(57)【要約】【課題】  電子部品内蔵樹脂基板をリフローによってはんだ実装する際に、内蔵された電子部品の実装に用いたはんだフィレットが、加熱され、再溶融し、膨張することで、電子部品の端子電極間を短絡させる問題を解決する。【解決手段】  樹脂層に、はんだフィレットと樹脂層の表面との間を連通する溶融はんだ導出孔を形成し、再溶融したはんだが外部に導出されるようにした。溶融はんだ導出孔に、はんだとの濡れ性に優れた金属線、表面にはんだ層が形成された金属線、または表面に離型剤が塗布された金属線のいずれかを挿入するようにしても良い。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にランド電極が形成されたコア基板と、
端子電極が形成され、前記端子電極がはんだフィレットにより前記コア基板の前記ランド電極に接続固定された電子部品と、
前記コア基板上に前記電子部品を覆って形成された樹脂層と、
前記樹脂層に形成され、前記はんだフィレットと前記樹脂層の表面との間を連通する溶融はんだ導出孔と、を備えてなる電子部品内蔵樹脂基板。
【請求項２】
ランド電極と、
端子電極が形成され、前記端子電極がはんだフィレットにより前記ランド電極に接続固定された電子部品と、
前記電子部品を覆って形成され、表面に前記ランド電極が露出された樹脂層と、
前記樹脂層に形成され、前記はんだフィレットと前記樹脂層の表面との間を連通する溶融はんだ導出孔と、を備えてなる電子部品内蔵樹脂基板。
【請求項３】
前記溶融はんだ導出孔に、はんだとの濡れ性に優れた金属線、表面にはんだ層が形成された金属線、または表面に離型剤が塗布された金属線のいずれかが挿入されている、請求項１または２に記載された電子部品内蔵樹脂基板。
【請求項４】
前記溶融はんだ導出孔が、前記ランド電極上であって、前記電子部品の端子電極が配置されていない領域のはんだフィレットと、前記樹脂層の表面との間を連通している、請求項１ないし３のいずれか１項に記載された電子部品内蔵樹脂基板。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載された電子部品内蔵樹脂基板の表面に、電子部品を実装してなる電子回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂層の内部に電子部品を内蔵した電子部品内蔵樹脂基板に関し、さらに詳しくは、この電子部品内蔵樹脂基板を、さらに電子機器の回路基板などに実装する際に、加熱されて、内蔵された電子部品を実装するのに使用したはんだフィレットが再溶融し、膨張した場合に、その再溶融したはんだを導出する溶融はんだ導出孔を樹脂層に備えた電子部品内蔵樹脂基板に関する。
【０００２】
また、本発明は、上記した電子部品内蔵樹脂基板を使用した電子回路モジュールに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来から、電子部品の高密度実装の要求などにより、樹脂層の内部に電子部品を内蔵した電子部品内蔵樹脂基板が使用されている。この電子部品内蔵樹脂基板は、たとえば、図１３に示すように、コア基板１０１に形成されたランド電極１０２ａ、１０２ｂに、電子部品１０３の端子電極１０４ａ、１０４ｂを、はんだフィレット１０５ａ、１０５ｂで接続固定し、電子部品１０３を覆うようにコア基板１０１上に樹脂層１０６を設けたものである。たとえば、この電子部品内蔵樹脂基板の表面には、さらに電子部品が実装されて、電子回路モジュールが構成される。
【０００４】
しかしながら、この従来の電子部品内蔵樹脂基板は、さらに電子機器の回路基板などにリフローによってはんだ実装される際に、加熱されると、はんだフィレット１０５ａ、１０５ｂが再溶融し、膨張し、再溶融したはんだが行き場をなくし、電子部品１０３と樹脂層１０６との界面や、樹脂層１０６とコア基板１０１との界面などに入り込んでしまい、端子電極１０４ａと１０４ｂとを短絡させてしまったり、絶縁性を低下させてしまうことがあった。この現象は、はんだフラッシュ現象と呼ばれている。
【０００５】
はんだフラッシュ現象が発生すると、電子部品内蔵樹脂基板ないし電子回路モジュールは正常に機能しなくなる。したがって、電子部品内蔵樹脂基板においてはんだフラッシュ現象への対策は重要であり、種々の対策がなされている。
【０００６】
たとえば、特許文献１（特開２００７―１４２１８２号公報）では、電子部品内蔵樹脂基板の樹脂層を形成する樹脂に、予め、水分を吸収する吸湿性フィラーを添加している。すなわち、樹脂に水分が含まれていると、その水分が、樹脂層形成過程において気化し、樹脂層に空隙が発生する原因となる。そして、その空隙が、樹脂層と内蔵された電子部品との密着性や、樹脂層とコア基板との密着性を弱め、はんだフラッシュ現象が発生しやすくなる、あるいは、その空隙を経由してはんだフラッシュ現象が発生することに着目し、吸湿性フィラーにより水分を除去し、空隙の発生を抑え、はんだフラッシュ現象の発生を抑えようとしたものである。
【０００７】
また、特許文献２（特開２００５―３９１５８号公報）では、樹脂層に添加される無機フィラーの粒径を規定することにより、樹脂層と内蔵された電子部品との間などの密着性を向上させて、はんだフラッシュ現象の発生を抑えようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７―１４２１８２号公報
