(57)【要約】      （修正有）【課題】信頼性の高い部品内蔵プリント配線板、および部品内蔵プリント配線板の製造方法を提供する。さらに安定した動作が期待できる電子機器を提供する。【解決手段】第１の基材１１の内層側の導電層には、予め定められた部品実装面部に、部品接合用の電極を形成する導電パターン（部品接合電極）１１ｂ，１１ｂが接合面を露出して埋設され、この導電パターン１１ｂ，１１ｂに、回路部品２０の端子がはんだ接合されて、回路部品２０が第１の基材１１の部品実装面上に実装される。回路部品２０の部品実装面部に設けられた部品接合電極となる導電パターン１１ｂ，１１ｂが内層側導電層の部品実装面に埋設された構造であることから、回路部品２０は、部品下面と部品実装面部との間に殆ど隙間ができない状態で部品実装面に実装される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電パターンを部品実装面内に埋設した基材と、
前記導電パターンにはんだ接合されて前記部品実装面に実装された回路部品と、
を具備したことを特徴とする部品内蔵プリント配線板。
【請求項２】
前記回路部品と前記部品実装面との間隙に樹脂材料を充填したことを特徴とする請求項１記載の部品内蔵プリント配線板。
【請求項３】
前記回路部品を前記樹脂材料で覆い、この樹脂材料で形成された絶縁層を介して前記基材に他の部材を積層したことを特徴とする請求項２記載の部品内蔵プリント配線板。
【請求項４】
前記他の部材は前記基材とともに多層回路を形成するパターン形成面を有することを特徴とする請求項３記載の部品内蔵プリント配線板。
【請求項５】
前記導電パターンのはんだ接合面を前記部品実装面より低い位置に形成したことを特徴とする請求項１記載の部品内蔵プリント配線板。
【請求項６】
基材の内層側に形成した部品実装面に回路部品を実装する部品内蔵プリント配線板の部品実装方法であって、
内蔵する回路部品を前記部品実装面に埋設した導電パターンにはんだ接合して前記回路部品を前記部品実装面に実装する工程と、
前記回路部品の下面と前記部品実装面との間隙に樹脂材料を充填して、前記回路部品を覆う絶縁層を形成する工程と、
前記基材に前記絶縁層を介して他の部材を積層する工程と、
を具備したことを特徴とする部品内蔵プリント配線板の部品実装方法。
【請求項７】
電子機器本体と、前記電子機器本体に設けられた回路基板とを具備し、
前記回路基板は、
導電パターンを部品実装面内に埋設した基材と、前記導電パターンにはんだ接合されて前記部品実装面に実装された回路部品とを具備した部品内蔵プリント配線板により構成したことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路に介在されるチップ部品を内蔵した部品内蔵プリント配線板、部品内蔵プリント配線板の製造方法、および部品内蔵プリント配線板を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポータブルコンピュータ、携帯端末等の小型電子機器に於いては、高密度配線を可能にした基板並びに信頼性を考慮した基板への部品実装技術が必要とされる。
【０００３】
電子機器に用いられるプリント配線板の一種に、電子回路に介在されるチップ部品を内蔵した部品内蔵プリント配線板が存在する。この種、部品内蔵プリント配線板技術として、従来、積層体の上部にチップ部品を収納するためのキャビティを設け、このキャビティにチップ部品を実装する技術が存在する。
【特許文献１】特開２００３−３４７７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種、部品内蔵プリント配線板に於いては、チップ部品と、このチップ部品の実装面部との間の間隙部にボイド（空気溜まり若しくはガス溜まり）が形成されると、このボイドが後の加熱処理加工若しくは電子機器内への組み込み後に於ける受熱等に於いて加熱され、ボイドの熱膨張により、導体パターンの剥離、チップ部品の損傷、回路切断、基板の剛性劣化等、種々の不具合を招く虞がある。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決した、信頼性の高い部品内蔵プリント配線板、部品内蔵プリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。さらに安定した動作が期待できる電子機器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】
