(57)【要約】【課題】狭ピッチで高密度な導電路を形成した部品内蔵モジュール基板を提供することを目的とするものである。【解決手段】絶縁樹脂８によりモールドされる回路基板４上の導電路が形成されるべき位置にあらかじめ導電路を内蔵したブロック３を実装し、所定箇所を導通させた後、前記絶縁樹脂８を前記回路基板４上に流し込み、前記絶縁樹脂８が硬化した状態で前記絶縁樹脂８の表面あるいは、前記絶縁樹脂８の表面と前記導電路を内蔵したブロック３を研削し、前記導電路を内蔵したブロック３の上面と前記絶縁樹脂８の上面が同一面になるように形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁樹脂によりモールドされる回路基板上の導電路が形成されるべき位置にあらかじめ導電路を内蔵したブロックを実装し、所定箇所を導通させた後、前記絶縁樹脂を前記回路基板上に流し込み、前記絶縁樹脂が硬化した状態で前記絶縁樹脂の表面あるいは、前記絶縁樹脂の表面と前記導電路を内蔵したブロックを研削し、前記導電路を内蔵したブロックの上面と前記絶縁樹脂の上面が同一面になるように形成することを特徴とする導電路形成方法。
【請求項２】
あらかじめ導電路を内蔵したブロックが、貫通孔を開けたブロックに、導電性ペーストを充填したものであることを特徴とする請求項１に記載の導電路形成方法。
【請求項３】
あらかじめ導電路を内蔵したブロックが、貫通孔を開けた熱硬化性樹脂シートに導電性ペーストを充填したものを積層したものであることを特徴とする請求項１に記載の導電路形成方法。
【請求項４】
導電路を内蔵したブロックが、貫通孔を開けたブロックに導電性金属のめっき処理をほどこして導電性を得たものであることを特徴とする請求項１に記載の導電路形成方法。
【請求項５】
絶縁樹脂が、熱硬化性樹脂と無機フィラーとの混合物であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の導電路形成方法。
【請求項６】
あらかじめ導電路を内蔵したブロックが、複数の導電路を内蔵していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の導電路形成方法。
【請求項７】
回路基板上には、部品が実装されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の導電路形成方法。
【請求項８】
回路基板に前記絶縁樹脂をモールドする際に、真空中で行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の導電路形成方法。
【請求項９】
回路基板に導電路を内蔵したブロックを、半田あるいは導電性接着樹脂を用いて導通させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の導電路形成方法。
【請求項１０】
あらかじめ導電路を内蔵したブロックが、貫通孔を開けたブロックに導電性ペーストを充填したものである場合、前記貫通孔に充填される導電ペーストが銀や銅などの導電性金属を熱硬化性樹脂に溶かしたものであり、充填後、加熱により硬化されることを特徴とする請求項２または３のいずれか１つに記載の導電路形成方法。
【請求項１１】
無機フィラーがＡｌ2Ｏ3，ＭｇＯ、及びＳｉＯ2から選ばれる少なくとも一つの金属酸化物を含むことを特徴とする請求項５に記載の導電路形成方法。
【請求項１２】
無機フィラーと熱硬化性樹脂との混練物の線膨張係数が、８×１０-6／℃〜２０×１０-6／℃であることを特徴とする請求項５に記載の導電路形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品内蔵モジュールの導電路を形成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に従い、回路部品の高密度、高機能化が一層叫ばれている。そのため、回路部品の高密度化、高機能化に対応した回路基板が要求されている。その結果、回路基板の内部に部品を内蔵した、いわゆる部品内蔵モジュールの開発が進められている。部品内蔵モジュールの製造方法として、コンポジット樹脂シートにあらかじめ導電路を形成するための貫通孔を開け、そこに導電性ペーストを充填したものを複数枚積層したものを部品実装された基板に積層して加熱加圧することにより形成する方法が知られている。
【０００３】
図面を用いて、従来の実施例について説明する。
【０００４】
図５は従来の導電路形成の製造工程図である。図５（ａ）のａ１はコンポジット材８に開けた貫通孔１に導電ペースト２を充填したものであり、ａ２は部品４の入る部分にブランク１４を開けたものである。図５（ｂ）は前記コンポジットシートａ１及びａ２と銅箔１２を積層する状態を示し、図５（ｃ）は積層して加熱加圧することにより半硬化状態で一体化したものである。図５（ｄ）は、これを電子部品９が実装された基板４に積層して加熱加圧する状態を示し、図５（ｅ）は一体化し、完全硬化した状態を示している。ここで、導電路１３が形成される時、導電ペースト２は加圧された際に上下方向に圧縮されるため横方向に膨張する。したがって、導電ペースト２の側面には部品９との間にデッドスペース１５となるコンポジット材８の絶縁性を有する部品が必要であり、もしもこれが無ければ圧縮された導電ペースト２は部品９に接触し、電気的絶縁性が保てなくなる。この導電ペースト２と部品９との間に存在するコンポジット材８の部分が回路パターン上、デッドスペース１５となり、部品間はこのスペースを設ける必要が生じ、回路設計上の障害となる。図５（ｆ）はこのモジュール基板をダイシングにより固片に分割することにより個々のモジュール１６にした状態を示す。
