JP2021174826A - 配線基板、電子装置及び配線基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図1〜図14に従って第1実施形態を説明する。
(電子装置10の概略構成)
まず、図1〜図3に従って、電子装置10の構造について説明する。
図1及び図2に示すように、配線基板20は、例えば、金属板30と、金属板30の上面に接合された金属板50とを有している。配線基板20は、金属板30の上面に実装された1つ又は複数(ここでは、1つ)の電子部品60と、金属板30と金属板50と電子部品60との間に形成され、電子部品60を被覆する絶縁層70とを有している。すなわち、配線基板20は、電子部品60を内蔵した配線基板である。なお、図1は、図2及び図3に示した1−1線断面における電子装置10の断面構造を示したものである。
配線基板20は、例えば、直方体状に形成されている。本例の配線基板20の平面形状は、矩形状に形成されている。配線基板20の大きさは、例えば、平面視で、4mm×4mm〜10mm×10mm程度とすることができる。配線基板20の厚さは、例えば、0.3mm〜0.8mm程度とすることができる。ここで、本明細書において、「平面視」とは、対象物を金属板30の下面の法線方向(図1の上下方向)から視ることを言い、「平面形状」とは、対象物を金属板30の下面の法線方向から見た形状のことを言う。
次に、図1〜図3に従って、金属板30の構造について説明する。
図2及び図3に示すように、金属板30は、複数の電極31と、複数の配線34と、複数の配線39とを有している。これら複数の電極31と複数の配線34と複数の配線39とは、例えば、同一平面上に形成されている。金属板30には、その金属板30を厚さ方向に貫通して、複数の電極31と複数の配線34と複数の配線39とを画定する開口部30Xが形成されている。なお、図2は、金属板30及び絶縁層70を上方から見た平面図であり、図3は、金属板30及び絶縁層70を下方から見た平面図である。
複数の電極31は、互いに離間して形成されている。複数の電極31は、例えば、配線基板20(電子装置10)の外周領域に形成されている。複数の電極31は、例えば、配線基板20の外形をなす四辺のうち対向する二辺に対応して設けられ、その対向する二辺が並ぶ方向(図中左右方向)に互いに対向して設けられている。
図2に示すように、各配線34は、電子部品60の実装領域に設けられている。ここで、本例における電子部品60の実装領域は、電極31よりも配線基板20の内周側に設けられている。配線34は、電極31と一体に形成された配線35と、電極31と離れて設けられた複数の配線36とを有している。
図2及び図3に示すように、複数の配線39は、例えば、配線基板20の角部に形成されている。複数の配線39は、例えば、配線基板20の四隅(4箇所の角部)に形成されている。各配線39は、例えば、電極31及び配線35,36と離れて形成されている。
図3に示すように、本体部40は、例えば、基部40Aと、薄厚部40Bとを有している。基部40Aの平面形状は、例えば、多角形状に形成されている。基部40Aの厚さは、例えば、基部32Aの厚さと同じ厚さに形成されている。
次に、金属板50の構造について説明する。
図1に示すように、金属板50の下面は、金属板30の上面に接合されている。本例の金属板50の下面は、拡散接合によって金属板30の上面に接合されている。これにより、金属板50は、金属板30と電気的に接続されている。ここで、拡散接合とは、接合する金属材料同士を密着させ、真空や不活性ガス等の雰囲気中で、加圧・加熱することで金属材料同士の接合面に生じる原子の拡散を利用して金属材料同士を原子レベルで接合する技術である。なお、拡散接合によって接合された金属板30と金属板50とは、界面の無い状態で(すなわち、隙間が全く無い状態で)一体化され、金属板30の上面と金属板50の下面とが直接接合される。ここで、本明細書の各図面では、金属板30と金属板50とを分かり易くするために、両者を実線にて区別している。但し、実際には、金属板30と金属板50との界面は消失していることがあり、境界が明確ではないことがある。
図2に示すように、複数の電極51は、互いに離間して形成されている。複数の電極51は、配線基板20の外周領域に形成されている。複数の電極51は、例えば、配線基板20の外形をなす四辺のうち対向する二辺に対応して設けられ、その対向する二辺が並ぶ方向(図中左右方向)に互いに対向して設けられている。