【特許文献２】特開２００５―３９１５８号公報
【発明の概要】
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示された方法は、樹脂層と電子部品との密着性や、樹脂層とコア基板との密着性を向上させて、ここに再溶融したはんだが入り込むのを防止したものであり、根本的にはんだフラッシュ現象の発生を防止したものではない。したがって、振動、衝撃、熱サイクル等により、樹脂層と電子部品との間や、樹脂層とコア基板との間に隙間が発生してしまったような場合には、はんだフラッシュ現象の発生を抑えることができないものであった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した従来の電子部品内蔵樹脂基板の有する問題点を解消するためになされたものであり、その手段として本発明の電子部品内蔵樹脂基板は、表面にランド電極が形成されたコア基板と、端子電極が形成され、端子電極がはんだフィレットによりコア基板のランド電極に接続固定された電子部品と、コア基板上に電子部品を覆って形成された樹脂層と、樹脂層に形成され、はんだフィレットと樹脂層の表面との間を連通する溶融はんだ導出孔とを備えるようにした。
【００１２】
また、本発明の電子部品内蔵樹脂基板は、コア基板を有さない、いわゆるコア基板レスの電子部品内蔵樹脂基板として構成することもできる。
【００１３】
また、本発明の電子部品内蔵樹脂基板は、溶融はんだ導出孔に、はんだとの濡れ性に優れた金属線、表面にはんだ層が形成された金属線、または表面に離型剤が塗布された金属線のいずれかを挿入して構成することができる。この場合、溶融はんだ導出孔は、通常状態ではこれらの金属線により塞がれており、不要な液体や気体が電子部品内蔵樹脂基板内部に侵入することはないが、はんだフィレットが加熱されて再溶融し、膨張した場合には、金属線と溶融はんだ導出孔の隙間から、再溶融したはんだを外部に導出することができるため、より好ましい。
【００１４】
また、本発明の電子回路モジュールは、上記の電子部品内蔵樹脂基板の表面に、電子部品を実装して構成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電子部品内蔵樹脂基板、および本発明の電子部品内蔵樹脂基板を使用した電子回路モジュールは、上述した構成としたため、電子機器の回路基板などにリフローによってはんだ実装される際に、加熱され、内蔵された電子部品の実装に用いたはんだフィレットが再溶融し、膨張しても、再溶融したはんだを溶融はんだ導出孔から外部に導出することができる。したがって、はんだフラッシュ現象を有効に抑制することができる。
【００１６】
なお、再溶融したはんだは、膨張した分だけが外部に導出され、残りは樹脂層内に留まるため、温度が再び下がった際には、再び電子部品の端子電極とコア基板のランド電極とを接合するため、温度が下がった電子部品内蔵樹脂基板ないし電子回路モジュールは正常に機能する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を製造する一の工程を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を製造する一の工程を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を製造する一の工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を製造する一の工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を製造する一の工程を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を製造する一の工程を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を示す断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態にかかる電子回路モジュールを示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を示す断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を示す断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を示す断面図である。
【図１３】従来の電子部品内蔵樹脂基板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を用いて、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１９】
［第１の実施形態］
図１〜７に、本発明の第１実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を示す。なお、図１〜６は本発明の第１実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板の製造方法の一例の各工程を示す断面図、図７は完成した電子部品内蔵樹脂基板を示す断面図である。
