(57)【要約】【課題】最短距離で、低抵抗値で信頼性の高い電気接続ができるとともに積層化が容易にできる積層部品内蔵フレキシブル回路基板とその製造方法を提供する。【解決手段】導電体で形成した電極部３を有する配線層２と、配線層２の一部および電極部３の所定位置にビアホール５またはスルーホール４を設けたシート状絶縁基板１と、配線層２に電気的に接続載置される一つ以上の受動素子８であるコンデンサ１０、コイル１１、抵抗１２または能動素子であるＢＧＡタイプのＬＳＩ１３とを備え、ビアホール５またはスルーホール４内部に半田７を充填した構成である。【選択図】図４
2005045111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電体で形成した電極部を有する配線層と、前記配線層の一部および前記電極部の所定位置にビアホールまたはスルーホールを設けたシート状絶縁基板と、前記配線層に電気的に接続載置される一つ以上の受動素子または能動素子とを備え、
前記ビアホールまたは前記スルーホール内部に半田を充填したことを特徴とする部品内蔵フレキシブル回路基板。
【請求項２】
前記受動素子または前記能動素子がチップ状素子であることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵フレキシブル回路基板。
【請求項３】
前記受動素子または前記能動素子がシート状素子であることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵フレキシブル回路基板。
【請求項４】
前記受動素子を前記シート状絶縁基板面上に直接成形載置したことを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵フレキシブル回路基板。
【請求項５】
前記能動素子は薄膜半導体を前記シート状絶縁基板面上に直接成形載置したことを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵フレキシブル回路基板。
【請求項６】
前記ビアホールまたは前記スルーホールの全部または一部の内部に充填される前記半田は、前記配線層または前記電極部の上面より高くなるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵フレキシブル回路基板。
【請求項７】
前記シート状絶縁基板の上下両面に、前記電極部を有する前記配線層を前記導電体で形成し、前記配線層の一部および前記電極部の所定位置に前記ビアホールまたは前記スルーホールを設け、前記ビアホールまたは前記スルーホール内部に前記半田を充填し、一つ以上の前記受動素子または前記能動素子を前記配線層に電気的に接続載置することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の部品内蔵フレキシブル回路基板。
【請求項８】
導電体で形成した電極部を有する配線層と、前記配線層の一部および前記電極部の所定位置にビアホールまたはスルーホールを設けたシート状絶縁基板と、前記配線層に電気的に接続載置される一つ以上の受動素子または能動素子とを備え、かつ前記ビアホールまたは前記スルーホール内部に半田を充填した部品内蔵フレキシブル回路基板を隙間充填絶縁シートを介して複数枚を重ね、一体形成したことを特徴とする積層部品内蔵フレキシブル回路基板。
【請求項９】
前記部品内蔵フレキシブル回路基板および前記隙間充填絶縁シートに前記受動素子または前記能動素子を配置する面積よりも大きい穴を設けたことを特徴とする請求項８に記載の積層部品内蔵フレキシブル回路基板。
【請求項１０】
シート状絶縁基板に電極部を有した配線層を導電体で形成する工程と、
前記配線層の一部および前記電極部の所定位置にビアホールやスルーホールを設ける工程と、
前記配線層に接続して一つ以上の受動素子または能動素子を載置する工程と、
前記ビアホールまたは前記スルーホールの内部に半田を充填して前記シート状絶縁基板を部品内蔵フレキシブル回路基板に形成する工程と、
前記部品内蔵フレキシブル回路基板を隙間充填絶縁シートを介して複数枚を重ねて一体形成する工程とを備えることを特徴とする積層部品内蔵フレキシブル回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複合集積回路基板に関し、特に金属箔等の導電体で形成した回路配線を載置した樹脂等からなるフレキシブルなシート状絶縁基板上に受動素子回路を形成したり、また、チップ状の受動素子やＩＣ、ＬＳＩ等の能動素子のベアチップを配置した部品内蔵フレキシブル回路基板、および複数層の部品内蔵フレキシブル回路基板をスルーホールやビアホールで層間を配線接続して積層形成した積層体で構成した積層部品内蔵フレキシブル回路基板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型軽量商品の需要拡大に伴い、それら商品の電子回路の更なる高密度実装化と量産性の向上が求められている。電子回路の高密度化は微細化や回路基板のシート化およびその積層化を中心に進められている。従来、基板の積層化は、基板それぞれの所定位置に穴（ｈｏｌｅ）を開けて、穴の内壁にめっきを施し、目的の層間を接続するスルーホール（ｔｈｒｏｕｇｈ  ｈｏｌｅ）やビアホール（ｖｉａ  ｈｏｌｅ）を用いて層間接続することが行なわれている。通常、基板全体を上から下へ貫通するように開ける穴がスルーホールであり、途中の層間だけを接続する穴がビアホールと言われている。
