(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア層を含む複数の配線層を積層して構成され前記コア層に電子部品が実装された部品内蔵プリント配線基板であって、
前記電子部品は前記コア層の少なくとも一方の面に形成された配線回路を構成する接続用の電極に半田接合されており、
前記コア層を除く前記配線層はプリプレグが固化した絶縁層に配線回路を形成して構成されており、
前記コア層において前記電子部品と前記電極との半田接合部を樹脂によって覆って形成された樹脂コート部と、
前記コア層の前記一方の面に積層されたプリプレグを固化させることにより形成され前記電子部品および前記樹脂コート部を周囲から固定する部品固定層と、
前記複数の配線層の１つであって前記部品固定層の表面に形成された表面層と、
前記コア層の配線回路と前記表面層を含む他の配線層の配線回路とを接続する層間配線部とを備え、前記電子部品と前記接続用の電極は半田の酸化膜を除去する活性作用を有する熱硬化性樹脂に半田粒子を５０ｗｔ％〜８８ｗｔ％の含有率で含有させた半田接合材によって半田接合されており、前記樹脂コート部は前記熱硬化性樹脂が硬化した樹脂によって形成されていることを特徴とする部品内蔵プリント配線基板。
【請求項２】
コア層を含む複数の配線層を積層して構成され前記コア層に電子部品が実装された部品内蔵プリント配線基板を製造する部品内蔵プリント配線基板の製造方法であって、
前記コア層の少なくとも一方の面に形成された配線回路を構成する接続用の電極に、半田の酸化膜を除去する活性作用を有する熱硬化性樹脂に半田粒子を５０ｗｔ％〜８８ｗｔ％の含有率で含有させた半田接合材を供給する半田供給工程と、
前記半田供給工程後のコア層に前記電子部品を搭載する部品搭載工程と、
前記部品搭載工程後のコア層を加熱することにより前記電極と前記電子部品とを半田接合するとともに、前記電極と前記電子部品との半田接合部を前記熱硬化性樹脂が硬化した樹脂で覆って樹脂コート部を形成する半田接合工程と、
前記半田接合工程後のコア層を黒化処理することにより、前記配線回路の表面を粗化する黒化処理工程と、
前記黒化処理工程後のコア層において、前記電子部品を周囲から囲んで固定する部品固定層を形成するためのプリプレグおよび前記部品固定層の表面に形成される表面層を少なくとも含む複数の配線層を前記コア層と貼り合わせて積層する積層工程と、
前記積層工程において形成された積層体を加熱加圧することにより、前記電子部品を周囲から囲んで固定する部品固定層を形成するとともに、前記コア層と前記複数の配線層とを固着させるプレス工程と、
前記コア層の配線回路と前記配線層とを接続する層間配線部を形成する層間配線工程と、
前記配線層に配線回路を形成する回路形成工程とを含むことを特徴とする部品内蔵プリント配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の配線層を積層して構成されコア層に電子部品が実装された部品内蔵プリント配線基板および部品内蔵プリント配線基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年電子機器の高機能化・小型化の進展に伴い、電子部品が実装された実装基板において実装密度の更なる高度化が求められる傾向にある。このため、電子部品の実装に用いられるプリント配線基板として、複数積層された配線層の内層に電子部品を実装したいわゆる部品内蔵型のものが用いられるようになっている（例えば特許文献１参照）。この特許文献例においては、プリント配線基板に複数層設けられた配線層のうち、内層にチップコンデンサ等のチップ部品を実装する例が示されている。これにより、プリント配線基板の外層に実装される電子部品の一部を内層に取り込むことができ、高密度の実装が実現されるという利点がある。
