１１ａ：スルーホール
１２：耐薬品性樹脂
１３：凹み
Ｐ、Ｐａ：プリント配線板

Claims (4)

1. 内層にチップ部品が内蔵されたプリント配線板であって、少なくとも当該チップ部品の上部に位置する絶縁層が、補強基材と絶縁樹脂からなるリジッドな絶縁基板、又はローフロープリプレグを積層したものからなることを特徴とするプリント配線板。
2. 当該プリント配線板が３層構造からなり、当該チップ部品を実装した絶縁基板と、当該チップ部品の上部に位置する絶縁層とが同じ材質で、且つ同じ厚さとなっていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
3. 内層にチップ部品が内蔵されたプリント配線板の製造方法において、少なくとも、絶縁基板に内層配線パターンを形成する工程と、当該内層配線パターンの所望の位置にチップ部品を実装する工程と、当該チップ部品に対応する開口部が形成された絶縁接着シートを介して内層配線パターン形成面に絶縁層と金属箔を順次積層する工程とを含み、且つ当該絶縁層として補強基材と絶縁樹脂からなるリジッドな絶縁基板、又はローフロープリプレグを用いることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
4. 当該プリント配線板が３層構造からなり、内層配線パターンを形成する工程に用いる絶縁基板と、当該絶縁接着シート上に積層する工程に用いる絶縁層とが同じ材質で、且つ同じ厚さのものであることを特徴とする請求項３に記載のプリント配線板の製造方法。