【０００３】
金属配線を施した薄膜多層配線基板に層間接続用のビアホールを形成し、このビアホール内に無電解めっきにより金属配線と同種の導電金属を充填してビアスタッドを形成し、このビアスタッドにより金属配線層間を接続する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ビアホールの上面を研磨などの手段で平坦にし、その上に配線層を形成し、前記ビアホールの真上に次の配線層と接続するためのビアホールを形成可能とすることによって、接続距離を最短にする技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
積層に関しては、基板の上面に形成した第１の金属配線層の上に絶縁層を設け、エッチングにより絶縁層にビアホールを形成し、無電解めっきによってビアホール内に導電性金属を充填してビアスタッドを形成し、必要に応じてビアスタッド上面を研磨した後、平坦になった絶縁層とビアスタッドの上に第２の金属配線層設け、この第２の金属配線層の上に更に絶縁層を設け、上記工程を逐次繰り返して、極力短距離で結線のできる、高速演算機能に適した積層配線基板を提供する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、受動素子を内蔵した積層基板の積層手段としては、コンデンサ、抵抗、インダクタ等の受動素子を載置した第１の単位絶縁基板の上下両側に、第２の単位絶縁基板（プリプレグ基板と言われる）と第３の単位絶縁基板（配線層を載置した基板）の対を配置し、これら複数枚の単位絶縁基板を組み合わせて、熱プレスで一体に成形した後、所定位置にスルーホールを加工形成し、このスルーホールの内面に無電解めっき法によって導電層を形成して電気接続を行なう、受動素子内蔵基板の形成技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平７−２９７５５１号公報（第２〜３頁、図１参照）
【特許文献２】特開平９−２３０６５号公報（第３〜５頁、図１参照）
【特許文献３】特開２００１−１６８５３４号公報（第６頁、図１０、図１１、図１２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の従来のスルーホールやビアホールによる積層時の接続方法、積層方法には、以下に述べるような種々の課題を有し、その解決が望まれていた。
【０００７】
スルーホールやビアホールの内面に、めっきの手段によって導電層を形成して電気的接続を行なう従来の方法は、一般的にめっき厚は薄いため、導通抵抗値が大きく電流容量が小さくなり、接続時の回路配線の信頼性において課題が残っていた。更にスルーホール内部に空間が空いたままであるため、その部分へは部品の実装はできず、シート基板の小面積化には不利である。まためっき厚を増したり、穴を完全に充填するまで行なおうとすると、めっきに時間がかかり製造工数が増加するという課題があった。まためっき速度を速めるためにめっき溶液に浸漬する方法は、コンデンサ、抵抗、コイル等の受動素子を形成した工程の後に、このめっき工程を持ってくることは受動素子への影響を考えると困難である。
【０００８】
一方、導電性を向上するため、導電性樹脂を充填する方法が考えられるが、スルーホールの小さい孔に導電性樹脂を確実に充填しようとするには圧力を加えて注入する必要があり、配線金属との接続の信頼性にやや課題がある他、この工程のための設備が必要であり、製品の製造原価を押し上げることになる。また圧力を加える必要性から、コンデンサ、抵抗、コイル等の受動素子部品を形成した工程の後にこの工程を持ってくることは、受動素子への影響を考えると難しい。
【０００９】
また、別の従来の積層化技術に関し、基板の上面に配線層と絶縁層を順次形成する逐次積層法は、原理的に基板の構造設計や製造工程の設計自由度の低い方法であることに加え、製造工程における生産性の面でも課題がある。配線層や受動素子を載置した単位絶縁基板を一体成形化する方法は、生産性には優れるが、各基板間の電気的接続は、一体成形後に加工を行なうスルーホールと導電層の無電解めっきによって全ての接続を行なっているので、各層の各配線に関し、スルーホール位置まで引き回しの必要があるので、電気抵抗値が大きくなってしまうことに加え、配線設計が難しくなるという解決課題がある。
【００１０】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、スルーホールやビアホールによる層間接続方法や積層方法について、複数の受動部品を積層可能であることによりデバイスの構成や構造設計の自由度が高く、生産性に優れ、低抵抗値の積層接続で配線長の極短化ができて高周波信号の伝達ロスを低減可能にして高速信号処理機器にも適用でき、製品の一段の薄型化・小型化・高機能化が可能な部品内蔵フレキシブル回路基板と積層部品内蔵フレキシブル回路基板とその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために本発明の部品内蔵フレキシブル回路基板は、導電体で形成した電極部を有する配線層と、配線層の一部および電極部の所定位置にビアホールまたはスルーホールを設けたシート状絶縁基板と、配線層に電気的に接続載置される一つ以上の受動素子または能動素子とを備え、ビアホールまたはスルーホール内部に半田を充填した構成を有している。