【０００６】
本発明は、導電パターンを部品実装面内に埋設した基材と、前記導電パターンにはんだ接合されて前記部品実装面に実装された回路部品とを具備した部品内蔵プリント配線板を提供する。
【０００７】
また、本発明は、基材の内層側に形成した部品実装面に回路部品を実装する部品内蔵プリント配線板の部品実装方法であって、内蔵する回路部品を前記部品実装面に埋設した導電パターンにはんだ接合して前記回路部品を前記部品実装面に実装する工程と、前記回路部品の下面と前記部品実装面との間隙に樹脂材料を充填して、前記回路部品を覆う絶縁層を形成する工程と、前記基材に前記絶縁層を介して他の部材を積層する工程とを具備したことを特徴とする。
【０００８】
さらに本発明は、電子機器本体と、前記電子機器本体に設けられた回路基板とを具備し、前記回路基板は、導電パターンを部品実装面内に埋設した基材と、前記導電パターンにはんだ接合されて前記部品実装面に実装された回路部品とを具備した部品内蔵プリント配線板により構成した電子機器を特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
信頼性の高い部品内蔵プリント配線板を提供することができる。さらに安定した動作が期待できる電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
本発明の第１実施形態に係る部品内蔵プリント配線板を、当該部品内蔵プリント配線板の製造工程とともに図１乃至図５を参照して説明する。
【００１１】
図１乃至図５は本発明の第１実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の製造工程を示している。この製造工程で製造した成果物である本発明の第１実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の構成を図５に示している。
【００１２】
本発明の第１実施形態に係る部品内蔵プリント配線板は、図５に示すように、第１の基材１１と、樹脂材料１２と、他の部材となる第２の基材１３と、内蔵部品となる回路部品２０とを具備して構成される。
【００１３】
第１の基材１１と第２の基材１６は、例えばシート状のプリプレグにより構成され、両面に導電パターンを形成する導電層を有している。
【００１４】
樹脂材料１２は回路部品２０を覆う絶縁層を形成している。この絶縁層を介して第１の基材１１に他の部材となる第２の基材１３が積層されている。
【００１５】
回路部品２０は、直方体形状の部品本体に一対の端子を設けたチップ部品であり、両端に設けられた端子を含んで直方体形状をなす。なおこの実施形態では内蔵チップ部品として、抵抗素子、コンデンサ素子等の２端子受動素子を例に示しているが、３端子以上の受動素子、能動素子であってもよい。
【００１６】
第１の基材１１の表層（外層）側の導電層には導電パターン１１ａが形成されている。第１の基材１１の内層側の導電層には、予め定められた部品実装面部に、部品接合用の電極を形成する導電パターン１１ｂ，１１ｂが部品実装面から突出しない状態で設けられている。すなわち第１の基材１１の内層側の導電層には、予め定められた部品実装面部に、部品接合用の電極を形成する導電パターン（部品接合電極）１１ｂ，１１ｂが接合面を露出して埋設されている。
【００１７】
この部品実装面部に埋設された導電パターン１１ｂ，１１ｂに、回路部品２０の端子がはんだ接合されることによって、回路部品２０が第１の基材１１の部品実装面上に実装されている。
【００１８】
このように、回路部品２０の部品実装面部に設けられた部品接合電極となる導電パターン１１ｂ，１１ｂが内層側導電層の部品実装面に埋設された構造であることから、回路部品２０は、部品下面と部品実装面部との間に殆ど隙間ができない状態で部品実装面に実装される。