【００２０】
まず、完成図である図７を参照して、１はコア基板である。コア基板１には、セラミックや樹脂などを用いることができる。本実施形態においては、樹脂を用いた。
【００２１】
コア基板１の上側の表面には、電子部品を実装するためのランド電極２ａ、２ｂと、導電ビアを接続するための接続電極２ｃが形成され、下側の表面には、完成した電子部品内蔵樹脂基板を電子機器の回路基板などに実装する際に用いる端子電極２ｄが形成されている。ランド電極２ａ、２ｂ、接続電極２ｃ、端子電極２ｄには、種々の導電材料を用いることができるが、本実施形態においては銅を用いた。
【００２２】
３はこの電子部品内蔵樹脂基板に内蔵されたチップ状の電子部品であり、電子部品３の両端には端子電極４ａ、４ｂが形成されている。電子部品３は、端子電極４ａ、４ｂをコア基板１のランド電極２ａ、２ｂにはんだフィレット５ａ、５ｂで接続固定することにより、コア基板１に実装されている。電子部品３としては、コンデンサ、コイル、抵抗などを用いることができ、本実施形態においてはコンデンサを用いた。なお、図７においては、１個の電子部品３を示しているが、複数個、複数種類の電子部品３を同時に内蔵させて、電子部品内蔵樹脂基板内で所望の回路を構成することができる。
【００２３】
６は樹脂層であり、電子部品３を覆った状態でコア基板１上に形成されている。本実施形態においては、樹脂層６に、無機フィラーを含有した熱硬化性のエポキシ樹脂を用いたが、他の樹脂を用いることもできる。
【００２４】
７は金属線であり、めっきにより周囲にはんだ層８が形成されている。金属線の材質は特に限定されず、銅、ニッケル、銀などを用いることができるが、本実施形態においては銅を用いた。はんだ層８が形成された金属線７は、２本からなり、１本がはんだフィレット５ａと樹脂層６の表面との間、もう１本がはんだフィレット５ｂと樹脂層６の表面との間に配置されている。すなわち、はんだ層８が形成された金属線７は、はんだフィレット５ａ、５ｂと、樹脂層６の表面との間を連通する、溶融はんだ導出孔（符号なし）に挿入されている。
【００２５】
１０は導通ビアであり、樹脂層６を貫通して形成され、内部に導電材料が充填されている。導通ビア１０には、種々の導電材料を用いることができるが、本実施形態においては銅を用いた。また、導電材料の充填方法も種々用いることができ、導電ペーストを印刷して充填する方法、めっきにより充填する方法等を用いることができる。
【００２６】
１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、樹脂層６の上側の表面に形成された配線電極であり、所定のパターンからなり、所定の接続がなされている。配線電極１２ｃは、導通ビア１０に接続されている。本実施形態においては、配線電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃにも銅を用いた。
【００２７】
上記の構成からなる第１実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板は、たとえば次の製造方法によって製造される。
【００２８】
まず、図１に示すように、リフローにより、コア基板１に電子部品３をはんだ実装する。具体的には、はんだフィレット５ａ、５ｂで、電子部品３の端子電極４ａ、４ｂをコア基板１のランド電極２ａ、２ｂに接続固定する。
【００２９】
次に、図２に示すように、はんだフィレット５ａおよび５ｂに、はんだ層８が形成された金属線７を、それぞれ立設状にはんだ付けする。
【００３０】
次に、図３に示すように、電子部品３が実装されるとともに、はんだ層８が形成された金属線７が立設されたコア基板１上に、加熱されて半溶融状態になった熱硬化性のエポキシ樹脂を載せ、さらに加熱して硬化させて樹脂層６を形成する。この際、はんだ層８が形成された金属線７の一方の端部は、樹脂層６の表面に露出させておく。
【００３１】
次に、図４に示すように、硬化した樹脂層６にレーザーを照射して、空洞ビア９を形成する。空洞ビア９は、一端がコア基板１に形成された接続電極２ｃに達するように形成する。
【００３２】
次に、図５に示すように、樹脂層６の空洞ビア９の内部に、銅を主成分とする導電性ペーストを充填し、加熱して導通ビア１０を形成する。
【００３３】
次に、図６に示すように、樹脂層６の上側の表面に、銅箔１１を、接着剤を用いて接合する。この際、導通ビア１０と銅箔１１との電気的接合がはかれるよう、両者の間には、部分的に導電性接着剤を用いることが好ましい。また、樹脂層６の表面に一方の端部が露出された、はんだ層８が形成された金属線７は、銅箔１１と接合する必要がないので、両者の間には接着剤を介在させないことが好ましい。
【００３４】
最後に、図７に示すように、銅箔１１を、常套されている手法でパターニングして、配線電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃを形成して、第１の実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を完成させる。
【００３５】