また、本発明の部品内蔵フレキシブル回路基板は、受動素子または能動素子がチップ状素子である構成、受動素子または能動素子がシート状素子である構成、受動素子をシート状絶縁基板面上に直接成形載置した構成、能動素子は薄膜半導体をシート状絶縁基板面上に直接成形載置した構成を有している。更に、本発明の部品内蔵フレキシブル回路基板はビアホールまたはスルーホールの全部または一部の内部に充填される半田は、配線層または電極部の上面より高くなるように形成される構成に加え、シート状絶縁基板の上下両面に、電極部を有する配線層を導電体で形成し、配線層の一部および電極部の所定位置にビアホールまたはスルーホールを設け、ビアホールまたはスルーホール内部に半田を充填し、一つ以上の受動素子または能動素子を配線層に電気的に接続載置する構成をも有している。
【００１２】
また、本発明の積層部品内蔵フレキシブル回路基板は、導電体で形成した電極部を有する配線層と、配線層の一部および電極部の所定位置にビアホールまたはスルーホールを設けたシート状絶縁基板と、配線層に電気的に接続載置される一つ以上の受動素子または能動素子とを備え、かつビアホールまたはスルーホール内部に半田を充填した部品内蔵フレキシブル回路基板を隙間充填絶縁シートを介して複数枚を重ね、一体形成した構成ならびに、部品内蔵フレキシブル回路基板および隙間充填絶縁シートに受動素子または能動素子を配置する面積よりも大きい穴を設けた構成を有している。
【００１３】
これらの構成により、各部品内蔵フレキシブル回路基板がスルーホールやビアホールの内部に半田を充填した状態で、完成されるので、複数枚の単位部品内蔵フレキシブル回路基板の一体化を容易に行なうことができ、電気接続に関し、高い信頼性を得ることができる。また、半田を充填したスルーホールやビアホールを用いることによって、信頼性の高い電気的接続を随意にできるので、不本意な配線の引き回しをする必要がなくなり、高速データ処理機能に適した積層部品内蔵フレキシブル回路基板や積層配線基板を提供することができる。更に、部品内蔵フレキシブル回路基板および隙間充填絶縁シートに受動素子または能動素子を配置する面積よりも大きい穴を設けて、大型の能動素子を層間に配置させる構成により積層部品内蔵フレキシブル回路基板の小型化、軽量化、薄型化が可能になる。
【００１４】
また、本発明の積層部品内蔵フレキシブル回路基板の製造方法は、シート状絶縁基板に電極部を有した配線層を導電体で形成する工程と、配線層の一部および電極部の所定位置にビアホールやスルーホールを設ける工程と、配線層に接続して一つ以上の受動素子または能動素子を載置する工程と、ビアホールまたはスルーホールの内部に半田を充填してシート状絶縁基板を部品内蔵フレキシブル回路基板に形成する工程と、部品内蔵フレキシブル回路基板を隙間充填絶縁シートを介して複数枚を重ねて一体成形する工程とを備える方法である。
【００１５】
この方法により内部に半田を充填したビアホールやスルーホールを有する部品内蔵フレキシブル回路基板間で層間の電気接続を行なうので、低抵抗値で信頼性の高い層間電気接続を容易にでき、積層部品内蔵フレキシブル回路基板を作るに当たって、部品内蔵フレキシブル回路基板を積み重ねて一体成形する構成と方法を採ることができる。また、部品内蔵フレキシブル回路基板は、色々な構成のものを別の製造装置で並行して形成することができるので、従来多用されている逐次積層方法に比べ、積層部品内蔵フレキシブル回路基板の構造設計や製造工程の工程設計の自由度が高くなり、生産性の向上や生産歩留まりの向上の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、内部に半田を充填したビアホールやスルーホールを加熱溶着することによって、電気回路の接続を行なう本発明によれば、最短距離で、低抵抗値で信頼性の高い電気接続ができるとともに部品内蔵フレキシブル回路基板の積層化が容易にできるので、積層部品内蔵フレキシブル回路基板を作るに当たって、単位部品内蔵フレキシブル回路基板を積み重ねて一体成形をする構成と方法を採ることができる。そして、単位部品内蔵フレキシブル回路基板は、色々な構成のものを別の製造装置で並行して作ることができるため、部品内蔵フレキシブル回路基板の構造設計の自由度や生産工程の設計自由度が高くなり、工程が簡素になるとともに、工程の信頼性が向上する。その結果、生産性の向上と生産歩留まりの向上の効果が得られ、簡単な工程で信頼性の高い積層部品内蔵フレキシブル回路基板とその製造方法を提供することができる。
【００１７】
本発明の積層部品内蔵フレキシブル回路基板によって、例えばデータの高速処理が必要で、薄さと可撓性を有することが重要なＩＣカード用の積層部品内蔵フレキシブル回路基板を安価に提供することを可能にする。
【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について図面を参照しながら詳しく説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板の構成を示す断面図および平面図である。
【００２０】
