(57)【要約】【課題】  部品の体積的な凸部の影響を受けず、プリント配線板の内層コア部の平滑性に優れ、しかも部品とプリント配線板の電気的な接続安定性に優れた部品内蔵型プリント配線板の提供。【解決手段】  部品実装パッドに部品を実装した内層基板の両面に、少なくとも一層の絶縁基材と導体基材とを交互に積層し、該積層と同時に絶縁基材にて部品を封止する部品内蔵型プリント配線板の製造方法において、当該内層基板の両面に積層する絶縁基材の双方に予め実装部品とほぼ同じ大きさの貫通穴を設けることを特徴とする部品内蔵型プリント配線板の製造方法。【選択図】  図１
2006059952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品実装パッドに部品を実装した内層基板の両面に、少なくとも一層の絶縁基材と導体基材とを交互に積層し、該積層と同時に絶縁基材にて部品を封止する部品内蔵型プリント配線板の製造方法において、当該内層基板の両面に積層する絶縁基材の双方に予め実装部品とほぼ同じ大きさの貫通穴を設けることを特徴とする部品内蔵型プリント配線板の製造方法。
【請求項２】
前記貫通穴が、絶縁基材の積層時に封止されることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵型プリント配線板の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁基材が、ガラス織布又はアラミド織布に樹脂を含浸せしめたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品内蔵型プリント配線板の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁基材が、ガラス不織布又はアラミド不織布に樹脂を含浸せしめたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品内蔵型プリント配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品をプリント配線板の内層部に設けた部品内蔵型のプリント配線板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリント配線板の小型化、軽量化、高密度化が求められる中で、従来はプリント配線板の表面に実装されていたチップ部品をプリント配線板の内部に導入することによって得られる部品内蔵型のプリント配線板に関する技術がある（例えば、特許文献１参照）。この部品内蔵型のプリント配線板は、チップ部品がプリント配線板の内部に導入することが構造的に可能であるため、表面実装部の小スペース化や高密度化に対応でき、前記、プリント配線板のさらなる発展に大きく寄与することが可能になる。
【０００３】
加えて、部品内蔵型のプリント配線板は電気的な配線構造が、従来の平面的な表面実装部から、プリント配線板の内層部分を使用することで、例えば、ＬＳＩ直下に受動部品を配置する構造などの立体的な配置が可能になり、その結果、ＬＳＩの高速動作に対応するため信号配線を最適化にする際に有効であるなどの利点が存在する。このような技術的な背景の中、チップ部品などをプリント配線板の内部に導入するための要素技術は重要であり、従来のプリント配線板の製造方法においていくつか存在する課題や問題点に対する研究や開発が急務とされている。
【０００４】
部品内蔵型プリント配線板の製造方法における技術的課題の一つに、プリント配線板の内層コア部の平滑性が損なわれる問題点が挙げられる。これは、当該部品がプリント配線板の内部に導入されることで、その部品の導入位置において、内層のコア部が緩やかに湾曲するなどといった状態より生じるものである。
【０００５】
