(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品素子を内蔵した回路基板の製造方法であって、導電性ペーストを充填したビアホールを有する被圧縮性の絶縁基材の一部に、部品素子より大きい溝を形成する溝加工工程と、少なくとも一方の面に配線パターンを有する部品搭載基板に接続した前記部品素子を、前記溝の内部に配置して積層する部品配置工程と、積層したこれら絶縁基材と部品搭載基板を加熱加圧することで、前記導電性ペーストを緻密化して前記配線パターンと電気的に接続する硬化工程とを備え、前記硬化工程は、加熱加圧するとともに絶縁基材の樹脂成分で溝を微小化した後硬化することで、この溝内部の部品素子を保持することを特徴とする回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に部品素子を有する回路基板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、高密度化に伴い、産業用にとどまらず民生用の分野において、回路基板に対するファイン化が強く要望され、内部に部品素子を有するインナビアホール接続を持つ回路基板が必要になってきた。
【０００３】
以下従来の回路基板の製造方法について説明する。図４（ａ）〜（ｆ）は従来の回路基板の製造方法を示す工程断面図である。
【０００４】
まず、図４（ａ）に示すように、両面にポリエステルなどの離型フィルム１０１を備えた厚さｔｂの絶縁基材１０２を準備する。次に図４（ｂ）に示すように、絶縁基材１０２の所定の箇所にレーザ光などを利用して貫通孔１０３を形成する。次に図４（ｃ）に示すように、貫通孔１０３に導電性ペースト１０４を充填する。このとき、上面の離型性フィルム１０１は印刷マスクの役割と、絶縁基材１０２の表面の汚染防止の役割を果たしている。次に絶縁基材１０２の両面から離型性フィルム１０１を剥離する。次に図４（ｄ）に示すように、絶縁基材１０２の両面に銅箔などの金属箔１０５を貼付ける。この状態で加熱加圧することにより、図４（ｅ）に示すように、絶縁基材１０２の厚さはｔａに圧縮され、導電性ペースト１０４の導電性物質が緻密化されることにより導電性ペースト１０４と金属箔１０５を電気的に接続する。さらに図４（ｆ）に示すように金属箔１０５を選択的にエッチングして配線パターン１０６を形成することにより回路基板１０７が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述する回路基板の製造方法では、内部に部品素子を有する回路基板を提供することが困難であった。
【０００６】
本発明はこのような従来方法の課題を解決するものであり、内部に部品素子を有するインナビアホール接続を持つ回路基板の製造方法を提供することができるものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、部品素子を内蔵した回路基板の製造方法であって、導電性ペーストを充填したビアホールを有する被圧縮性の絶縁基材の一部に、部品素子より大きい溝を形成する溝加工工程と、少なくとも一方の面に配線パターンを有する部品搭載基板に接続した前記部品素子を、前記溝の内部に配置して積層する部品配置工程と、積層したこれら絶縁基材と部品搭載基板を加熱加圧することで、前記導電性ペーストを緻密化して前記配線パターンと電気的に接続する硬化工程とを備え、前記硬化工程は、加熱加圧するとともに絶縁基材の樹脂成分で溝を微小化した後硬化することで、この溝内部の部品素子を保持することを特徴とする回路基板の製造方法であって、上記製造方法を用いることにより、溝内部に配置された部品素子を、硬化工程において絶縁基材の樹脂成分で確実に保持することができるとともに、絶縁基材の圧縮性を増すことができるので、導電性ペーストがさらに緻密になり、その結果、電気的接続が強固な信頼性の高いインナビアホールが得られるという作用を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における、内部に部品素子を有する回路基板の製造工程を示す工程断面図である。