【００１９】
上記部品下面と部品実装面部との間に形成された狭い隙間には、樹脂材料１２が毛細管現象により侵入し部品直下の部品実装面部に含浸されて上記隙間を埋めている。
【００２０】
これによって実装された回路部品２０の下面にボイドが形成される空間は存在せず、ボイドの発生を未然に防止出来ることから、例え、基板製造時の加熱加工若しくは電子機器内への組み込み後に於ける受熱等に於いて部品内蔵プリント配線板１０が加熱されても、気体溜まり（ボイド）に溜まった空気若しくはガスの熱膨張により、導体パターンの剥離、チップ部品の損傷、回路切断、基板の剛性劣化等を招くという虞をすべて排除できる。
【００２１】
また、回路部品２０の実装面を電極の高さ（厚さ）分だけ下げることができ、部品下面の樹脂充填量も極く少量で済むことから、部品内蔵プリント配線板に於ける配線板全体を薄形化できるとともに、薄型チップ部品を実装した際に積層時の圧力でチップ部品が破壊損傷するという不具合を解消でき、これにより、より一層配線板全体を薄形化できる。
【００２２】
上記した部品内蔵プリント配線板は図１乃至図５に示す工程を経ることにより製造される。
【００２３】
図１に示す工程１では、第１の基材１１の内層側導電層の予め定められた部品実装面部に、部品接合用の電極を形成する導電パターン（部品接合電極）１１ｂ，１１ｂを埋設する。このパターン形成は、例えばアディティブ法（additive process）若しくは転写法等により、はんだ接合面が内層側導電層の部品実装面から突出しない状態で、はんだ接合面を露出させて形成される。この実施形態では、はんだ接合面を部品実装面に合わせて形成した例を示しているが、部品実装時に於いて、はんだ接合面上に付着する、はんだの膜圧分だけ、はんだ接合面を部品実装面より低く形成することにより、回路部品２０がその底面を部品実装面部に接触させた状態で実装することができる。
【００２４】
図２に示す工程２では、内蔵部品となる回路部品２０を上記導電パターン（部品接合電極）１１ｂ，１１ｂにはんだ接合する。このはんだ接合部を図２に符号３０で示している。
【００２５】
図３に示す工程３では、第１の基材１１の内層側パターン形成面上に、回路部品２０を樹脂材料１２で覆う絶縁層を形成し、さらにこの絶縁層を介在して第２の基材１３を積層して、積層された各部材間を加熱・加圧して上記各部材を一体化する。
【００２６】
図４に示す工程４では、上記各部材を一体化した部品内蔵プリント配線板に、ドリル加工若しくはレーザ加工で、各層間の導体パターンを回路接続する、スルーホール、ビアホール等を形成するための孔（穴）開けを行う。この工程で穿設したスルーホール形成用の孔（貫通孔）を符号ｈ１で示し、ビアホール形成用の穴を符号ｈ２で示している。
【００２７】
図５に示す工程５では、上記工程４で穿設された各ホール（Ｈａ，Ｈｂ）と、第１の基材１１および第２の基材１３の各表層（最外層）に、メッキ加工、および配線加工を施して、スルーホール１７およびビアホール１８を形成し、部品内蔵プリント配線板を用いる電子機器に必要とされる回路配線パターンを形成する。これにより、電子機器に必要とされる回路配線パターンを形成した部品内蔵プリント配線板が実現される。
【００２８】
この部品内蔵プリント配線板は、回路部品２０と、この回路部品２０を設けた第１の基材１１の部品実装面との間にごく僅かなすきまが形成され、この隙間に、毛細管現象により樹脂材料１２が侵入し、上記隙間が含浸した樹脂で埋まることから、ボイドが形成可能な余地は存在せず、気体溜まりができない。すなわち、回路部品２０の下面と、部品実装面との間に気体溜まりは形成されない。従って、例え、基板製造時の加熱加工若しくは電子機器内への組み込み後に於ける受熱等に於いて部品内蔵プリント配線板１０が加熱されても、気体溜まり（ボイド）に溜まった空気若しくはガスの熱膨張により、導体パターンの剥離、チップ部品の損傷、回路切断、基板の剛性劣化等を招くという虞をすべて排除できる。さらに、回路部品２０の実装面を電極の高さだけ下げることができ、部品下面の樹脂充填量も極く少量で済むことから、部品内蔵プリント配線板全体を薄形化できるとともに、薄型チップ部品を実装した際に積層時の圧力でチップ部品が破壊損傷するという不具合を解消でき、これにより、より一層配線板全体を薄形化できる。