【特許文献１】特開２００７−２１４２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上述の特許文献例を含め、実装密度の高密度化を促進する目的で採用されるプリント配線基板の内層への部品内蔵においては、従来より次のような問題点がある。まず従来は、内蔵の対象となる部品の種類は主にコンデンサや抵抗などの受動部品に限定される場合が多く、半導体部品などを含めた基板全体の実装密度の高度化には限界があった。また半導体部品を内層へ実装しようとすれば、基板製造工程においてこれら部品を収容するためのキャビティの加工や部品を封止するための工程など、複雑な工程を経る必要があった。このように、従来技術においては、簡便な工程で効率よく部品内蔵プリント配線基板を製造するための技術が確立されておらず、新しい構成の部品内蔵プリント配線基板およびその製造方法が望まれていた。
【０００４】
そこで本発明は、簡便な工程で効率よく製造可能な部品内蔵プリント配線基板および部品内蔵プリント配線基板の製造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】
【０００５】
請求項１記載の本発明の部品内蔵プリント配線基板は、コア層を含む複数の配線層を積層して構成され前記コア層に電子部品が実装された部品内蔵プリント配線基板であって、前記電子部品は前記コア層の少なくとも一方の面に形成された配線回路を構成する接続用の電極に半田接合されており、前記コア層を除く前記配線層はプリプレグが固化した絶縁層に配線回路を形成して構成されており、前記コア層において前記電子部品と前記電極との半田接合部を樹脂によって覆って形成された樹脂コート部と、前記コア層の前記一方の面に積層されたプリプレグを固化させることにより形成され前記電子部品および前記樹脂コート部を周囲から固定する部品固定層と、前記複数の配線層の１つであって前記部品固定層の表面に形成された表面層と、前記コア層の配線回路と前記表面層を含む他の配線層の配線回路とを接続する層間配線部とを備え、前記電子部品と前記接続用の電極は半田の酸化膜を除去する活性作用を有する熱硬化性樹脂に半田粒子を５０ｗｔ％〜８８ｗｔ％の含有率で含有させた半田接合材によって半田接合されており、前記樹脂コート部は前記熱硬化性樹脂が硬化した樹脂によって形成されている。
また請求項２記載の本発明の部品内蔵プリント配線基板の製造方法は、コア層を含む複数の配線層を積層して構成され前記コア層に電子部品が実装された部品内蔵プリント配線基板を製造する部品内蔵プリント配線基板の製造方法であって、前記コア層の少なくとも一方の面に形成された配線回路を構成する接続用の電極に、半田の酸化膜を除去する活性作用を有する熱硬化性樹脂に半田粒子を５０ｗｔ％〜８８ｗｔ％の含有率で含有させた半田接合材を供給する半田供給工程と、前記半田供給工程後のコア層に前記電子部品を搭載する部品搭載工程と、前記部品搭載工程後のコア層を加熱することにより前記電極と前記電子部品とを半田接合するとともに、前記電極と前記電子部品との半田接合部を前記熱硬化性樹脂が硬化した樹脂で覆って樹脂コート部を形成する半田接合工程と、前記半田接合工程後のコア層を黒化処理することにより、前記配線回路の表面を粗化する黒化処理工程と、前記黒化処理工程後のコア層において、前記電子部品を周囲から囲んで固定する部品固定層を形成するためのプリプレグおよび前記部品固定層の表面に形成される表面層を少なくとも含む複数の配線層を前記コア層と貼り合わせて積層する積層工程と、前記積層工程において形成された積層体を加熱加圧することにより、前記電子部品を周囲から囲んで固定する部品固定層を形成するとともに、前記コア層と前記複数の配線層とを固着させるプレス工程と、前記コア層の配線回路と前記配線層とを接続する層間配線部を形成する層間配線工程と、前記配線層に配線回路を形成する回路形成工程とを含む。
【０００７】