【０００５】
図６は従来の導電路形成工法によって造られたモジュール１６の平面図であり、図６（ａ）はデットスペース１５が大きいために高密度実装された基板には導電路を設ける場所が限られることを示している。図６（ｂ）はデッドスペース１５のロスを最小限にするために導電路１３を外周部に設置した状態を示す。
【０００６】
なお、この出願に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００１−１６８４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来の部品内蔵モジュールの製造方法は、性能及びコストの面で課題がある。すなわち機能面では、従来のコンポジット樹脂シートに開けた貫通孔に導電性ペーストを充填する方法では部品実装された回路基板にコンポジット樹脂シートを積層して加熱加圧する際にコンポジット樹脂シートの上下方向に圧力が加わるため導電路を形成する導電ペーストの部分が水平方向に膨張しようとするため部品近くに設けることができず、導電路と部品の間には一定のコンポジット樹脂シートの存在が必要である。したがって、この部分が回路基板上でのデッドスペースとなり導電路の数が多ければ多いほど回路基板上での実装密度を上げることは困難になる。また、この対策として導電路を基板外周に並べる方法がとられているが、これは回路設計上の制約となり設計スピードを遅らせるばかりか外周へ導電パターンを配置するためのパターンロスも発生する。また、コスト面では厚みの大きなコンポジット樹脂シートが少ないため薄厚のコンポジット樹脂シートに多数の穴加工をしたものに導電ペーストを充填し、また部品の入る部分にもブランク加工を施したものを多数枚位置合わせをしながら積層し、それからそれを部品実装された回路基板に積層して加熱加圧するという、複雑で精度のいる工程がコストアップになっているという問題があった。本発明は、上記従来の問題を解決するため、高機能で低コストの導電路の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁樹脂によりモールドされる回路基板上の導電路が形成されるべき位置にあらかじめ導電路を内蔵したブロックを実装し、所定箇所を導通させた後、前記絶縁樹脂を前記回路基板上に流し込み、前記絶縁樹脂が硬化した状態で前記絶縁樹脂の表面あるいは、前記絶縁樹脂の表面と前記導電路を内蔵したブロックを研削し、前記導電路を内蔵したブロックの上面と前記絶縁樹脂の上面が同一面になるようにして部品内蔵モジュール用基板を作成することを特徴とする導電路形成方法であり、導電路を内蔵したブロックを実装することにより容易に部品内蔵モジュール基板の導電路を形成することができる。また、あらかじめ導電路を内蔵したブロックの製作段階で導電路のピッチ間距離や径を確保できるため狭ピッチで導電路を形成することが容易であり高密度実装が可能であるだけでなく、回路設計においても任意の位置に導電路を内蔵したブロックを設置できるため設計が容易にできるという利点がある。また、樹脂を流し込むことによりモジュールを形成するため、積層などを必要としない簡単な製造プロセスであるため低コストで製造でき、液状の樹脂を流し込むため、実装されている部品の下部にも容易に充填するためボイドが発生しにくく、モジュール基板としての信頼性が高くなるという作用効果を有する。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の発明は、あらかじめ導電路を内蔵したブロックが、貫通孔を開けたブロックに、導電性ペーストを充填したものであることを特徴とする請求項１に記載の導電路形成方法であり、樹脂成形工法などを用いることにより一度に多数の貫通孔を有するブロックを容易に作ることができるため、比較的たやすく導電路を内蔵したブロックを製作することができるという作用効果を有する。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の発明は、あらかじめ導電路を内蔵したブロックが、貫通孔を開けた熱硬化性樹脂シートに導電性ペーストを充填したものを積層したものであることを特徴とする請求項１に記載の導電路形成方法であり、薄厚のシートにはアスペクト比の関係から、シートが薄ければ薄いほどより小径の貫通孔を開けることができるため、より小径で狭ピッチの導電路を内蔵したブロックを製作することができるという作用効果を有する。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の発明は、あらかじめ導電路を内蔵したブロックが、貫通孔を開けたブロックに、導電性金属のめっき処理をほどこして導電性を得たものであることを特徴とする請求項１に記載の導電路形成方法であり、請求項２に記載の発明と同様に、一度に多数の貫通孔を有するブロックを容易に作ることができ、ブロック厚に対して貫通孔の径が大きい場合は、多数の孔に対して比較的容易に導電路を形成することができるという作用効果を有する。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の発明は、絶縁樹脂が熱硬化性樹脂と無機フィラーとの混合物であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の導電路形成方法であり、無機フィラーを混合することにより熱膨張率や熱伝導性などを所定の値に設定することができるという作用効果を有する。
