(57)【要約】【課題】  内層部へ部品を設置する際に生じるはんだペーストの飛び散りやニジミの問題を解消し、加えて絶縁基材にて内層部に搭載された部品を封止する際の層間接着性に優れた部品内蔵型プリント配線板の提供。【解決手段】  部品内蔵型プリント配線板の絶縁基板と絶縁基材との間に、部品実装パッドの少なくとも一部を露出せしめる開口を有する保護膜を形成。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の面に部品実装パッドと配線回路を設けた絶縁基板の当該部品実装パッドにチップ部品を実装すると共に、前記絶縁基板のチップ部品実装面に、絶縁基材を積層した部品内蔵型プリント配線板であって、前記絶縁基板と絶縁基材との間に、部品実装パッドの少なくとも一部を露出せしめる開口を有する保護膜が設けられていることを特徴とする部品内蔵型プリント配線板。
【請求項２】
前記部品実装パッドにニッケル／金めっきが施されてい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。
【請求項３】
前記保護膜が粗化されてい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。
【請求項４】
前記保護膜が露光及び現像をするエポキシアクリレート樹脂であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の部品内蔵型プリント配線板。
【請求項５】
絶縁基板の少なくとも一方の面に部品実装パッドと配線回路を形成する工程と、前記絶縁基板に部品実装パッドの少なくとも一部を露出せしめる開口を有する保護膜を形成する工程と、当該部品実装パッドにチップ部品を実装する工程と、前記絶縁基板に絶縁基材を積層し、該絶縁基材でチップ部品を封止する工程とを有す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６】
更に、前記部品実装パッドにニッケル／金めっきを施す工程を有することを特徴とする請求項５に記載の部品内蔵型プリント配線板の製造方法。
【請求項７】
更に、前記保護膜を粗化する工程を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の部品内蔵型プリント配線板の製造方法。
【請求項８】
前記保護膜の粗化を、ウエットブラスト又はバフ研磨を使用して行なうことを特徴とする請求項７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及びそ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。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、表面実装部の省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る。
【０００４】
一方、従来の部品内蔵型のプリント配線板としては、例えば図４に示される構造のものが既に報告されている（特許文献１参照）。すなわち、図４（ａ）のようにプリント配線板の内層部にあたる銅張積層板１に部品５を実装し、次いで、当該部品５を有する銅張積層板１を内層方向になるように配置した後に、絶縁基材６の上下両面側より前記部品５搭載後の銅張積層板１を積層して得られる部品内蔵型のプリント配線板（図４（ｂ））である。
【０００５】
しかしながら、前記部品を銅張積層板などに予め実装し、積層工程を経て、プリント配線板の内部に導入される部品内蔵プリント配線板とした場合には、部品の実装工程及び積層後のプリント配線板としての信頼性分野における技術的な課題が多い。すなわち、次のような問題点が挙げられる。
【０００６】
初めに、部品実装時の問題点としては、例えば図１（ｃ）に示されるような、内層のプリント配線板に部品を実装する際に、はんだペーストなどを使用して部品を所定の場所に搭載するが、その実装工程において、リフローの熱間時にはんだペーストの飛び散りやニジミなどが生じることが度々ある。この不具合状態は従来の技術である部品の表面実装の際にも生じるものであったが、前記はんだペーストの飛び散りやニジミなどが生じた場合には、実装パッド間に付着することが問題となり、電気的なショートの原因となる。したがって、品質の良い部品内蔵基板を形成する際には電気的なショートを抑制できる保護膜の形成が課題となる。
【０００７】
また、前記部品実装の際に、はんだ付けを促進させるためにニッケル／金めっき処理を施すために部品実装パッド以外にも前記保護膜を設ける必要がある。
【０００８】
更に、積層後のプリント配線板としての信頼性分野における問題点としては層間接着性が挙げられる。つまり、前記のように部品がはんだ接合などによりプリント配線板の内層部に実装されるため、実装時に実装する回路表面上に保護膜を形成して、実装する回路表面の保護が必要となるが、実装する回路表面上に保護膜を形成することにより、絶縁基材を重ねて積層プレスして多層板を製造する際に、保護膜と絶縁樹脂との界面では十分な密着強度が得られない。加えて、保護膜と絶縁樹脂との界面で十分な密着強度が得られないために、プリント配線板の信頼性試験としての耐熱試験では保護膜と絶縁樹脂との界面で層間剥離不具合が生じる問題点がある。
【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】
【０００９】