斯かる従来の部品内蔵型プリント配線板の製造方法の問題点を、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、プリント配線板の内層部になる銅張積層板１を用意し、チップ部品５が搭載される部品実装パッド２を回路形成にて行なった後、部品実装パッド２とチップ部品５とを電気的に接続する目的で、スクリーン印刷法などを使用するはんだペースト接続方法や導電性接着剤などを使用した接続方法により、チップ部品５を部品実装パッド２に搭載したものである。
【０００６】
次いで、チップ部品５がプリント配線板の内層部に位置し、かつ部品を保護するなどの目的のために、Ｂステージ状態の絶縁基材６に貫通穴７を設け、前記チップ部品５の上面より積層し（図３（ｂ））、前記チップ部品５が絶縁基材６の内部に位置するように形成し、次いで、求めるプリント配線板の構造に基づき、回路形成を行ない部品内蔵型のプリント配線板を得る。
【０００７】
しかしながら、このような積層工法における部品内蔵型のプリント配線板の製造方法においては、当該貫通穴７が部品搭載した側の片方の絶縁基材にのみ存在するために、積層工程において、絶縁基材６が溶融すると溶融樹脂中に存在する内層コア部は、絶縁基材６の穴あけの有無に起因する表裏からの圧力差が発生し、その結果として内層コア部が湾曲してしまい、そのまま形成されてしまう。つまり、部品搭載部付近で積層圧力の不均一さを生じ、結果として図３（ｃ）のように内層コア部が緩やかに湾曲するといった問題点を生じる。
【０００８】
また、その構造的なコア部材の湾曲問題は、チップ部品５と部品実装パッド部２の接合部に応力を発生させ、チップ部品５と部品実装パッド部２の導通抵抗値の上昇もしくは断線などの不具合を生じさせる。
【０００９】
さらに、プリント配線板に内蔵するチップ部品５は、０６０３と称呼されているような小型サイズの使用が要求され、また薄い構造体になっているために、内層コア部の平坦性を得るために、積層圧力をさらに強くするようなことをした場合には、強い物理的圧力下で簡単にチップ部品５が損傷し、破損するといった不具合を生じる。つまり、チップ部品内蔵基板の製造の際に、積層プレス圧力によりチップが破損するといった問題点を有する。
【００１０】
従って、求められる絶縁基材の積層工法における部品内蔵型のプリント配線板の製造方法としては、部品の有する体積的な凸部構造に影響を受けずに、絶縁基材６がチップ部品５を封止し易い構造体が必要であり、その技術は、チップ部品５の電気的な接合の安定性及び部品内蔵型プリント配線板の品質の向上に大きく寄与するものである。
【特許文献１】特開２００１−１１９１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上のような背景に基づき本発明が解決しようとする課題は、プリント配線板の内層部に設置した部品を絶縁基材で積層する際に、部品の有する体積的な凸部構造に影響を受けず、内層コア部の平滑性に優れ、しかも部品とプリント配線板の電気的な接続安定性に優れた部品内蔵型のプリント配線板を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は上記課題を解決するために種々研究を重ねた。その結果、チップ部品が搭載された箇所の上下位置に、予め貫通穴をあけたプリプレグのような絶縁基材を積層すれば、部品実装部付近の積層圧力を均一化し得ることに着眼した。具体的には、プリント配線板の内層に設置された部品の上位置になる絶縁基材及び下位置になる絶縁基材にそれぞれに貫通穴を設け、当該上下両方の貫通穴をチップ部品の垂直方向に配置し、積層すれば、積層圧力の均一化に有効であることを見出して発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、部品実装パッドに部品を実装した内層基板の両面に、少なくとも一層の絶縁基材と導体基材とを交互に積層し、該積層と同時に絶縁基材にて部品を封止する部品内蔵型プリント配線板の製造方法において、当該内層基板の両面に積層する絶縁基材の双方に予め実装部品とほぼ同じ大きさの貫通穴を設けることを特徴とする部品内蔵型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。