図１において、可撓性を有し、かつ耐熱性を有する樹脂製の薄いシート状絶縁基板１の上面には電極部３有した配線層２が成形されている。配線層２に接続してインダクタとなるコイル１１、容量となるコンデンサ１０、抵抗１２が載置されている。コンデンサ１０は上部電極１０ａ、下部電極１０ｂ、誘電体１０ｃで構成されている。コンデンサ１０は上部電極１０ａと下部電極１０ｂとにより、抵抗１２は抵抗電極１２ａ、１２ｂにより配線層２に接続されている。配線層２の電極部３には、主に、例えば直径１００μｍのスルーホール４が設けられ、配線層２の所定位置には、例えば直径５０μｍのビアホール５が設けられる。スルーホール４とビアホール５とは、その接続目的によって両者を使い分けている。電源回路を形成する際には、主として内径の大きいスルーホール４を用い、隣り合う単位部品内蔵フレキシブル回路基板の配線層２の間を接続したり、受動素子や能動素子（図１に図示せず）を載置するためにはビアホール５を用いる。これらのスルーホール４やビアホール５の内部に半田７を充填した状態で各単位部品内蔵フレキシブル回路基板１４が完成される。単位部品内蔵フレキシブル回路基板１４に搭載する受動素子８には、電気容量となるコンデンサ１０、インダクタとなるコイル１１、抵抗１２の単独やその組み合わせたものを載置することができ、また、能動素子９としてはＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）タイプのＬＳＩ等の半導体を搭載することができる。しかし、半導体については、その特性上、単独で形成することが望ましい。そして、各種類の素子や部品を搭載して、構成の異なる単位部品内蔵フレキシブル回路基板１４を形成する。いずれの単位部品内蔵フレキシブル回路基板１４に用いるシート状絶縁基板１も可撓性を有しており、これらの単位部品内蔵フレキシブル回路基板１４は工程的には並行して製造することができる。そして、構成の異なる各種の単位部品内蔵フレキシブル回路基板１４を複数層積層して積層部品内蔵フレキシブル回路基板が形成される。この単位部品内蔵フレキシブル回路基板１４の一つとしては、電極部３を有した配線層２の所定位置に、内部に半田７を充填したビアホール５やスルーホール４を設けた配線層２のみの構成のものであっても良い。
【００２１】
図２は本発明の実施の形態１における単位部品内蔵フレキシブル回路基板のスルーホールやビアホールの各穴の内部に半田を充填する工程の一例を示す図である。図２において、各工程はそれぞれの工程における単位部品内蔵フレキシブル回路基板のスルーホールやビアホールの各穴の部分を右側に拡大断面図で示してある。図２により、本発明の実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板１４のスルーホール４やビアホール５の形成の手順を簡単に説明する。まず、例えばポリイミド等の耐熱性を有する樹脂製の薄いシート状絶縁基板１に電極部３を有する配線層２を、例えば銅等の導電体材料で成膜形成する（ステップＳａ）。電極部３を有する配線層２の成膜形成は、例えばスパッタ蒸着法等の方法が利用できる。次に、レーザ加工によりスルーホール４とビアホール５を穴開け加工する（ステップＳｂ）。続いて、穴の内面に、例えば銅等の導電体材料で導電層６を周知のスパッタ加工技術を利用して蒸着形成する（ステップＳｃ）。この後、クリーム半田を印刷塗布するか、またはディスペンサにて滴下した後、加熱溶融してリフローにより半田７の充填を行なう（ステップＳｄ）。
【００２２】
スルーホール４やビアホール５の内部に半田７を充填するとき、クリーム半田を印刷塗布するかディスペンサにて滴下した後加熱溶融して、孔の中に半田７の充填を行なうかは、スルーホール４やビアホール５の数や密度によって両方法を使い分けることができる。半田７に濡れ性の良い材料で、スルーホール４やビアホール５の深さ寸法よりも長く、スルーホール４やビアホール５の内径よりも小さな外径のピンを作り、これらのピンを植え付けた治具を用いて、半田浴槽からスルーホール４やビアホール５の内部に半田７を引き上げるようなデッピングによる方法も考えられる。なお、半田７は低融点の鉛フリー半田を用いることが好ましい。
【００２３】
また、本発明の実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板のスルーホールとビアホールは上述の形状とは少し異なる形状も可能である。
【００２４】
図３は本発明の実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板のスルーホールとビアホールの内部への半田の充填状態の別の形状を示す断面図である。配線層２または電極部３に設けたスルーホール４やビアホール５への半田７の充填状態を配線層２または電極部３の上面より高くなるように半田７を充填したことを特徴とするものである。スルーホール４やビアホール５への半田７の充填状態を配線層２または電極部３の上面より高くなるように構成することにより、積層部品内蔵フレキシブル回路基板を設計するに際して積層の高さ方向の調整を容易にするとともに電気的接続の信頼性を向上することができる。
【００２５】