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、部品内蔵型のプリント配線板を作成する際に、内層部へ部品を設置する際に生じるはんだペーストの飛び散りやニジミの問題を解消し、加えて絶縁基材にて内層部に搭載された部品を封止する際の層間接着性が耐熱性試験などの信頼性試験に耐えうる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】
【００１０】
本発明者ら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、プリント配線板の内層部に部品を設置する際に、予め保護膜を形成すること及び当該保護膜を耐熱性試験などの信頼性試験に耐えうるために表面粗化処理することが有効であることを見出して本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、少なくとも一方の面に部品実装パッドと配線回路を設けた絶縁基板の当該部品実装パッドにチップ部品を実装すると共に、前記絶縁基板のチップ部品実装面に、絶縁基材を積層した部品内蔵型プリント配線板であって、前記絶縁基板と絶縁基材との間に、部品実装パッドの少なくとも一部を露出せしめる開口を有する保護膜が設けられていることを特徴とする部品内蔵型プリント配線板により上記課題を解決したものである。
【００１２】
また、本発明は、前記部品内蔵型プリント配線板において、部品実装パッドにニッケル／金めっきが施されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記部品内蔵型プリント配線板において、保護膜が粗化されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記部品内蔵型プリント配線板において、保護膜が、露光及び現像をするエポキシアクリレート樹脂であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、絶縁基板の少なくとも一方の面に部品実装パッドと配線回路を形成する工程と、前記絶縁基板に部品実装パッドの少なくとも一部を露出せしめる開口を有する保護膜を形成する工程と、当該部品実装パッドにチップ部品を実装する工程と、前記絶縁基板に絶縁基材を積層し、該絶縁基材でチップ部品を封止する工程とを有す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である。
【００１６】
また、本発明は、前記部品内蔵型プリント配線板の製造方法において、更に、部品実装パッドにニッケル／金めっきを施す工程を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記部品内蔵型プリント配線板の製造方法において、更に、保護膜を粗化する工程を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、前記保護膜の粗化を、ウエットブラスト又はバフ研磨を使用して行なうことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、内層部へ部品を設置する際に生じるはんだペーストの飛び散りやニジミの問題を解決でき、従ってまた回路間ショートなどが生じない電気的な安定性に優れた、しかも絶縁基材にて内層部に搭載された部品を封止する際の層間接着性に優れ、耐熱性試験などの信頼性試験に耐えうる部品内蔵型のプリント配線板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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）：部品搭載時の保護膜の利点について
ポイント２）：層間の密着信頼性について
ポイント３）：保護膜の粗化方法について
【００２１】
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、両面の銅張積層板１を用い、当該銅張積層板１の銅箔粗化を処理した後、図１（ｂ）に示したように、部品実装パッド２を始めとする配線回路８を形成し、次いで、保護膜３を形成した後に、図１（ｃ）に示したように、当該保護膜３の表面をウェットブラスト、バフ等で粗化し、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部品実装パッド部２に、マウンターで搭載し、図１（ｄ）に示した構造体を得る。
【００２２】
次に、上記チップ部品５の搭載を行なった構造体（図１（ｄ））へ、プリプレグを絶縁基材６として使用し、積層による部品内蔵基板の形成を行なう。すなわち、図２（ａ）に示したように、チップ部品５が実装された面側を中央側（絶縁基材６側）に向け、絶縁基材（プリプレグ）６を前記部品実装後の基板で挟み込むように設置し、積層加圧を行ない、図２（ｂ）に示した構造体を得る。以下、求められるプリント配線基板の構造にて、最外層の銅箔部の回路形成を行なって、図２（ｃ）に示した構造体を得、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する。
【００２３】
ポイント１）：部品搭載時の保護膜の利点について
図１（ｃ）から図１（ｄ）ではチップ部品５実装の際に、はんだペースト４を使用して部品を所定の場所に搭載するが、その実装工程において、リフローの熱間時にはんだペースト４の飛び散りやニジミなどが生じることが度々ある。斯かるはんだペースト４の飛び散りやニジミなどが生じた場合には、部品実装パッド２間に付着することが問題となり、電気的なショートの原因となる。したがって、品質の良い部品内蔵基板を形成する際には課題とすべき点となる。このような背景において、本発明の保護膜３は、露光及び現像をするエポキシアクリレート樹脂からなるため、精度良く部品実装パッド２が形成され、余分なところにニッケル／金めっき処理をしないですむ利点を有する。なお、保護膜３はフィルムタイプ、液状タイプの何れでも良いが、膜厚が均一である点でフィルムタイプの方が好ましい。