本発明の部品内蔵プリント配線基板の製造方法は、コア層を含む複数の配線層を積層して構成され前記コア層に電子部品が実装された部品内蔵プリント配線基板を製造する部品内蔵プリント配線基板の製造方法であって、前記コア層の少なくとも一方の面に形成された配線回路を構成する接続用の電極に、半田の酸化膜を除去する活性作用を有する熱硬化性樹脂に半田粒子を含有させた半田接合材を供給する半田供給工程と、前記半田供給工程後のコア層に前記電子部品を搭載する部品搭載工程と、前記部品搭載工程後のコア層を加熱することにより前記電極と前記電子部品とを半田接合するとともに、前記電極と前記電子部品との半田接合部を前記熱硬化性樹脂が硬化した樹脂で覆って樹脂コート部を形成する半田接合工程と、前記半田接合工程後のコア層を黒化処理することにより、前記配線回路の表面を粗化する黒化処理工程と、前記黒化処理工程後のコア層において、前記電子部品を周囲から囲んで固定する部品固定層を形成するためのプリプレグおよび前記部品固定層の表面に形成される表面層を少なくとも含む複数の配線層を前記コア層と貼り合わせて積層する積層工程と、前記積層工程において形成された積層体を加熱加圧することにより、前記電子部品を周囲から囲んで固定する部品固定層を形成するとともに、前記コア層と前記複数の配線層とを固着させるプレス工程と、前記コア層の配線回路と前記配線層とを接続する層間配線部を形成する層間配線工程と、前記配線層に配線回路を形成する回路形成工程とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電子部品が実装されたコア層において電子部品と電極との半田接合部を樹脂によって覆って樹脂コート部を形成することにより、複数の配線層を積層する際のプリプレグの密着性を確保するために行われる黒化処理において半田接合部を保護することができ、コア層への部品実装とプリプレグを用いた配線層の積層という簡便な工程で効率よく部品内蔵プリント配線基板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態１）
図１、図２は本発明の実施の形態１の部品内蔵プリント配線基板の製造方法を示す工程説明図である。
まず部品内蔵プリント配線基板の製造方法について説明する。図１，図２はコア層を含む複数の配線層を積層して構成されコア層に電子部品が実装された部品内蔵プリント配線基板を製造する方法を工程順に示すものである。図１（ａ）において、コア層１は絶縁性の樹脂基板２の上面２ａ、下面２ｂにそれぞれ配線回路３および配線回路５を形成した構成となっている。配線回路３の内側の端部は電子部品の端子を接続するための電極３ａとなっている。すなわち電極３ａは、コア層１の少なくとも一方の面（上面２ａ）に形成された配線回路３を構成する形態となっている。電極３ａには、電子部品の端子との半田接合部の形成範囲を囲む配置・形状で予めソルダレジスト４が形成されている。
【００１０】
次いで、図１（ｂ）に示すように、コア層１の少なくとも一方の面（上面２ａ）に形成された配線回路３を構成する接続用の電極３ａ上に、クリーム半田６がスクリーン印刷やディスペンサによる塗布などの方法によって供給される（半田供給工程）。ここでは、電極３ａにおいてソルダレジスト４が形成されていない露呈範囲にクリーム半田６が供給される。クリーム半田６は、半田粒子６ａを粘性体であるフラックス６ｂ中に含有させた構成となっており、フラックス６ｂ中の活性剤成分によって半田粒子６ａの表面や、電極３ａ、端子７ａの表面の酸化膜が除去される。
【００１１】
この後、図１（ｃ）に示すように、クリーム半田６が電極３ａに供給された半田供給工程後のコア層１に対して、両端部に端子７ａを有するチップ型の電子部品７が搭載される（部品搭載工程）。次いで、電子部品７が搭載されたコア層１はリフロー装置に送られ、図１（ｄ）に示すように、部品搭載工程後のコア層を加熱することにより、電極３ａと電子部品７の端子７ａとを半田接合する（半田接合工程）。この半田接合工程においては、クリーム半田６中の半田粒子６ａが溶融固化することにより、電極３ａと端子７ａとを接合して電気的に導通させる半田接合部６ａ＊が形成される。このとき、溶融状態の半田が過度に濡れ拡がることによる流動が、電極３ａに形成されたソルダレジスト４によって規制され、適正な形状の半田接合部６ａ＊が形成される。なお、ソルダレジスト４は必ずしも必須ではなく、半田の流動に起因する不具合のおそれがない場合には、ソルダレジスト４を形成しなくてもよい。このことは、実施の形態２においても同様である。
【００１２】