本例の配線基板20では、金属板30の上面に金属板50が拡散接合により接合されている。このとき、金属板50には、電子部品60の実装領域に位置する金属板30(具体的には、配線35及び配線36の実装部36A)を露出する開口部50Xが形成されている。配線基板20では、開口部50Xと、その開口部50Xに露出する金属板30とによって、電子部品60を収容するキャビティ20Xが形成されている。すなわち、キャビティ20Xの底面は、配線35及び配線36の実装部36Aによって構成され、キャビティ20Xの内側面は、開口部50Xの内側面によって構成されている。
電子部品60は、キャビティ20Xに収容されている。電子部品60は、金属板30の上面に実装されている。例えば、電子部品60は、配線35の上面及び配線36の実装部36Aの上面に実装されている。
絶縁層70は、金属板30と金属板50との間の空間、及び金属板30,50と電子部品60との間の空間を充填するように形成されている。絶縁層70は、例えば、金属板30,50にそれぞれ形成された開口部30X,50Xを充填するように形成されている。詳述すると、絶縁層70は、各電極31間、各配線34間、各配線39(図2参照)間、及び電極31と配線34と配線39との間、各電極51間を充填するように形成されている。絶縁層70は、金属板50から露出する金属板30の上面全面を被覆するように形成されている。絶縁層70は、例えば、電子部品60を全体的に被覆するように形成されている。絶縁層70は、例えば、電極51の側面全面を被覆するように形成されている。
金属板50の上面には、1つ又は複数(ここでは、1つ)の電子部品90が実装されている。電子部品90は、例えば、電極51の上面に実装されている。電子部品90としては、例えば、チップコンデンサ、チップインダクタやチップ抵抗などの受動部品や、半導体チップ、トランジスタやダイオードなどの能動部品を用いることができる。電子部品90としては、例えば、シリコン製の部品やセラミック製の部品を用いることができる。本実施形態の電子部品90は、チップインダクタである。
次に、図4に従って、電子装置10の実装形態の一例について説明する。
電子装置10は、例えば、マザーボード等の実装用の配線基板100に実装される。ここで、配線基板100の上面には、複数の配線層101と、複数の配線層102と、配線層101,102を被覆するソルダーレジスト層103とが積層されている。配線層101は、例えば、電極31の本体部32と、配線36の接続部37(図3参照)と、配線39の本体部40(図3参照)とに対応して設けられている。配線層102は、例えば、配線層101と離れて設けられている。配線層102は、例えば、電極31の突出部33と、配線36の突出部38(図3参照)と、配線39の突出部41(図3参照)とに対応して設けられている。
次に、電子装置10の製造方法について説明する。なお、説明の便宜上、最終的に電子装置10の各構成要素となる部分には、最終的な構成要素の符号を付して説明する。
次に、図7(b)に示す工程では、金属板30Aの上面に開口パターン120Xを有するレジスト層120を形成するとともに、金属板30Aの下面に開口パターン121X,121Yを有するレジスト層121を形成する。開口パターン120X,121Xは、開口部30X(図1参照)の形成領域に対応する部分の金属板30Aの上面及び下面をそれぞれ露出するように形成される。開口パターン121Yは、凹部30Z(図6参照)の形成領域に対応する部分の金属板30Aの下面を露出するように形成される。
そして、所要の封止処理を終えると、絶縁層70で覆われた構造体を上記金型から取り出す。その後、テープ130を金属板30A及び絶縁層70から除去する。例えば、金属板30A及び絶縁層70からテープ130を機械的に剥離する。これにより、図12(b)に示すように、金属板30Aの下面と絶縁層70の下面70Uとが外部に露出される。このとき、テープ130(図12(a)参照)の上面に接していた金属板30Aの下面と絶縁層70の下面70Uとは略面一に形成されている。なお、この段階では、金属板30Aの下面側に、剥離したテープ130の粘着剤の一部等が残存している可能性がある。そこで、その残存している可能性のある粘着剤を、例えば、アッシング(酸素プラズマを用いたドライエッチング)で除去するようにしてもよい。