【００２４】
また、本発明においては、使用する保護膜３は求められるプリント配線板の構造に従い、例えば図３に示すように配置することが可能である。因に、図３（ａ）は部品実装パッド２及び部品実装パッド２間に保護膜３が被覆されない構造、図３（ｂ）は部品実装パッド２に保護膜３が被覆されないが、部品実装パッド２間の一部には保護膜３が被覆される構造、図３（ｃ）は部品実装パッド２及び部品実装パッド２間に保護膜３が一部被覆される構造、図３（ｄ）は部品実装パッド２に保護膜３が一部被覆され、かつ部品実装パッド２間にも保護膜３が被覆される構造をそれぞれ示している。
【００２５】
ポイント２）：層間の密着信頼性について
本発明では、保護膜３と絶縁基材（プリプレグ）６との層間での密着性を向上させる手段として、被覆した保護膜３の表面をウエットブラストやバフ等によって粗化している。
【００２６】
技術的な背景の説明としては、内蔵される部品がはんだ接合により内層に実装されるため、実装時に実装する回路表面上に保護膜３を形成して、実装する回路表面の保護が必要となる。しかし、実装する回路表面上に保護膜３を形成することにより、絶縁基材６を重ねて積層プレスして多層板を製造する際に、内層に形成した保護膜３の表面は平滑性や撥水性などがあり、保護膜３と絶縁基材６との界面では十分な密着強度が得られない。また、保護膜３と絶縁基材６との界面で十分な密着強度が得られないために、プリント配線板の信頼性試験としての耐熱試験では保護膜３と絶縁基材６との界面で層間剥離不具合が生じる。更に、部品内蔵された多層プリント配線板の最外層部へ各種部品を実装するときに加わるリフローの熱負荷の際にも、同様に界面で層間剥離が生じ、プリント配線板の耐熱性が十分確保できないこととなる。
【００２７】
一方、保護膜３の表面上を粗化することでその接触面に形成される絶縁基材６との接着性は向上する。保護膜３の表面の粗化方法には、物理研磨としてバフ研磨、ウエットブラスト、プラズマ処理及び化学研磨としてデスミアについて検討を行なったところ、生産効率、ランニングコスト、密着有効性などから判断して、ウエットブラスト又はバフ研磨による粗化方法が有効であり、保護膜３の表面撥水性の除去を目的の一つとして表面の粗化をすることが可能になり、前記絶縁基材６との接着性の向上が得られ、部品内蔵基板の耐熱性向上が得られる。
【００２８】
ポイント３）：保護膜の粗化方法について
本発明における保護膜３の粗化方法としては、上記の如く、ウエットブラストやバフ研磨が使用される。その中でも、ウエットブラストによる表面粗化は、粗化状態に方向性が無く、粗化状態に不均一なムラができないことから特に好ましい。ウエットブラストの特徴は研磨剤（♯８００〜２０００）と水と空気を十分に混合し、ブラストガンと呼ばれる噴出口からエアー圧力０．１〜０．３MPaでシャワーのようにプリント基板に吹きつける工法である。この際、研磨剤が保護膜３の表面に叩き付けられて、結果として保護膜３の表面を均一に細かく粗化することができる。また、プリント配線板がコンベアにより搬送され、プリント配線板に対してウエットブラストの研磨剤が垂直方向に当たるため、例えば若干の反りが発生したプリント配線板においても研磨剤が十分に当たり良好に粗化される。
【００２９】
ウエットブラストは、例えばプリント配線板に対して垂直方向に吹き付けられる水平式装置としてマコー株式会社製の「Physical Fine Etcher:FR-663、 Wet Blasting System」を使用し、処理速度：０．３〜２．７Ｍ／分、エアー消費量：８．０〜１２．０ｍ3／分、エアー圧力０．１〜０．３MPa、研磨剤：♯８００〜２０００を標準条件として行なうのが好ましい。この場合、水と研磨剤（スラリー液）と圧縮空気を混合し、ブラストガンと呼ばれる噴射口から被加工物に投射する方法が特に望ましい。この条件にて粗化されたプリント配線板の表面粗化状態は、表面粗さ平均（Ra）値が０．３〜０．８μmであり、またこの粗化状態は積層工程にてプリプレグのような絶縁基材６との密着性を向上させる。
【００３０】
また、バフによる研磨を行なう場合は、♯８００番手の条件のバフを使用するのが好ましい。
【実施例】
【００３１】
以下実施例を挙げて本発明を更に説明する。
【００３２】
本発明の実施例を図１及び図２と共に説明する。
まず図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０．１mm、銅箔厚み１２μm）を用い、当該銅張積層板１の銅箔粗化を処理した後、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、当該銅張積層板１の片側面のみに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及び配線回路８の形成を行なった（図１（ｂ））。
【００３３】