【００２９】
本発明の第２実施形態に係る部品内蔵プリント配線板を、当該部品内蔵プリント配線板の製造工程とともに図６乃至図１０を参照して説明する。
【００３０】
この図６乃至図１０に示す本発明の第２実施形態では、はんだ粉末と接着性樹脂を混合した接合材料を用いて回路部品２０を導電パターン（部品接合電極）１１ｂ，１１ｂに、はんだ接合している。
【００３１】
図６に示す工程１では、第１の基材１１の内層側導電層の予め定められた部品実装面部に、部品接合用の電極を形成する導電パターン（部品接合電極）１１ｂ，１１ｂを埋設する。このパターン形成は上記した第１実施形態と同様である。
【００３２】
図７に示す工程２では、例えば上記導電パターン（部品接合電極）１１ｂ，１１ｂのはんだ接合面（若しくは回路部品２０の端子先端のはんだ接合面）に、はんだ粉末と接着性樹脂を混合した接合材料を付着させた後、内蔵部品となる回路部品２０を上記導電パターン（部品接合電極）１１ｂ，１１ｂにはんだ接合し、回路部品２０を部品実装面に実装する。このはんだ接合に於いて、溶融はんだにより、はんだ接合部３０が形成されるとともに、このはんだ接合部３０から流出した接着性樹脂が毛細管現象により回路部品２０の下面と部品実装面との間の隙間に流れ込み、この隙間をすべてを埋め尽くして接着被膜３０ｂを形成するとともに、接着性樹脂の一部がはんだ接合部分に被着して樹脂皮膜３０ａを形成する。
【００３３】
図８に示す工程３では、第１の基材１１の内層側パターン形成面上に、回路部品２０を樹脂材料１２で覆う絶縁層を形成し、さらにこの絶縁層を介在して第２の基材１３を積層して、積層された各部材間を加熱・加圧して上記各部材を一体化する。
【００３４】
図９に示す工程４では、上記各部材を一体化した部品内蔵プリント配線板に、ドリル加工若しくはレーザ加工で、各層間の導体パターンを回路接続する、スルーホール、ビアホール等を形成するための孔（穴）開けを行う。この工程で穿設したスルーホール形成用の孔（貫通孔）を符号ｈ１で示し、ビアホール形成用の穴を符号ｈ２で示している。
【００３５】
図１０に示す工程５では、上記工程４で穿設された各ホール（Ｈａ，Ｈｂ）と、第１の基材１１および第２の基材１３の各表層（最外層）に、メッキ加工、および配線加工を施して、スルーホール１７およびビアホール１８を形成し、部品内蔵プリント配線板を用いる電子機器に必要とされる回路配線パターンを形成する。これにより、電子機器に必要とされる回路配線パターンを形成した部品内蔵プリント配線板が実現される。
【００３６】
この部品内蔵プリント配線板は、上記した第１実施形態と同様に、ボイドの発生を抑止できるとともに、薄型チップ部品の採用、部品内蔵プリント配線板全体の薄型化が図れる。
【００３７】
さらにこの第２実施形態に於いては、回路部品２０と、この回路部品２０を設けた第１の基材１１の部品実装面との間にごく僅かなすきまが形成され、この隙間に、毛細管現象により樹脂材料１２が侵入し、上記隙間が含浸した樹脂で埋まり接着被膜３０ｂが形成されることから、回路部品２０をより強固に基材１１の部品実装面に固着できる。さらに、はんだ接合部３０の外周に、このはんだ接合部３０と馴染みのよい樹脂皮膜３０ａが形成され、樹脂皮膜３０ａが回路部品２０の接合部を外力、熱膨張等のストレスから保護する作用をもつことから、信頼性の高い回路を形成できる。
【００３８】
上記第２実施形態により製造された部品内蔵プリント配線板を実装した電子機器の構成を図１１に示している。この図１１は、上記実施形態に係る部品内蔵プリント配線板をポータブルコンピュータ等の小型電子機器に適用した例を示している。
【００３９】
図１１に於いて、ポータブルコンピュータ１の本体２には、表示部筐体３がヒンジ機構を介して回動自在に設けられている。本体２には、ポインティングデバイス４、キーボード５等の操作部が設けられている。表示部筐体３には例えばＬＣＤ等の表示デバイス６が設けられている。
【００４０】