なお、上述の説明では、可撓性を有し、かつ耐熱性を有する樹脂製の薄いシート状絶縁基板１として、ポリイミドを例に挙げたが、これに限定されるものではない。ポリイミドの他に、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド等の耐熱性有機フィルムや液晶ポリマーもシート状絶縁基板１に利用できる。また樹脂に限らず、無機材料フィルムも利用可能であるし、薄い金属箔または金属フィルムに上記の耐熱性有機材料や無機材料をコーティングしてシート状絶縁基板１に適用することも可能である。シート状絶縁基板１の厚さは、工程における加工性の観点から２５μｍから１２５μｍが好ましいが、操作性を考えると、７５μｍ±１５μｍの厚さが更に好ましい。
【００２６】
また、電極部３を有する配線層２の形成に当たり、銅等の導電体材料をスパッタ蒸着して成膜形成する例で説明しているが、導電体材料は銅に限定されるものではなく、アルミニウム、金、白金やパラジウム等の金属、あるいはこれらの金属の合金材料を用いることも可能である。成膜方法もスパッタ蒸着の他に、真空蒸着、電子ビーム（ＥＢ）蒸着等の成膜技術も利用可能である。形成したこれらの薄膜から、電極部３、配線層２を形成するが、それぞれ０．１μｍから１．０μｍの厚さに形成することが望ましい。
【００２７】
また、配線層２の電極部分は、配線層２の線幅よりも幅が広くなっているので、配線層２部分よりも内径の大きな孔を開けることができる。電極部３には主として直径略１００μｍのスルーホール４を設け電源回路等の構成接続に用いる。より電流密度を下げる必要のあるときには、電極部３の面積を大きく設計してスルーホール４の内径を大きくすることができる。最短距離で接続することや局部的に接続することが必要な場合には、配線層２部分に直径略５０μｍのビアホール５を設け、その接続目的によって両者を使い分けることが可能である。
【００２８】
引き続き、上述の単位部品内蔵フレキシブル回路基板を用いる本発明の実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板について説明する。
【００２９】
図４は本発明の実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板の断面図である。また、図５は図４に示した積層部品内蔵フレキシブル回路基板の構成の詳細を示す分解断面図である。図４、図５によりこの実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板１５について説明する。図４および図５において、下部単位部品内蔵フレキシブル回路基板１６には、受動素子８として電気容量であるコンデンサ１０、インダクタとなるコイル１１、抵抗１２が搭載されている。この下部単位部品内蔵フレキシブル回路基板１６は、図１の単位部品内蔵フレキシブル回路基板１４とほぼ同じ構成を有している。また、後述するように、隙間充填用絶縁シート２０が各単位部品内蔵フレキシブル回路基板の間でスペーサと接着層としての役割を果たすために、この下部単位部品内蔵フレキシブル回路基板１６と次の第１中間単位部品内蔵フレキシブル回路基板１７の間に介在している。第１中間単位部品内蔵フレキシブル回路基板１７には、コイル１１とその他の受動素子８が少なくとも搭載されているとしている。また、第２中間単位部品内蔵フレキシブル回路基板１８も、図４、図５中には受動素子８のみが示されているが、受動素子８としてコンデンサと抵抗が搭載されているとしている。上部単位部品内蔵フレキシブル回路基板１９には受動素子としてコンデンサを搭載するとともに、能動素子であるＢＧＡタイプのＬＳＩ１３を載置するためのビアホールを設けてある。ここに示した例では、下部単位部品内蔵フレキシブル回路基板１６に載置したコイル１１と第１中間単位部品内蔵フレキシブル回路基板１７に載置したコイル１１とがビアホール１１ａとビアホール２２ａとで接続されて、そのターン数の増加を図る例が示されている。すなわち、このコイル１１はビアホール２２ｂとビアホール２３ｂとによって、配線層２で構成される回路に接続され、４ターンのコイルとして機能する。これら４種の単位部品内蔵フレキシブル回路基板（下部単位部品内蔵フレキシブル回路基板１６、第１中間単位部品内蔵フレキシブル回路基板１７、第２中間単位部品内蔵フレキシブル回路基板１８、上部単位部品内蔵フレキシブル回路基板１９）相互の間に隙間充填用絶縁シート２０を介在させて積層し、加熱圧着して一体に成形して積層部品内蔵フレキシブル回路基板１５が形成されている。４種の単位部品内蔵フレキシブル回路基板を積層して、全体の厚さが５００〜６５０μｍ程度となる積層部品内蔵フレキシブル回路基板１５を得ることができる。各単位部品内蔵フレキシブル回路基板と隙間充填用絶縁シート２０は可撓性を有しているので、当然積層部品内蔵フレキシブル回路基板１５も可撓性を有している。そして、スルーホール４によって全ての単位部品内蔵フレキシブル回路基板の配線層２を電極部３で接続して電源回路やアース回路が構成されている。
【００３０】
隙間充填用絶縁シート２０は各単位部品内蔵フレキシブル回路基板の間でスペーサと接着層としての役割を果たしている。上部単位部品内蔵フレキシブル回路基板１９には能動素子としてＢＧＡタイプのＬＳＩ１３が載置されるが、能動素子にはマイコンを中心とした半導体ベアチップが多用されている。しかし、前述したように、半導体素子については、その特性上、単独で形成することが望ましい。
【００３１】