【００１３】
本発明の請求項６に記載の発明は、あらかじめ導電路を内蔵したブロックが、複数の導電路を内蔵していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の導電路形成方法であり、複数の導電路を内蔵していることにより、回路設計上の自由度を上げることができるという作用効果を有する。
【００１４】
本発明の請求項７に記載の発明は、回路基板上には、部品が実装されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の導電路形成方法であり、電子部品等を実装することにより、より高機能のモジュールを形成することができるという作用効果を有する。
【００１５】
本発明の請求項８に記載の発明は、回路基板に樹脂をモールドする際に、真空中で行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の導電路形成方法であり、充填する場合に空気を巻き込み、ボイドや未充填の発生を防ぐことができるという作用効果を有する。
【００１６】
本発明の請求項９に記載の発明は、回路基板に導電路を内蔵したブロックを、半田あるいは導電性接着樹脂を用いて導通させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の導電路形成方法であり、ブロックの保持と導通性を確保することができるという作用効果を有する。
【００１７】
本発明の請求項１０に記載の発明は、あらかじめ導電路を内蔵したブロックが、貫通孔を開けたブロックに導電性ペーストを充填したものである場合、前記貫通孔に充填される導電処理が銀や銅などの導電性金属を熱硬化性樹脂に溶かした導電ペーストであり、充填後、加熱により硬化されることを特徴とする請求項２または３のいずれか１つに記載の導電路形成方法であり、ペースト状であるため孔に容易に充填できるという作用効果を有する。
【００１８】
本発明の請求項１１に記載の発明は、無機フィラーがＡｌ2Ｏ3，ＭｇＯ、及びＳｉＯ2から選ばれる少なくとも一つの金属酸化物を含むことを特徴とする請求項５に記載の導電路形成方法であり、これらの無機フィラーを用いることによって、放熱性に優れた電気絶縁性基板が得られる。また、無機フィラーとしてＭｇＯを用いた場合は電気絶縁性基板の線膨張係数を大きくすることができる。また、無機フィラーとしてＳｉＯ2を用いた場合は電気絶縁性基板の誘電率を小さくすることができるという作用効果を有する。
【００１９】
本発明の請求項１２に記載の発明は、無機フィラーと熱硬化性樹脂との混練物の線膨張係数が８×１０-6／℃〜２０×１０-6／℃であることを特徴とする請求項５に記載の導電路形成方法であり、硬化後の反りや歪を小さくできるだけでなく、基板自体の熱膨張係数を導電パターンや導電路と近いため、基板が高温化した場合でも導電パターンや導電路が断線しにくくなるという作用効果を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による導電路の形成方法は、導電路を内蔵したブロックを実装することにより、容易に導電路を形成することができる。また、あらかじめ導電路を内蔵したブロックの製作段階で、導電路のピッチ間距離や径を確保できるため、狭ピッチで導電路を形成することが容易であり、高密度実装が可能である。また、回路設計においても、任意の位置に導電路を内蔵したブロックを設置できるため、設計が容易にできるという利点がある。また、樹脂を流し込むことによりモジュールを形成するため、積層などを必要としない簡単な製造プロセスであるため、低コストで製造できる。また、液状の樹脂を流し込むため、実装されている部品の下部にも容易に充填することができ、ボイドが発生しにくく、部品内蔵モジュールの信頼性が高くなる製造方法を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態における実施例について図面を用いて説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施の形態１における導電路内蔵のブロックの構造と基板への実装状況を説明する図である。
【００２３】
図２は本発明の実施の形態１における導電路内蔵のブロックを基板に実装した後のモジュール形成の製造工程図である。
【００２４】
図３は本発明の実施の形態２における導電路内蔵のブロックの製造工程図である。
【００２５】
図４は本発明の実施の形態３における導電路内蔵のブロックの製造工程図である。