また本体２には、上記ポインティングデバイス４、キーボード５等の操作部および表示デバイス６を制御する制御回路を組み込んだプリント回路板（マザーボード）８が設けられている。このプリント回路板８は、上記図１０に示した第２実施形態の部品内蔵プリント配線板を用いて実現される。
【００４１】
このプリント回路板８に用いた部品内蔵プリント配線板は、第１の基材１１の内層側導電層の予め定められた部品実装面部に埋設された、部品接合用の電極を形成する導電パターン（部品接合電極）１１ｂ，１１ｂと、上記導電パターン１１ｂ，１１ｂのはんだ接合面にはんだ接合して設けられた回路部品２０と、この回路部品２０を樹脂材料１２で覆って形成された絶縁層と、この絶縁層を介在して第１の基材１１に積層された第２の基材１３とを具備して、導電パターン１１ｂ，１１ｂが内層側導電層の部品実装面に埋設され、回路部品２０が、部品下面と部品実装面部との間に殆ど隙間ができない状態で部品実装面に実装された構造であることから、基板内に気体溜まりが存在しない。従って、電子機器内への組み込み後に於ける受熱等に於いて、プリント回路板８が加熱されても、気体溜まりに溜まった空気若しくはガスの熱膨張により、導体パターンの剥離、チップ部品の損傷、回路切断、基板の剛性劣化等を招くという虞がすべて排除され、安定した機器動作が可能になる。また、部品内蔵プリント配線板に於ける配線板全体を薄形化でき、薄型チップ部品を実装可能であることから、プリント回路板８の小型化、高密度化が図れる。
【００４２】
なお、本発明は上記した実施形態に留まらず、例えば複数枚のコア部材を絶縁層を介在して積層した多層部品内蔵プリント配線板に於いても本発明を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の製造工程を示す側断面図。
【図２】上記第１実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の製造工程を示す側断面図。
【図３】上記第１実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の製造工程を示す側断面図。
【図４】上記第１実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の製造工程を示す側断面図。
【図５】上記第１実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の製造工程並びに部品内蔵プリント配線板の構成を示す側断面図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の製造工程を示す側断面図。
【図７】上記第２実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の製造工程を示す側断面図。
【図８】上記第２実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の製造工程を示す側断面図。
【図９】上記第２実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の製造工程を示す側断面図。
【図１０】上記第２実施形態に係る部品内蔵プリント配線板の製造工程並びに部品内蔵プリント配線板の構成を示す側断面図。
【図１１】本発明の実施形態に係る電子機器の構成を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４４】
１…ポータブルコンピュータ、２…本体、３…表示部筐体、４…ポインティングデバイス、５…キーボード、６…表示デバイス、７…可動型カードスロット、８…プリント回路板（マザーボード）、１１…第１の基材、１１ｂ，１１ｂ…導電パターン（部品接合電極）、１２…樹脂材料（絶縁層）、１３…第２の基材、２０…回路部品、３０…はんだ接合部、３０ａ…樹脂皮膜、３０ｂ…接着被膜。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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