【００１４】
斯かる構成を採用したことにより、内蔵された部品の周りに絶縁基材の樹脂が充填されるため、絶縁性が向上する。
【００１５】
絶縁基材としては、ガラス織布やアラミド織布あるいはガラス不織布やアラミド不織布に樹脂を含浸せしめたものが好適に使用される。すなわち、絶縁基材に織布あるいは不織布による補強材料を入れることで反りの防止が可能になり、また強度も増す。
【００１６】
また、本発明においては、前記貫通穴が、絶縁基材の積層時に封止されるように行なわれる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、部品の体積的な凸部の影響を受けず、プリント配線板の内層コア部の平滑性に優れ、しかも部品とプリント配線板の電気的接続安定性に優れた部品内蔵型のプリント配線板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明の実施の形態を、図を使用して説明する。
また、本発明において特に重要なポイントを以下に示し、その優位点を順に説明する。
ポイント１）：内層コア部の平滑性について
ポイント２）：内蔵部品の接続信頼性について
ポイント３）：貫通穴の封止
ポイント４）：構造の説明
【００１９】
本発明における部品内蔵型プリント配線板の製造方法の全体について図１及び図２を用いて説明する。まず図１（ａ）に示したように、両面銅張積層板１を用い、該銅張積層板１の銅箔粗化を処理した後、部品実装パッド２を始めとする回路形成を行なう（図１（ｂ））。次に、回路形成後の基板に耐金めっきレジストを貼付け、無電解金めっき処理を行ない、部品実装パッド２の表面に、ニッケル／金めっきを行なう。次に、目的とするチップ部品５を、はんだペースト４を介して上記で得られたプリント配線板の所定の箇所にマウンターで搭載し、図１（ｄ）に示した構造体を得る。
【００２０】
次に、上記チップ部品５の搭載を行なった構造体（図２（ａ））へ、貫通穴７ａ，７ｂを設けたプリプレグを絶縁基材６ａ，６ｂとして使用し、積層による部品内蔵基板の形成を行う。すなわち、図２（ｂ）に示したように、当該構造体をプリント配線板のコア部として中央に置き、その上下面より貫通穴７ａ，７ｂを有する絶縁基材（プリプレグ）６ａ，６ｂを当該貫通穴７ａ，７ｂがチップ部品５の位置になるように設置し、更に、絶縁基材（プリプレグ）６の外側に銅箔３を設置し、積層加圧を行ない図２（ｃ）に示した部品内蔵型プリント配線板を得る。以下、求められるプリント配線板の構造にて、銅箔部３の回路形成を行ない、次いでプリント配線板の必要とされる構造に従い、前記積層条件で絶縁基材と導体基材とを交互に積層して部品内蔵型多層プリント配線板を得る。
【００２１】
ポイント１）：内層コア部の平滑性について
図２（ｂ）におけるチップ部品５搭載後のコア部に対し、部品搭載側に積層される貫通穴７ａを有する絶縁基材（プリプレグ）６ａ及び部品搭載基板の反対側に積層される貫通穴７ｂを有する絶縁基材（プリプレグ）６ｂを使用する本発明方法は、内層コア部の表面平滑性に優れた機能的な役割を示す。以下それについて説明する。
【００２２】
部品内蔵型プリント配線板の最良の構造体としては、Ｂステージである絶縁基材が積層の際に溶融し、溶融して流動性を得た樹脂部が図２（ｃ）に示されるように、チップ部品５の周辺部の全域を覆い、封止される構造が望ましい。しかしながら、図３に示した従来方法のようにチップ部品搭載後のコア部に対し、部品搭載側に積層される貫通穴７を有する絶縁基材６のみを使用した場合には、図３（ｃ）に示されるように内層コア部が湾曲し、表面平滑性及び部品実装パッド２とチップ部品５との接続信頼性が問題となる。
【００２３】
この内層コア部が湾曲するなどの不具合は、図３（ｃ）における絶縁基材６の貫通穴７が存在するために、特に絶縁基材６の積層工程において、積層により生じる部品付近での圧力不均衡により発生し得る。また、積層圧力を変化させ、低圧力にした場合はプリント配線基板の基本的な層間密着性に影響を与え、高圧力にした場合はプリント配線板の内部に内蔵されるチップ部品５の破損などの問題を生じさせる。