この後、半田接合工程後のコア層１は洗浄装置に送られる。すなわち図１（ｅ）に示すように、コア層１を洗浄槽の洗浄剤８内に浸漬した状態で超音波振動を作用させることにより、電極３ａと電子部品７との半田接合部６ａ＊を洗浄して半田接合部６ａ＊の周囲に残留したフラックス成分などの半田接合残渣を除去する（洗浄工程）。
【００１３】
これにより、後工程において部品内蔵プリント配線基板にさらに電子部品を実装する際に実行されるリフローでの加熱によって半田接合部６ａ＊が再溶融した場合にあっても、半田接合残渣が除去されていることから、フラックス成分が残留することによる不具合を防止することができる。すなわち、残留したフラックス成分によって溶融半田が流動して、半田接合部６ａ＊の形状が崩れることによる不具合を防止することができる。なお洗浄方法としては、洗浄剤８内にコア層１を浸漬する洗浄方法以外にも、洗浄剤を洗浄対象部位に噴射するシャワー洗浄など、各種の方法を用いることができる。
【００１４】
次いで洗浄工程後のコア層１に対して樹脂塗布が行われる。すなわち図２（ａ）に示すように、コア層１において電子部品７の周囲にディスペンサなどによってエポキシ樹脂などの樹脂を塗布することにより、電子部品７の下面側の隙間を充填するとともに、半田接合部６ａ＊を樹脂で覆って樹脂コート部９を形成する（樹脂コート工程）。
【００１５】
この後、樹脂コート工程後のコア層１を黒化処理することにより、配線回路の表面を粗化する（黒化処理工程）。すなわち、図２（ｂ）に示すように、コア層１を強酸溶液などの処理液に浸漬することにより、配線回路３の表面３ｂや配線回路５の表面５ａが酸化により粗化されて、これらの表面には微細な凹凸よりなるアンカーパターンが形成される。このとき、半田接合部６ａ＊は樹脂コート部９によって覆われて保護されていることから、黒化処理の作用が半田接合部６ａ＊に及ぶことはなく、半田接合部６ａ＊は健全な状態に保たれる。
【００１６】
この後、コア層１には電子部品７を固定するための部品固定層および複数の配線層が積層される。すなわち、図２（ｃ）に示すように、電子部品７の位置に対応して開口部１１ａが設けられたプリプレグ１１およびプリプレグ１３の上面側に銅箔１４を貼着した構成
の配線層１２を、コア層１の上面側（電子部品７側）に順次重ね合わせるとともに、プリプレグ１６の下面側に銅箔１７を貼着した構成の配線層１５をコア層１の下面側に重ね合わせる。すなわちこの工程においては、黒化処理工程後のコア層１において、電子部品７を周囲から囲んで固定する部品固定層を形成するためのプリプレグ１１および部品固定層の表面に形成される表面層１２を少なくとも含む複数の配線層１２，１５をコア層１と貼り合わせて積層し、積層体１８を形成する（積層工程）。
【００１７】
次いで、図２（ｄ）に示すように、配線層１５、コア層１、プリプレグ１１および配線層１２より成る積層体１８をプレス装置によって３０ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力で加圧しながら、１５０℃〜２００℃程度の温度で加熱する。これにより、プリプレグ１３、１１、１６の各層に含浸された樹脂が軟化して相接する界面が相互に融着するとともに、表面３ｂおよび表面５ａの表面にプリプレグ１１、プリプレグ１６がそれぞれ密着する。このとき、黒化処理工程において表面３ｂおよび表面５ａの表面には微細なアンカーパターンが形成されていることから、良好な密着性が確保される。
【００１８】
さらにプリプレグ１３、１１中に含浸された樹脂が、加圧・加熱により開口部１１ａ内において電子部品７との隙間部分を充填し、電子部品７や樹脂コート部９を周囲から固定する部品固定層１１＊を形成する。すなわちここでは、積層工程において形成された積層体１８を加熱・加圧することにより、電子部品７を周囲から囲んで固定する部品固定層１１＊を形成するとともに、コア層１と複数の配線層１２，１５とを固着させる（プレス工程）。この加熱・加圧により、プリプレグ１３、１６は融着状態で熱硬化して、配線層１２，１５における絶縁層を形成する。
【００１９】