また、積層デバイス自体やその配線回路の設計に際して、局部的に接続することが必要な場合がある。これは、電源回路のように全ての単位部品内蔵フレキシブル回路基板を共通して接続する場合とは異なり、受動素子同士や能動素子と受動素子を最短距離で接続したり、配線長をできる限り短くするために隣り合う単位部品内蔵フレキシブル回路基板間を必要個所で接続したり、ＢＧＡタイプのＬＳＩを積載するためのマウントを形成するような場合である。
【００３２】
次に、ここで本発明の積層部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板に載置される受動素子あるいは能動素子について簡単に説明する。図６は単位部品内蔵フレキシブル回路基板における各種の受動素子、能動素子を載置して構成する例を示す断面図である。図６（ａ）は受動素子あるいは能動素子がチップ状素子であることを特徴としている。シート状絶縁基板１に設けた配線層２にチップ状のコンデンサ１０が載置された例を示している。チップ状のコンデンサ１０に代って、チップ状の抵抗やチップ状のインダクタのようなチップ状受動素子、チップ状トランジスタ、ダイオードや小型ＩＣ等のチップ状能動素子も当然利用できる。
【００３３】
また、図６（ｂ）は受動素子あるいは能動素子が、いわゆる厚膜素子と言われるシート状素子であることを特徴としている。シート状絶縁基板１に設けた配線層２にシート状のコンデンサ１０が載置された例を示している。この場合も図６（ａ）で説明したのと同様に、他のシート状受動素子あるいはシート状能動素子を利用できることは言うまでもない。
【００３４】
一方、図６（ｃ）は受動素子や能動素子をシート状絶縁基板１面上に直接成形したことを特徴とするものである。シート状絶縁基板１に設けた配線層２に接続して、コンデンサ１０が形成、載置されている。コンデンサ１０の下部電極１０ｂ、誘電体１０ｃ、コンデンサ１０の上部電極１０ａが順次形成される。この場合も図６（ａ）および図６（ｂ）で説明したのと同様に、他の受動素子あるいは能動素子も利用できる。
【００３５】
続いて、本発明の実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板の製造手順について説明する。図７は本発明の実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板の製造工程を示す流れ図である。ここで、先に、図２を用いて本発明の実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板１５を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板１４のスルーホール４やビアホール５の形成の手順を説明しており、図７の前半部は図２と共通するので、単位部品内蔵フレキシブル回路基板１４部分の形成手順、すなわち、シート状絶縁基板１に電極部３を有した配線層２を形成する工程（ステップＳ１）、電極部３を有した配線層２の所定位置にスルーホール４やビアホール５を加工する工程（ステップＳ２）、スルーホール４やビアホール５の内面に導電層６を形成する工程（ステップＳ３）、配線層２に接続して一つ以上の受動素子８を載置する工程（ステップＳ４）、半田７を塗布またはディスペンサでのせる工程（ステップＳ５）、加熱溶融してスルーホール４やビアホール５内部に充填して単位部品内蔵フレキシブル回路基板１４を完成する工程（ステップＳ６）までは、詳しい説明を省略する。
【００３６】
以上が単位部品内蔵フレキシブル回路基板形成までの工程であり、この後から積層部品内蔵フレキシブル回路基板形成工程になる。上述のステップＳ１〜ステップＳ６を経て、所定の構成毎に完成した複数の異なる単位部品内蔵フレキシブル回路基板を、隙間充填用絶縁シートを介して一体成形用の単位シート配置冶具の配置穴に組み合わせ配設する。このとき、各単位部品内蔵フレキシブル回路基板の位置合わせにはビアホールやスルーホールを用いる（ステップＳ７）。次いで単位シート配置冶具を加熱し、配置穴の上方から押さえ冶具で押圧して、加熱加圧により複数枚の単位部品内蔵フレキシブル回路基板と隙間充填用絶縁シートとを一体成形する（ステップＳ８）。最後の工程で、能動素子を載置する（ステップＳ９）。能動素子の載置は、その部品としての特性上、最終工程とすることが望ましいが、前述したように一体成形と同時工程とすることも可能である。単位部品内蔵フレキシブル回路基板に載置しておくこともできる。単位部品内蔵フレキシブル回路基板に能動素子を載置する場合には、ステップＳ４の工程で行なうか、載置の方法によっては、ステップＳ６の工程と、ステップＳ７の工程の間に能動素子の載置工程を設けることになる。
【００３７】
図８は本発明の実施の形態１における別の構成の積層部品内蔵フレキシブル回路基板の縦断面図である。下部単位部品内蔵フレキシブル回路基板１６、第１中間単位部品内蔵フレキシブル回路基板１７、第２中間単位部品内蔵フレキシブル回路基板１８および上部単位部品内蔵フレキシブル回路基板１９の４種の単位部品内蔵フレキシブル回路基板の間に隙間充填絶縁シート２０を介在させて積層し、一体成形して積層部品内蔵フレキシブル回路基板１５を形成している構成は、図４、図５を用いて説明した積層部品内蔵フレキシブル回路基板１５の構成と同様である。図１〜図６に記載した構成要素と同じ要素部品、部材には同一符号を付している。
【００３８】