【００２４】
一方、本発明においては、部品搭載後のコア部に対し、その上下両方の面に、貫通穴７ａ，７ｂを設けた絶縁基材６ａ，６ｂを積層しているため、積層の際の部品付近での圧力が均衡状態となり、内層コア部が湾曲するなどの不具合は生じることはなく、また、チップ部品５とプリント配線板の部品パッド２との電気的な接続信頼性が向上することとなり、部品内蔵型プリント配線板全体の品質の向上にも大きく寄与する。しかも、本発明の部品内蔵型プリント配線板の製造方法は、従来から使用して積層の条件や設備などをそのまま使用することができるため、高品質な部品内蔵型プリント配線板を効率良く得ることが可能となる。
【００２５】
ポイント２）：内蔵部品の接続信頼性について
従来方法における内層コア部の湾曲状態は、積層の工程で発生するために、部品を内蔵した基板の完成後に生じる不具合となる。従って、湾曲状態より発生する応力が、チップ部品５とプリント配線板の部品実装パッド２との界面に影響し、その結果、当該界面においてクラックもしくは剥離などの問題を生じさせ、プリント配線板の高密度化やチップ部品の小型化を背景とした場合には技術的に大きな課題となるばかりではく、特に高周波用途のプリント配線板では抵抗値の増加などの電気的な不具合に発展する。
【００２６】
一方、本発明においては、内層コア部が平滑性に優れているため、チップ部品５とプリント配線板の部品実装パッド２との電気的な接続信頼性を向上させ、プリント配線板の高密度化やチップ部品の小型化に対応できる。
【００２７】
ポイント３）：貫通穴の封止
本発明において、絶縁基材６ａ，６ｂに設けた貫通穴７ａ，７ｂは、積層によって封止、充填される。すなわち、図２（ａ）で示されるチップ部品搭載後の構造体に対して、次工程として絶縁基材６ａ，６ｂが上面と下面より積層されると、積層時の加熱により絶縁基材６ａ，６ｂの樹脂成分が流動性良く働き、貫通穴７ａ，７ｂを埋め、図２（ｃ）に示されるように、貫通穴が封止された構造体となる。従って、貫通穴７ａ，７ｂ自身がプリント配線板の中で空隙箇所となることはない。
【００２８】
ポイント４）：物の構造の説明
本発明においては、内層コアの銅張積層板１に部品実装パッド２を回路形成にて設け、部品実装後に、上下に重ねる絶縁基材６ａ，６ｂに、予め前記実装された部品とほぼ同じ大きさの貫通穴７ａ，７ｂを設けている。この貫通穴７ａ，７ｂに関しては部品に対して小さすぎるとチップ部品５と絶縁基材６ａ，６ｂとが接触し、部品と凸部構造を考慮した封止構造が得られないこととなる。一方、部品に対して大きすぎると、絶縁基材６ａ，６ｂ内の樹脂成分が積層加熱時に当該開口部を充分に封止することができなくなり、空隙などの新たな問題となる。従って、本発明では絶縁基材６ａ，６ｂに予め実装された部品とほぼ同じ大きさの貫通穴７ａ，７ｂを設けている。
【００２９】
また、本発明において、絶縁基材６ａ，６ｂを積層することにより得られる図２（ｃ）に示した構造体は、その内蔵されたチップ部品５の周辺には絶縁基材６ａ，６ｂのガラス織布等に含浸されていた樹脂成分が積層加熱時に溶融し、チップ部品５を封止する。これによりチップ部品５の周辺にはガラスなどを含まない樹脂成分が主に充填されるため、絶縁性が向上する効果を有する。
【００３０】
さらに、ガラス織布及びアラミド織布並びにガラス不織布及びアラミド不織布を使用することで、材料自身にも補強的な要素を導入し、目的としている反り防止の一助となる。
【実施例】
【００３１】
以下実施例を挙げて本発明を更に説明する。
【００３２】
実施例１
本発明の実施例を図１及び２と共に説明する。