次いで図２（ｅ）に示すように、積層体１８を貫通するスルーホールの内面にメッキ層を形成することにより、コア層１の配線回路３と配線層１２，１５の銅箔１４、１７とを接続する層間配線部１９を形成し（層間配線工程）、さらに配線層１２，１５の銅箔１４、銅箔１７にパターニングを施すことにより、配線回路１４ａ、１７ａを形成する（回路形成工程）。
【００２０】
これにより、図２（ｅ）に示すように、コア層１を含む複数の配線層（コア層１，配線層１２，１５）を積層して構成され、コア層１に電子部品７が実装された部品内蔵プリント配線基板２０が完成する。この部品内蔵プリント配線基板２０においては、電子部品７はコア層１の少なくとも一方の面に形成された配線回路３を構成する接続用の電極３ａに半田接合されており、また配線層１２，１５はプリプレグ１３，１６が固化した絶縁層に配線回路１４ａ、１７ａを形成して構成された形態となっている。
【００２１】
さらに部品内蔵プリント配線基板２０は、コア層１において電子部品７の端子７ａと電極３ａとの半田接合部６ａ＊を樹脂によって覆って形成された樹脂コート部９と、コア層１の上面２ａ（一方の面）に積層されたプリプレグ１１を固化させることにより形成され、電子部品７および樹脂コート部９を周囲から固定する部品固定層１１＊と、複数の配線層の１つであって部品固定層１１＊の表面に形成された表面層としての配線層１２と、コア層１の配線回路３と表面層を含む他の配線層１２，１５の配線回路１４ａ、１７ａとを接続する層間配線部１９とを備えた構成となっている。
【００２２】
このようにして製造された部品内蔵プリント配線基板２０はさらに部品実装の対象となり、表面層の配線層１２、さらに必要に応じて下面層の配線層１５に電子部品が実装され実装基板が完成する。実装基板の製造過程において本実施の形態に示すように多層配線基板のコア層に電子部品を実装することにより、実装密度を高度化して基板面積を減少させ、基板の製造コストを大幅に低減することが可能となっている。
【００２３】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２の部品内蔵プリント配線基板の製造方法を示す工程説明図である。本実施の形態２は、実施の形態１において半田接合材料として用いられたクリーム半田６を、半田の酸化膜を除去する活性作用を有する熱硬化性樹脂に半田粒子を含有させた半田接合材６Ａに置き換えた形態となっている。
【００２４】
図３（ａ）において、コア層１は図１（ａ）に示すコア層１と同様であり、図３（ｂ）に示すように、コア層１の上面２ａに形成された接続用の電極３ａに、半田接合材６Ａを供給する（半田供給工程）。電極３ａは、実施の形態１と同様に配線回路３の一部を構成する。半田接合材６Ａは、半田の酸化膜を除去する活性作用を有する熱硬化性樹脂６ｃに半田粒子６ａを含有させた組成となっており、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂に有機酸などの活性剤を配合することにより活性作用を付与している。ここでは、半田接合材６Ａとして、半田粒子６ａの含有率が５０ｗｔ％〜８８ｗｔ％程度の低半田含有タイプのものを使用するようにしている。
【００２５】
次いで図３（ｃ）に示すように、半田供給工程後のコア層１には電子部品７が搭載される（部品搭載工程）。この後、コア層１はリフロー装置に送られ、図３（ｄ）に示すように、部品搭載後のコア層１を加熱することにより、電極３ａと電子部品７の端子７ａとを半田接合するとともに、電極３ａと端子７ａとの半田接合部６ａ＊を熱硬化性樹脂６ｃが硬化した樹脂で覆って樹脂コート部６ｃ＊を形成する（半田接合工程）。このとき樹脂コート部６ｃ＊は電子部品７の下面側の隙間内にも侵入して隙間を封止する。
【００２６】
この半田接合工程においては、半田接合材６Ａとして低半田含有タイプのものを用いていることから、電極３ａと端子７ａとを接合する半田接合部６ａ＊は固化した半田の体積が小さく、樹脂コート部６ｃ＊によって完全に覆われ易い形態となっている。このように半田接合部の半田体積が小さいことは通常の半田接合による電子部品７の実装の場合には電子部品を固着する実装強度の面で望ましくないが、本実施の形態のように電子部品を多層基板中に内蔵する構成においては、電子部品７は樹脂コート部６ｃ＊によってコア層１に固着され、さらに内蔵状態において電子部品７は部品固定層１１＊（図２（ｄ）（ｅ）参照）によって周囲から固定されることから、半田接合部６ａ＊のサイズが小さい場合にあっても、必要十分な実装強度が確保される。