図８において、第１中間単位部品内蔵フレキシブル回路基板１７には、シート状絶縁基板１のビアホール５で形成したマウント部に、能動素子であるＢＧＡタイプのＬＳＩ１３が載置されている。上部単位部品内蔵フレキシブル回路基板１９と第２中間単位部品内蔵フレキシブル回路基板１８および隙間充填絶縁シート２０には、逃げ穴２１が設けられている。ＬＳＩのような大型の能動素子を任意の単位部品内蔵フレキシブル回路基板に載置する場合に、他の単位部品内蔵フレキシブル回路基板１４と隙間充填絶縁シート２０のこのような大型の能動素子と立体空間的に重なる部分に、空きスペースとなる逃げ穴２１を設けることによって、どの位置の単位部品内蔵フレキシブル回路基板の上にもＬＳＩのような大型の能動素子を載置することを可能にするものである。
【００３９】
既に、図４、図５の構成の積層部品内蔵フレキシブル回路基板１５で説明したように、ＢＧＡタイプのＬＳＩ１３等の大型の能動素子は、積層部品内蔵フレキシブル回路基板１５に成形した後に積載することが望ましいが、空きスペースを設けた単位部品内蔵フレキシブル回路基板１４と隙間充填絶縁シート２０を用いれば、一体成形工程で同時に積載することもできるし、単位部品内蔵フレキシブル回路基板１４に載置しておくこともできる。積層部品内蔵フレキシブル回路基板１５の厚さは、図４に示したように、上部単位部品内蔵フレキシブル回路基板１９にＬＳＩのような大型の能動素子を載置する構成では、主として、ＬＳＩのような大型の能動素子の高さ寸法に支配されて決まってくるが、本発明の実施の形態１の積層部品内蔵フレキシブル回路基板の構成を採用することによって、より薄い積層部品内蔵フレキシブル回路基板を容易に提供することができる。
【００４０】
上述したように、本発明の実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板は、積層部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板に半田を充填したビアホールによりＬＳＩ等の能動素子載置のためのマウントを形成する構成を利用できるので、ＬＳＩ等の能動素子の載置が非常に容易である。この構成においては、一体成形の工程で同時に載置することもできるし、一体成形後に載置しても良い。したがって、逐次積層法式に比べて工程構成が容易であり、生産性が向上する。また、電気的な接続はスルーホールやビアホール部分の半田の溶融によって実現されるので、接続の信頼性が高い積層部品内蔵フレキシブル回路基板を提供できる。
【００４１】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２における積層部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板の構成を示す断面図である。この単位部品内蔵フレキシブル回路基板は、実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板と大きく異なっている。すなわち、実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板では、シート状絶縁基板１に電極部３を有した配線層２を形成し、かつ受動部品あるいは能動部品を載置していたのが片方の面だけであったのに対し、本発明の実施の形態２における積層部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板は、シート状絶縁基板１の両面に電極部３を有した配線層２を形成し、受動部品あるいは能動部品を載置している。以下、図９により、本発明の実施の形態２における積層部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板の構造について説明する。なお、図９においても、図１〜図６および図８に記載した構成要素と同じ要素、部品、部材には同一符号を付している。
【００４２】
図９において、可撓性を有し、かつ耐熱性を有する樹脂製の薄いシート状絶縁基板１の表裏両面上に電極部３を有した配線層２を形成し、所定位置にスルーホール４とビアホール５を設け、スルーホール４とビアホール５の内面に導電層６を形成した後、半田７を充填している。これらの構造や製造工程は上述の実施の形態１とほとんど同じであるので、重複を避けるため詳しい説明は省略した。この両面構成の単位部品内蔵フレキシブル回路基板には、受動素子や能動素子を載置することができるが、図９には配線層２のみを形成した例を示しており、この受動素子や能動素子を載置する構成や製造工程も、上述の実施の形態１とほとんど同じであるので、重複を避けるため詳しい説明は省略している。
【００４３】
また、本発明の実施の形態２における積層部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板のスルーホールとビアホールは、実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板のスルーホールとビアホールと同様に、図１０に本発明の実施の形態２における積層部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板のスルーホールとビアホールの内部への半田の充填状態を示す断面図で示したように、配線層２または電極部３に設けたスルーホール４やビアホール５への半田７の充填状態を配線層２または電極部３の上面より高くなるように半田を充填することが可能である。シート状絶縁基板１の表裏両面に、電極部３を有した配線層２を形成した単位部品内蔵フレキシブル回路基板に、スルーホール４やビアホール５への半田７の充填状態を配線層２または電極部３の上面より高くなるように構成することにより、積層部品内蔵フレキシブル回路基板を設計するに際して積層の高さ方向の調整を容易にするとともに電気的接続の信頼性を向上することができる。