図１（ａ）に示される両面銅張積層板１として日立化成社製の銅張積層板（品番：ＭＣＬ−Ｅ−６７９Ｆ、基材厚み０．４mm、銅箔厚み１２μｍ）を用い、該銅張積層板１の銅箔粗化を処理した後、該銅箔表面にドライフィルムエッチングレジスト（厚み：６５μｍ）をラミネート（貼付温度：１００℃）し、次いで、露光機にて紫外線露光（条件：４５mJ／cm2）及び現像（条件：１．０wt％炭酸ナトリウム水溶液、３０℃、スプレー圧力０．２MPa）を行ない、塩化第二鉄液（条件：４０℃、スプレー圧力０．２MPa）を用いてエッチングを行なった後、ドライフィルムエッチングレジストを剥離（条件：２．２wt％水酸化ナトリウム水溶液、４０℃、スプレー圧力０．１８MPa）し、部品実装パッド２を始めとする回路形成を行なった（図１（ｂ））。
【００３３】
次に、上記回路形成後の基板に、日立化成社製のニッケル／金めっきのレジストフィルム「Ｈ−８０５０」をラミネート（貼付温度：１２０℃）し、その後、露光機にて紫外線露光（条件：１４０mJ／cm2）及び現像（条件：１wt％炭酸ナトリウム水溶液、３０℃、スプレー圧力０．２MPa）を行ない、耐金めっきレジストを貼付けた。
【００３４】
次に、無電解金めっき処理を行ない、部品実装パッド２の表面に、ニッケル（厚み：５μｍ）／金めっき（０．０５μｍ）を行なった。
【００３５】
次に、目的とするチップ部品５を上記で得られたプリント配線板の所定の箇所に搭載した。すなわち、始めに図１（ｃ）に示したように、鉛フリーはんだペースト４（Sn-3.0Ag-0.5Cu）を実装材料として使用し、メタルマスクを使用したスクリーン印刷工法により、部品実装パッド２へ塗布した。この際のメタルマスクの開口径は、該部品実装パッド２の形状と同寸法で行なった。
【００３６】
次に、上記部品実装パッド２へチップ部品５をマウンターで搭載した。ここでのチップ部品５は０６０３サイズの抵抗部品を使用した。その後、第１昇温温度１５０〜１６０℃（１００秒）、第２昇温温度２６０℃ピークの温度プロファイルを用いてリフロー加熱を行ない、図１（ｄ）に示した構造体を得た。
【００３７】
尚、上記チップ部品５の実装の際に、０６０３サイズと云う特に小型な部品の故に、実装の困難さを生じるため、ソルダーレジストを部品実装パッド２周辺に設けた（図示省略）。該ソルダーレジストの形成方法としては、太陽インキ社製のフィルム製ソルダーレジスト（品番：ＰＦＲ８００ＡＵＳ４０２、厚み３０μｍ）を、パキュームアプリケータを使用して熱圧着（条件：６０℃、６０秒）した後に、ホットプレス（条件：熱板８５℃、圧力１MPa、プレス時間６０秒）し、ソルダーレジストをフローさせ表面を平滑にした。その後、露光機にて紫外線露光（条件：４３０mJ／cm2）及び現像（条件：１wt％炭酸ナトリウム水溶液、３０℃、スプレー圧力０．２MPa）を行ない、その現像後に乾燥炉でポストベーク（条件：１５０℃、７０分）した。
【００３８】
次に、上記チップ部品５の搭載を行なって得た図２（ａ）に示した構造体へ、絶縁基材６ａ，６ｂとしてプリプレグを使用し、積層による部品内蔵基板の形成を行なった。その形成方法について図２を使用して説明する。
【００３９】
この実施例においては、チップ部品５として高さが０．２６mmの物を使用し、それを積層にて封止する絶縁基材６ａ，６ｂとしては、日立化成製のプリプレグ（品番：ＧＥＡ６７９Ｆ、厚み０．３mm）を使用した。
【００４０】
まず、図２（ｂ）に示すように、絶縁基材（プリプレグ）６ａ，６ｂの部品搭載位置に貫通穴７ａ，７ｂを形成した。貫通穴７ａ，７ｂの形成方法としては、部品の形状や寸法を考慮し、適切な貫通穴を設けるために、ルーター加工を使用して行なった。
【００４１】
前記ルーター穴あけの条件としては、３０，０００rpm、ドリルビット径１．５mmを使用した加工を行なった。
【００４２】
次に、図２（ｂ）に示したように、図２（ａ）の構造体をプリント配線板のコア部として中央に置き、その上下面より貫通穴７ａ，７ｂを有する絶縁基材（プリプレグ）６ａ，６ｂを当該貫通穴７ａ，７ｂがチップ部品５の位置になるように設置し、更に絶縁基材（プリプレグ）６ａ，６ｂの外側に銅箔３を設置し、積層加圧を行なった。積層加圧する際の条件としては、真空度を高めた積層機内で、ピーク温度を１９０℃とし、積層時の最大圧力は３MPaとして実施し、積層終了後に図２（ｃ）に示した本発明の部品内蔵型プリント配線板を得た。