前記部品実装パッド２及び配線回路８を形成した両面銅張積層板１の表面の銅部をメック社製の銅箔表面粗化材（品番：ＣＺ−８１００／ＣＬ）にて処理した後に、保護膜３として、太陽インキ社製のフィルム型のソルダーレジスト（品番：ＰＦＲ８００ＡＵＳ４０２、厚み３０μm）を貼り付けた。この形成方法としては、バ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８０℃、圧力４MPa、プレス時間７５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、メタルハライドランプを光源に持つ露光機にて露光（条件：４３０mJ／cm2）、露光後のプレヒート（条件：８０℃、５分）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、現像時間１２０秒）を順に行ない、その現像後に乾燥炉でポストベーク（条件：１５０℃、７０分）した（図１（ｂ））。
【００３４】
次に、保護膜３の表面の粗化方法として、ウエットブラスト研磨方法を使用した。その使用条件は、プリント基板に対して垂直方向に吹き付けられる水平式装置を使用し、処理速度：１．５Ｍ／分、エアー消費量：１０．０ｍ3／分、エアー圧力０．２MPa、研磨剤：♯８００を標準的な条件とした。また、水と研磨剤（スラリー液）と圧縮空気を混合し（砥粒濃度２０％）、ブラストガンと呼ばれる噴射口から被加工物に投射する方法を使用した。図における粗化状態としては、図１（ｂ）より図１（ｃ）に示される保護膜３の表面状態の違いにより示した。
【００３５】
次に、日立化成社製の無電解ニッケル／部分金めっき用の耐金めっきレジスト「Ｈ−８０５０」を図１（ｂ）の構造体の両面にラミネート（貼付温度：１２０℃、ロール圧力０．５MPa）し、その後、高圧水銀灯を光源に持つ露光機にて露光（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、部品実装パッド２以外の無電解金めっき処理の望まない箇所及びソルダーレジストで被覆されていない銅露出部分に耐金めっきレジストを被覆した。また、部品が搭載されていない裏面側の銅ベタ部の全面も同様に耐金めっきレジストを被覆した。
【００３６】
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）を行なった後に、前記耐金めっきレジストを剥離（条件：３．０±０．５wt％水酸化ナトリウム水溶液、５０℃、スプレー圧力０．２MPa）した。
【００３７】
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するために、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、部品実装パッド部２へ塗布した。この際のメタルマスクの開口径は、該チップ部品実装パッド部２の形状と同寸法で行なった。
【００３８】
次に、上記部品実装パッド部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。
【００３９】
上記チップ部品５の搭載を行なった構造体（図１（ｄ））へ、プリプレグを絶縁基材６として使用し、積層による部品内蔵基板の形成を行なった。その製造方法について図２を使用して説明する。
【００４０】
チップ部品５をプリント配線板の内層部にあたる銅張り積層板１に前記のように実装して図１（ｄ）に示した構造体を得た。この実施例では、チップ部品５の高さが０．２６mmの物を使用したため、それを積層にて封止する絶縁基材６としては、日立化成製のプリプレグ（品番：ＧＥＡ６７９Ｆ、厚み０．１５mmを２枚重ね）を使用した。
【００４１】
次いで、図２（ａ）に示すように、チップ部品５が搭載された面側を絶縁基材（プリプレグ）６の方に向け、チップ部品５が搭載された基板を２枚使用して、絶縁基材（プリプレグ）６を両面より挾むように設置し、ピンラミネーション方式の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（ｂ）に示した構造体を得た。
【００４２】
以下、求められるプリント配線板の構造にて、最外層の銅箔部の回路形成を前記の回路形成方法と同様の条件にて行ない、図２（ｃ）に示した構造体を得た。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更に交互に積層して、部品内蔵型多層プリント配線板（図示省略）を得た。
【００４３】
試験例
本発明における保護膜３の表面の粗化形成は積層工程における絶縁基材６との密着性を良好なものとさせ、その結果、特に耐熱性を試験する際の信頼性が向上する。そこで、この粗化による効果を具体的に示すために、以下の耐熱試験を実施した。
【００４４】
信頼性試験方法としては、部品実装などに使用するリフローを使用した耐熱試験とし、リフロー温度条件としては、トップピーク温度を２６０℃とした。また、試験基板としては、前記実施例で作成した部品内蔵基板を使用した。その結果、保護膜３表面の粗化を行なった場合には、前記リフローを４回通した状態においても剥離などの不具合が生じないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の部品内蔵型プリント配線板の製造方法を示す概略断面工程説明図。
【図２】図１に続く、本発明の部品内蔵型プリント配線板の製造方法を示す概略断面工程説明図。
【図３】保護膜の形成例を示す平面説明図。
【図４】従来の部品内蔵型プリント配線板の製造方法を示す概略断面工程説明図。
【符号の説明】
【００４６】
１：銅張積層板
２：部品実装パッド
３：保護膜
４：はんだペースト
５：チップ部品
６：絶縁基材
７：保護膜の開口
８：配線回路
【図１】
2006093493.tif 000003
【図２】
2006093493.tif 000004
【図３】
2006093493.tif 000005
【図４】
2006093493.tif 000006