【００２７】
また熱硬化性樹脂６ｃ中に含有されている活性剤成分は、半田接合後においては熱硬化性樹脂が硬化した樹脂コート部６ｃ＊内に固溶した状態で存在していることから、活性剤成分が半田接合部に接触した状態で残留することによる悪影響が無い。したがって実施の形態１において必須とされた半田接合後の洗浄工程が不要となり、工程負荷の高い洗浄工程を排して工程簡略化を図ることが可能となっている。
【００２８】
この半田接合工程の後は、実施の形態１と同様の工程を経る。すなわち、半田接合工程後のコア層１を黒化処理することにより、配線回路３，５の表面３ｂ、５ａを粗化する黒化処理工程（図２（ｂ））と、黒化処理工程後のコア層１において、電子部品７を周囲から囲んで固定する部品固定層を形成するためのプリプレグ１１および部品固定層の表面に形成される表面層を少なくとも含む複数の配線層１２，１５をコア層１と貼り合わせて積層する積層工程（図２（ｃ））と、積層工程において形成された積層体１８を加熱加圧することにより、電子部品７を周囲から囲んで固定する部品固定層１１＊を形成するとともに、コア層１と複数の配線層１２，１５とを固着させるプレス工程（図２（ｄ））と、コア層１の配線回路３と配線層１２，１５とを接続する層間配線部１９を形成する層間配線工程と、配線層１２，１５に配線回路１４ａ、１７ａを形成する回路形成工程が順次実行される。
【００２９】
そしてこれにより、図２（ｅ）に示す部品内蔵プリント配線基板２０と同様構成の部品内蔵プリント配線基板２０が完成する。但し本実施の形態２においては、半田接合部を覆う樹脂コート部として、実施の形態１に示す塗布された樹脂による樹脂コート部９の替わりに、半田接合材６Ａ中の熱硬化性樹脂６ｃが熱硬化した樹脂コート部６ｃ＊が形成された構成となっている。
【００３０】
上記説明したように実施の形態１，２においては、コア層を含む複数の配線層を積層して構成されコア層に電子部品が実装された部品内蔵プリント配線基板の製造に際し、電子部品７が実装されたコア層１において電子部品７と電極３ａとの半田接合部を樹脂によって覆って樹脂コート部を形成するようにしている。これにより、複数の配線層を積層する際のプリプレグの密着性を確保するために行われる黒化処理において半田接合部が樹脂コート部によって保護されることから、コア層１への部品実装に半田接合を採用することが可能となる。したがって、コア層１への半田接合による部品実装とプリプレグを用いた配線層の積層という簡便な工程で、効率よく部品内蔵プリント配線基板を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の部品内蔵プリント配線基板および部品内蔵プリント配線基板の製造方法は、簡便な工程で効率よく部品内蔵プリント配線基板を製造することができるという利点を有し、複数の配線層を積層して構成された部品内蔵プリント配線基板の製造分野に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１の部品内蔵プリント配線基板の製造方法を示す工程説明図
【図２】本発明の実施の形態１の部品内蔵プリント配線基板の製造方法を示す工程説明図
【図３】本発明の実施の形態２の部品内蔵プリント配線基板の製造方法を示す工程説明図
【符号の説明】
【００３３】
１  コア層
２  樹脂基板
３、１４ａ、１７ａ  配線回路
３ａ  電極
４  ソルダレジスト
６  クリーム半田
６ａ  半田粒子
６ａ＊  半田接合部
７  電子部品
７ａ  端子
８  洗浄剤
９  樹脂コート部
１１、１３、１６  プリプレグ
１２、１５  配線層
１４，１７  銅箔
１８  積層体
１９  層間配線部
２０  部品内蔵プリント配線基板
【図１】
0005172275.tif 000002
【図２】
0005172275.tif 000003
【図３】
0005172275.tif 000004