なお、上記においては、１つの電子部品内蔵樹脂基板を製造する場合について説明したが、大きなマザー基板を用いて、複数の電子部品内蔵樹脂基板を同時に製造するようにしても良い。この場合には、電子部品内蔵樹脂基板が完成した後に、あるいは完成する前の所定の工程において、マザー基板から個々の電子部品内蔵樹脂基板を分割することになる。
【００３６】
上記のように製造された電子部品内蔵樹脂基板は、電子回路モジュールの基板として使用することができる。たとえば、図８に示すように、電子部品内蔵樹脂基板の表面に電子部品１３を実装し、所定の電子回路を構成して、電子回路モジュールを製造する。
【００３７】
以上説明した、第１の実施にかかる電子部品内蔵樹脂基板、および電子回路モジュールは、電子機器の回路基板などにリフローによってはんだ実装する際に、加熱され、フィレット５ａ、５ｂが再溶融し、膨張しても、余剰となった再溶融はんだは、金属線７と樹脂層６との隙間を通って、外部に導出される。この際、金属線７の周囲に形成されていたはんだ層８も溶融し、フィレット５ａ、５ｂから再溶融したはんだに先だって、外部に導出される。したがって、再溶融したはんだが隙間に入り込んでしまい、電子部品３の端子電極４ａ、４ｂ間を短絡させてしまったり、絶縁性を低下させてしまうことがない。
【００３８】
［第２の実施形態］
図９に、本発明の第２実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を示す。なお、図９は、この電子部品内蔵樹脂基板の断面図である。
【００３９】
第２実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板においては、第１実施形態のはんだ層８が形成された金属線７に代えて、はんだとの濡れ性に優れた銀からなる金属線１７を用いた。その他の構成は、第１実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板と同様にした。
【００４０】
第２実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板においても、加熱されたはんだフィレット５ａ、５ｂが再溶融し、膨張した場合、再溶融したはんだは、はんだとの濡れ性に優れた金属線１７と樹脂層６との隙間を通って、第１実施形態と同様に、外部に導出されるため、はんだフラッシュ現象を抑制することができる。
【００４１】
第２実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板は、たとえば、第１の実施形態で示した製造方法において、はんだ層８が形成された金属線７を、はんだとの濡れ性に優れた金属線１７に置き換えることにより製造することができる。
【００４２】
［第３の実施形態］
図１０に、本発明の第３実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を示す。なお、図１０は、この電子部品内蔵樹脂基板の断面図である。
【００４３】
第３実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板においては、第１実施形態のはんだ層８が形成された金属線７に代えて、表面に離型剤２８が塗布された金属線２７を用いた。離型剤２８の材質は特に限定されないが、本実施形態においてはフッ素系離型剤を用いた。他の構成は、第１実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板と同様にした。
【００４４】
表面に離型剤２８が塗布された金属線２７を用いれば、金属線２７と樹脂層６との間に隙間が形成されるため、第１実施形態などと同様に、余剰の再溶融はんだを外部に導出し、はんだフラッシュ現象を抑制することができる。
【００４５】
第３実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板は、たとえば、第１の実施形態で示した製造方法において、はんだ層８が形成された金属線７を、表面に離型剤２８が塗布された金属線２７に置き換えることにより製造することができる。
【００４６】
［第４の実施形態］
図１１に、本発明の第４実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を示す。なお、図１１は、この電子部品内蔵樹脂基板の断面図である。
【００４７】
第４実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板においては、第１実施形態のはんだ層８が形成された金属線７に代えて、はんだフィレット５ａ、５ｂと樹脂層６の表面との間に、溶融はんだ導出孔３７を形成した。他の構成は、第１実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板と同様にした。
【００４８】
溶融はんだ導出孔３７により、第１実施形態などと同様に、余剰の再溶融はんだを外部に導出し、はんだフラッシュ現象を抑制することができる。
【００４９】