【００２６】
図５は従来の導電路形成の製造工程図である。
【００２７】
図６は従来の導電路形成工法によって造られたモジュールの平面図である。
【００２８】
図７は本発明による場合と従来の方法による場合の導電路スペースの比較図である。
【００２９】
図１（ａ）において、絶縁樹脂を成形して作られたブロック３の断面において、貫通孔１には導電性ペースト２が充填されている。図１（ｂ）はこのブロック３が実装される基板４の断面図でありランド５の間にはレジスト６があり、ランド５の上には半田ペースト７が印刷されている。図１（ｃ）はこのブロック３を基板４に実装する状態である。ブロック３の導電性ペースト２が、半田ペースト７を介して基板４のランド５に電気的に接続される。
【００３０】
図２（ａ）は、基板４にブロック３を図１で示したように設け、また、基板４上に電子部品９を実装した後に熱硬化性樹脂と無機フィラーを混合したコンポジット材８でモールドした状態である。図２（ｂ）はこのコンポジット材８を上面からブロック３の上面が現れるまで切削した状態である。図２（ｃ）は、切削した表面に導電層を形成し、エッチング法などによりランド５を形成した後レジスト６を印刷して構成し、ブロック３を介して基板４とモールドによって作られた上面との導通が成されている状態を示している。
【００３１】
図３は本発明の実施の形態２におけるブロック３の製造工程図を斜視図と断面図で説明したものである。図３（ａ）は、熱硬化性樹脂シート７に開けられた貫通孔１に導電ペースト２を充填したものを各層の導電性ペースト２が電気的に接続するようにして複数枚積層しようとする状態である。図３（ｂ）は、積層した後に加熱加圧して一体化した状態を示している。図３（ｃ）は、これを必要な所定の大きさに切り取ってブロック３単体にしている状態である。このブロック３を実装する工程以降は実施の形態１と同様である。
【００３２】
図４は本発明の実施の形態３におけるブロック３の製造工程図を斜視図と断面図で説明したものである。図４（ａ）は、絶縁樹脂板１０に貫通孔１が開けられた状態である。この貫通孔１は絶縁樹脂板１０を成形する時に作ってもよいし、絶縁樹脂板１０を成形した後から、ドリル加工やレーザー加工等で作ってもよい。図４（ｂ）は、この絶縁樹脂板１０の両面にレジスト６を印刷した後にめっき処理を施して貫通孔１に銅めっき１１を施し、表裏面を電気的に接続した状態である。図４（ｃ）は、これを必要な大きさに切り取ってブロック３単体にしている状態である。このブロック３を実装する工程以降は実施の形態１と同様である。
【００３３】
また、図７は本発明による場合と従来の方法による場合の導電路スペースの比較図であり、実際製作されたモジュール１６において従来の方法による場合の導電路１３とデッドスペース１５及び本発明による場合の導電路スペースを並べてその面積を比較した図であり、本発明による導電路の形成方法によれば、かなり小さい面積に、高密度に導電路が形成されるという効果の大きさを示すものである。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明にかかる導電路の形成方法は、導電路を内蔵したブロックを実装することにより、容易に導電路を形成することができる。また、あらかじめ導電路を内蔵したブロックの製作段階で、導電路のピッチ間距離や径を確保できるため、狭ピッチで導電路を形成することが容易であり、高密度実装が可能である。また、回路設計においても、任意の位置に導電路を内蔵したブロックを設置できるため、設計が容易にできるという利点がある。また、樹脂を流し込むことによりモジュールを形成するため、積層などを必要としない簡単な製造プロセスであるため、低コストで製造できる。また、液状の樹脂を流し込むため、実装されている部品の下部にも容易に充填することができ、ボイドが発生しにくく、部品内蔵モジュールの信頼性が高くなるという効果を有し、部品内蔵モジュールの導電路の形成などの用途として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１における導電路内蔵のブロックの構造と基板への実装状況を説明する図
【図２】本発明の実施の形態１における導電路内蔵のブロックを基板に実装した後のモジュール形成の製造工程図
【図３】本発明の実施の形態２における導電路内蔵のブロックの製造工程を示す図
【図４】本発明の実施の形態３における導電路内蔵のブロックの製造工程を示す図
【図５】従来の導電路形成の製造工程図
【図６】従来の導電路形成工法によって造られたモジュールの平面図
【図７】本発明による場合と従来の方法による場合の導電路スペースの比較図
【符号の説明】
【００３６】
１  貫通孔
２  導電ペースト
３  ブロック
４  基板
５  ランド
６  レジスト
７  半田ペースト
８  コンポジット材
９  電子部品
１０  絶縁樹脂板
１１  銅めっき
１２  銅はく
１３  導電路
１４  ブランク
１５  デッドスペース
１６  モジュール
１７  ピッチ間距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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