次に、ダイシングソー等により、図中の一点鎖線で示す切断位置における絶縁層70及びフレーム部45を切断し、個別の配線基板20に個片化する。これにより、図14(a)に示すように、切断面である、電極31の外側面31Sと絶縁層70の外側面70Sと金属層80の外側面とが略面一に形成される。このとき、電極51の外側面51Sは、絶縁層70によって覆われている。すなわち、電極51の外側面51Sは、配線基板20の外部に露出されない。このため、電極51の外側面51Sが酸化することを好適に抑制できる。
次いで、図14(b)に示す工程では、電気検査により良品と判定された配線基板20に電子部品90を実装する。配線基板20の電極51の上面に形成された金属層82上に、電子部品90を接合材91により実装する。
(1)電極31の本体部32の基部32Aをべた状に形成し、電極51をべた状に形成した。そして、基部32Aの上面に電極51を接合した。これにより、ビルドアップ配線層に対してビア配線を接続する場合に比べて、電極31と電極51との接合面積を広く確保できる。このため、電極31と電極51とを低抵抗で接続することができ、電極31と電極51との電気的接続の信頼性を向上させることができる。
(12)基部32A,33Aよりも薄い薄厚部32B,33Bの下面を覆うように絶縁層70を形成するようにしたため、絶縁層70と電極31との密着性を向上させることができる。また、基部37A,38Aよりも薄い実装部36A及び薄厚部37B,38Bの下面を覆うように絶縁層70を形成するようにしたため、絶縁層70と配線36との密着性を向上させることができる。さらに、基部40A,41Aよりも薄い薄厚部40B,41Bの下面を覆うように絶縁層70を形成するようにしたため、絶縁層70と配線39との密着性を向上させることができる。
以下、図15〜図22に従って第2実施形態について説明する。この実施形態の配線基板20は、金属板30に凹部43を設けた点が上記第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、先の図1〜図14に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
次に、図18に従って、電子装置10の実装形態の一例について説明する。
電子装置10は、例えば、配線基板100に実装される。電子装置10は、電極31の突出部33の基部33Aがはんだ層112によって配線層102に接合されている。例えば、基部33Aの下面31U及び凹部43の内面に形成された金属層80は、はんだ層112により配線層102に接合されている。このとき、金属層80が、基部33Aの下面31Uだけではなく、凹部43の底面43A及び内壁面43Bにも形成されている。すなわち、金属層80が立体的に形成されている。これにより、金属層80とはんだ層112とが立体的に接合されるため、好適なフィレットを有するはんだ層112が形成される。このようなはんだ層112は、接合強度が高い。したがって、基部33Aの下面31Uのみに金属層80が形成される場合に比べて、電極31(金属層80)と配線層102との接続信頼性を向上させることができる。同様に、配線36の突出部38の基部38A(図16参照)がはんだ層112によって配線層102に接合され、配線39の突出部41の基部41A(図16参照)がはんだ層112によって配線層102に接合されている。
次に、配線基板20の製造方法について説明する。ここでは、突出部33に設けられた凹部43及びその凹部43の内面を被覆する金属層80の形成方法について説明する。
次いで、図14(a)に示した工程と同様に、ダイシングソー等により、図中の一点鎖線で示す切断位置における絶縁層70、フレーム部45及び金属層80を切断し、個別の配線基板20に個片化する。これにより、図22(a)及び図22(b)に示すように、図21に示した凹部43が分断されて切り欠き状の凹部43が形成される。このとき、各配線基板20において、凹部43は、配線基板20の外周縁側に開放するとともに、配線基板20の下方側に開放するように形成される。また、本工程により、切断面である、電極31の外側面31Sと、絶縁層70の外側面70Sと、凹部43の底面43Aに形成された金属層80の外側面とが略面一に形成される。