第４実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板は、たとえば、第１の実施形態で示した製造方法において、はんだ層８が形成された金属線７に代えて、棒状のダミー冶具（図示せず）を用い、完成後に、または途中の工程においてダミー冶具を抜き取り、溶融はんだ導出孔３７を形成するようにして製造することができる。
【００５０】
［第５の実施形態］
図１２に、本発明の第５実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板を示す。なお、図１２は、この電子部品内蔵樹脂基板の断面図である。
【００５１】
第５実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板は、コア基板を有さない、いわゆるコア基板レスの電子部品内蔵樹脂基板として構成した。
【００５２】
図１２に示すように、内蔵された電子部品３の端子電極４ａ、４ｂは、樹脂層６の下側の表面に露出したランド電極２２ａ、２２ｂに、はんだフィレット５ａ、５ｂによって接続固定されている。また、導通ビア１０は、樹脂層６の下側の表面に露出したランド電極２２ｃに接続されている。その他の構成は、第１実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板と同様にした。
【００５３】
第５実施形態にかかる電子部品内蔵樹脂基板は、たとえば、製造のみに用いる冶具基板（図示せず）を用い、冶具基板の表面にランド電極２２ａ、２２ｂ、２２ｃを形成し、ランド電極２２ａ、２２ｂに電子部品３を実装し、その後、第１実施形態に示した製造方法と同様の製造方法で電子部品内蔵樹脂基板を完成させ、最後に完成した電子部品内蔵樹脂基板を冶具基板から取り外すことにより、製造することができる。
【００５４】
第５実施形態のようにコア基板レスにすると、さらに、電子部品内蔵樹脂基板を低背化できる、原料コストを削減できるなどの効果を奏することができる。
【００５５】
〔実験例〕
本発明の効果を確認するため、次の実験をおこなった。なお、実験１と実験２は本発明を適用したもの、比較実験は本発明を適用していないものである。
【００５６】
（実験１）
表面に所定形状のランド電極パターンが形成されたプリント基板に、10ｍｍ×5ｍｍ×5ｍｍサイズのチップ部品（コンデンサ）５０個をリフローによりはんだ実装した。
【００５７】
次に、各チップ部品をランド電極に接続固定するはんだフィレット１００カ所に、表面にはんだ層を備えた0.2ｍｍφの銅線を立設状に接着剤で接着した。
【００５８】
次に、立設された銅線を表面に露出させた状態で、チップ部品の実装されたプリント基板上に、厚さ0.5ｍｍの樹脂層を形成して試料を作製した。
【００５９】
次に、この試料を、８５℃、８５％ＲＨで１６８時間放置し、さらに２６０℃ピークのリフローを５回繰り返した後に、分解して、はんだフラッシュ現象の発生の有無を調べた。はんだフラッシュ現象は発生しておらず、はんだフラッシュ現象発生率は０％であった。
【００６０】
（実験２）
実験１の表面にはんだ層を備えた銅線に代えて、表面に離型剤の塗布された0.2ｍｍφの銅線を用いた。その他の条件は実験１と同じとした。
【００６１】
実験２においても。はんだフラッシュ現象は発生しておらず、はんだフラッシュ現象発生率は０％であった。
【００６２】
（比較実験）
比較実験においては、実験１の表面にはんだ層を備えた銅線、実験２の表面に離型剤の塗布された銅線のいずれも用いなかった。すなわち、溶融はんだ導出孔を設けなかった。その他の条件は実験１や実験と同じとした。
【００６３】
比較実験においては、５０個のチップ部品中、１０個のチップ部品ではんだフラッシュ現象が発生し、はんだフラッシュ現象発生率は２０％であった。
【００６４】
実験１、実験２、比較実験のはんだフラッシュ現象発生率を、表１に示す。
【００６５】
【表１】
2011108901.tif 000003
【００６６】
本発明を適用すれば、はんだフラッシュ現象を、有効に抑制できることがわかった。
【符号の説明】
【００６７】
１：コア基板
２ａ、２ｂ、２２ａ、２２ｂ：ランド電極
２ｃ：接続電極
２ｄ：端子電極
３：電子部品
４ａ、４ｂ：端子電極（電子部品）
５ａ、５ｂ：はんだフィレット
６： 樹脂層
７、１７、２７：金属線（１７：はんだとの濡れ性に優れた金属線）
８：はんだ層
１０：導通ビア
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ：配線電極
２８：離型剤
３７：溶融はんだ導出孔
【図１】
2011108901.tif 000004
【図２】
2011108901.tif 000005
【図３】
2011108901.tif 000006
【図４】
2011108901.tif 000007
【図５】
2011108901.tif 000008
【図６】
2011108901.tif 000009
【図７】
2011108901.tif 000010
【図８】
2011108901.tif 000011
【図９】
2011108901.tif 000012
【図１０】
2011108901.tif 000013
【図１１】
2011108901.tif 000014
【図１２】
2011108901.tif 000015
【図１３】
2011108901.tif 000016