【００４３】
以下、求められるプリント配線板の構造にて、銅箔部３の回路形成を行ない、次いでプリント配線板の必要とされる構造に従い、前記積層条件で絶縁基材と導体基材とを交互に積層して部品内蔵型多層プリント配線板を得た。
【００４４】
試験例
本発明は、コア部材の湾曲抑制及び表面平滑性を向上せしめる効果を有している。そこで、従来方法に比し、本発明の斯かる効果がより優れていることを具体的に示すために、チップ部品５側の絶縁基材（図４中、６ａ）にのみ貫通穴を設けた従来方法によって得られたプリント配線板と部品に対して上下両側の絶縁基材（図４中、６ａ及び６ｂ）に貫通穴を設けた本発明方法によって得られたプリント配線板との比較を行なった。
【００４５】
始めに、図４中、６ａの絶縁基材にのみ貫通穴を設けた従来方法によって得られたプリント配線板の絶縁基材の厚みと、図４中、６ａ及び６ｂの両方に貫通穴を設けた本発明方法によって得られたプリント配線板の絶縁基材の厚みを、図４中に示した部品搭載面側Ａ１部と、その反対面側Ａ２部で測定した。その結果は表１のとおりであった。
【００４６】
【表１】
2006059952.tif 000003
【００４７】
表１から、絶縁基材の厚みは従来方法及び本発明方法共にＡ１部及びＡ２部の全てで３００μｍであり、目標とする絶縁基材の厚みに対して差が無く、影響を及ぼさないことが確認された。これは使用した部品が０６０３サイズの面積的に小さい部材を使用しており、また、貫通穴も部品サイズと同形状であるため、当該貫通穴を積層工程にて封止する絶縁基材より供給される樹脂分も少ないため、部品表裏での貫通穴の有無による絶縁基材への厚みに大きな影響は生じないことに起因する。
【００４８】
次に、図４中、６ａの絶縁基材にのみ貫通穴を設けた従来方法によって得られたプリント配線板と図４中、６ａ及び６ｂの両方に貫通穴を設けた本発明方法によって得られたプリント配線板とで、特にチップ部品５実装付近でのコア部材の湾曲度合いを比較するために盛り上がり部を、図４に示した部品搭載面側Ｂ１部と、その反対面側Ｂ２部で測定した。その結果は表２のとおりであった。
【００４９】
【表２】
2006059952.tif 000004
【００５０】
表２から、従来方法によって得られたプリント配線板の部品搭載側の盛り上がり（Ｂ１部）は４５μｍ、また、部品搭載反対側の盛り上がり（Ｂ２部）は４４μｍであり、部品側の絶縁基材（図４中、６ａ）にのみ貫通穴を設けた従来方法では積層圧力の影響を受け、特に実装部品付近でコア部材の湾曲が生じることが確認された。
【００５１】
これに対し、本発明方法によって得られたプリント配線板の部品搭載側の盛り上がり（Ｂ１部）は０μｍ、また、部品搭載反対側の盛り上がり（Ｂ２部）も同様に０μｍであり、部品に対して上下両側の絶縁基材（図４中、６ａ及び６ｂ）に貫通穴を設けた本発明方法では積層圧力などの影響を受けず、特に実装部品付近で平滑性に優れたコア部が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明方法による部品内蔵型プリント配線板の製造例を示す概略断面工程説明図。
【図２】図１に続く本発明方法による部品内蔵型プリント配線板の製造例を示す概略断面工程説明図。
【図３】従来方法による部品内蔵型プリント配線板の製造例を示す概略断面工程説明図。
【図４】試験例における測定箇所の説明図。
【符号の説明】
【００５３】
１：銅張積層板
２：部品実装パッド
３、３ａ、３ｂ：銅箔
４：はんだペースト
５：チップ部品
６、６ａ、６ｂ：絶縁基材
７、７ａ、７ｂ：貫通穴
８：湾曲したコア部
【図１】
2006059952.tif 000005
【図２】
2006059952.tif 000006
【図３】
2006059952.tif 000007
【図４】
2006059952.tif 000008