(15)電極31の突出部33の下面に、突出部33の幅方向の中間部に凹部43を設けた。電極31の下面31Uと凹部43の内面とを連続して被覆するように金属層80を形成した。この構成によれば、金属層80を立体的に形成することができる。これにより、例えば金属層80とはんだ層111とが立体的に接合されるため、好適なフィレットを有するはんだ層111が形成される。このようなはんだ層111は、接合強度が高い。したがって、電極31の下面31Uのみに金属層80が形成される場合に比べて、電極31(金属層80)と配線層101との接続信頼性を向上させることができる。
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
例えば図23に示すように、配線基板20の個片化の前に、各個別領域A1における電極51の上面に電子部品90を実装するようにしてもよい。この場合には、電子部品90を実装した後に、ダイシングソー等により、図中の一点鎖線で示す切断位置における絶縁層70及びフレーム部45を切断し、個別の電子装置10に個片化する。
・上記各実施形態の金属板30,30Aにおける凹部30Zの形成を省略してもよい。例えば、金属板30,30Aにおける薄厚部32B,33B,37B,38B,40B,41Bの形成を省略してもよい。
・上記各実施形態の配線基板20から電子部品60、絶縁層70及び金属層80,81,82を省略してもよい。すなわち、配線基板20を、金属板30と金属板50とのみによって構成してもよい。例えば、図10(b)に示した工程により製造された構造体を配線基板20としてもよい。
20 配線基板
30,30A 金属板(第1金属板)
31 電極(第1電極)
32 本体部
33 突出部
34,35,36,39 配線
36A 実装部
43 凹部
45 フレーム部
50 金属板(第2金属板)
50X 開口部
51 電極(第2電極)
60 電子部品
70 絶縁層
80,82 金属層
81 金属層(実装部)
90 電子部品
Claims (10)
- 第1電極と、配線と、前記配線の上面に設けられた電子部品の実装部と、を有する第1金属板と、
前記第1電極の上面に接合された第2電極と、を有し、
前記第1電極は、べた状に形成されており、
前記第2電極は、べた状に形成されている配線基板。 - 前記第2電極は、前記第1電極の上面に拡散接合されている請求項1に記載の配線基板。
- 前記第1電極は、
べた状に形成された本体部と、
前記本体部の側面から前記配線基板の外周縁側に向かって櫛歯状に突出する複数の突出部と、を有する請求項1又は請求項2に記載の配線基板。 - 前記突出部の下面に凹部が形成されており、
前記凹部は、前記配線基板の外周縁側に開放するとともに、前記配線基板の下面側に開放するように形成されている請求項3に記載の配線基板。 - 前記実装部に実装された電子部品と、
前記第1金属板と前記第2電極と前記電子部品との間を充填し、前記電子部品を被覆する絶縁層と、を更に有し、
前記第2電極の上面は、前記絶縁層から露出する電極パッドを有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の配線基板。 - 前記第1電極の下面は、前記絶縁層から露出する接続端子を有し、
前記配線の下面は、前記絶縁層から露出する接続端子を有している請求項5に記載の配線基板。 - 前記第2電極の外側面は、前記絶縁層に被覆されている請求項5又は請求項6に記載の配線基板。
- 請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の配線基板と、
前記電極パッドの上面に実装された電子部品と、を有する電子装置。 - 金属板をプレス加工又はエッチング加工し、べた状の第1電極と、配線と、前記配線の上面に設けられた電子部品の実装部とを有する第1金属板を形成する工程と、
前記第1電極の上面に、べた状に形成された第2電極を接合する工程と、
を有する配線基板の製造方法。 - 前記第2電極を接合する工程では、前記第1電極の上面に前記第2電極を拡散接合し、
前記第1電極の上面に前記第2電極を拡散接合した後に、前記第2電極から露出する前記実装部に前記電子部品を実装する工程と、
前記第1金属板と前記第2電極と前記電子部品との間を充填し、前記電子部品を被覆する絶縁層を形成する工程と、を更に有する請求項9に記載の配線基板の製造方法。
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