【００４４】
以上説明述べたように、本発明の実施の形態２における積層部品内蔵フレキシブル回路基板は、その構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板において、シート状絶縁基板１の表裏両面に電極部３を有した配線層２を形成し、所定位置にスルーホール４とビアホール５を設けているので、局部的なより短距離の接続が容易にでき、電気接続が低抵抗でできるとともにコイルのターン数の増加等が更に容易にできるので、高周波器機において利用価値が大きくなる。更に、シート状絶縁基板１の両面を利用できる構成は、構造および回路の設計自由度が高くなり、装置の薄型化、小型化、軽量化に大きな効果が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明にかかる部品内蔵フレキシブル回路基板および積層部品内蔵フレキシブル回路基板では、内部に半田を充填したビアホールやスルーホールを加熱溶着によって、電気回路の接続を行ない、最短距離で、低い抵抗値で信頼性の高い電気接続ができ、かつ、部品内蔵フレキシブル回路基板の積層化が容易にでき、積層化に当たっては、単位部品内蔵フレキシブル回路基板を積み重ねて一体成形をする構成と方法を採ることができ、また、部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板は、種々の構成のものを別の製造装置で並行して作ることにより、部品内蔵フレキシブル回路基板の構造設計の自由度や生産工程の設計自由度が高くなり、工程が簡素になると同時に、工程の信頼性が向上し、その結果、生産性の向上と生産歩留まりの向上の効果が得られ、簡単な工程で信頼性の高い積層部品内蔵フレキシブル回路基板とその製造方法を提供することができ、例えばデータの高速処理が必要で、薄さと可撓性を有することが重要なＰＤＡ、携帯電話等の携帯情報器機用やＩＣカード用等の積層部品内蔵フレキシブル回路基板を安価に提供するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板の構造を示す断面図および平面図
【図２】本発明の実施の形態１における単位部品内蔵フレキシブル回路基板のスルーホールとビアホールの各穴の内部に半田を充填する工程の一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における単位部品内蔵フレキシブル回路基板のスルーホールとビアホールの内部への半田の充填状態の別の形状を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板の断面図
【図５】図４に示した積層部品内蔵フレキシブル回路基板の構成の詳細を示す分解断面図
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は単位部品内蔵フレキシブル回路基板における各種の受動素子、能動素子載置して構成する例を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態１における積層部品内蔵フレキシブル回路基板の製造工程を示す流れ図
【図８】本発明の実施の形態１における別の構成の積層部品内蔵フレキシブル回路基板の縦断面図
【図９】本発明の実施の形態２における積層部品内蔵フレキシブル回路基板を構成する単位部品内蔵フレキシブル回路基板の構成を示す断面図
【図１０】本発明の実施の形態２における単位部品内蔵フレキシブル回路基板のスルーホールとビアホールの内部への半田の充填状態を示す断面図
【符号の説明】
【００４７】
１    シート状絶縁基板
２    配線層
３    電極部
４    スルーホール
５，１１ａ，２２ａ，２２ｂ，２３ｂ    ビアホール
６    導電層
７    半田
８    受動素子
９    能動素子
１０    コンデンサ
１０ａ    上部電極
１０ｂ    下部電極
１０ｃ    誘電体
１１    コイル
１２    抵抗
１２ａ，１２ｂ    抵抗電極
１３    ＢＧＡタイプのＬＳＩ
１４    単位部品内蔵フレキシブル回路基板
１５    積層部品内蔵フレキシブル回路基板
１６    下部単位部品内蔵フレキシブル回路基板
１７    第１中間単位部品内蔵フレキシブル回路基板
１８    第２中間単位部品内蔵フレキシブル回路基板
１９    上部単位部品内蔵フレキシブル回路基板
２０    隙間充填用絶縁シート
２１    逃げ穴
【図１】
2005045111.tif 000003
【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】
2005045111.tif 000008
【図７】
2005045111.tif 000009
【図８】
2005045111.tif 000010
【図９】
2005045111.tif 000011
【図１０】
2005045111.tif 000012