まず、図１（ａ）に示すように厚さｔ１の被圧縮性を持つ絶縁基材１を準備する。この絶縁基材１としては、例えば芳香族ポリアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなる基材（以下アラミド−エポキシシートと称する）が用いられる。次に図１（ｂ）に示すようにアラミド−エポキシシート１の所定の位置にレーザ光などを利用して溝２を加工する。このとき溝２の形状や個数は任意であり、アラミド−エポキシシート１のどちらの面に加工してもかまわないし、両面に加工してもよい。また、金型やレーザ光等を利用した貫通孔であってもよい。
【００１４】
次に図１（ｃ）に示すように熱プレスやラミネータを用いて、ポリエステルなどの離型性フィルム３をアラミド−エポキシシート１の両面に貼付ける。このとき離型性フィルム３は片面のみであってもかまわない。次に図１（ｄ）に示すようにレーザ光などを利用してアラミド−エポキシシート１と離型性フィルム３に対してビアホールとなる貫通孔５を設ける。次に図１（ｅ）に示すように、貫通孔５に例えばエポキシ樹脂と銅粉等の金属粉を含む導電性ペースト６を充填する。
【００１５】
導電性ペーストを充填する方法としては、貫通孔５を有するアラミド−エポキシシート１を印刷機（図示せず）のテーブル上に設置し、直接導電性ペーストを離型性フィルム３の上から印刷する。このとき、上面の離型性フィルム３は印刷マスクの役割と、アラミド−エポキシシート１の表面の汚染防止の役割を果たしている。次に図１（ｆ）に示すようにアラミド−エポキシシート１の両面から離型性フィルム３を剥離する。
【００１６】
次に図１（ｇ）に示すように、配線パターン７が一方の面に形成され、もう一方の面の金属箔８と導電性ペースト９によってインナビアホール接続され、かつ、溝１０が加工され、かつ、導電性を有する配線パターン１１に電気的に接続して搭載した部品素子１２を有した部品搭載基板１３を準備し、溝２が加工され貫通孔５に導電性ペースト６が充填されたアラミド−エポキシシート１を部品搭載基板１３に重ね合わせ、さらにアラミド−エポキシシート１のもう一方の面には例えば銅箔などの金属箔１４を重ね合わせる。このとき、導電性ペースト６に部品搭載基板１３の配線パターン７を当接すると同時に、溝２の内部に部品素子１２を配置するように重ね合わせる。
【００１７】
ここで、部品搭載基板１３はスルーホールに銅めっきを施すことにより電気的に接続した一般の両面回路基板や多層基板に部品素子を有した部品搭載基板でもよい。また、一方の面に重ね合わせた金属箔１４のかわりに一般の回路基板や多層基板を積ね合わせてもかまわないし、一般の回路基板や多層基板に部品素子を搭載した部品搭載基板を重ね合わせてもかまわない。
【００１８】
次に、図１（ｈ）に示すように、加熱加圧することにより、アラミド−エポキシシート１の一構成成分であるエポキシ樹脂および導電性ペースト６が硬化すると共に、アラミド−エポキシシート１と部品搭載基板１３、金属箔１４とが接着される。また、この工程において、アラミド−エポキシシート１の一構成成分であるエポキシ樹脂は溝２，１０へ押し出され、溝２，１０を縮小化する。このとき溝２はアラミド−エポキシシート１の一構成成分であるエポキシ樹脂で完全に満たされることで、部品搭載基板１３上の部品素子１２を保持する。そして、アラミド−エポキシシート１の一構成成分であるエポキシ樹脂が溝２，１０へ押し出されることにより、もともと被圧縮性を持つアラミド−エポキシシート１はさらに圧縮されることになり、厚さはｔ２になる。同時に導電性ペースト６も圧縮されることにより、導電性ペースト６の銅粉間からエポキシ樹脂が押し出されて銅粉が緻密化し、銅粉同士および銅粉と金属箔間、もしくは銅粉と配線パターン間の電気的および機械的結合が強固になる。
【００１９】
なお、部品素子１２が内部に配置されない部分でのアラミド−エポキシシート１の溝２と部品搭載基板１３の溝１０は無くてもかまわない。なお、アラミド−エポキシシート１の一構成成分であるエポキシ樹脂が溝２，１０へ押し出される量を調整するには、溝２，１０の形状や個数により、もしくは、加熱加圧条件により対応が可能であるが、別途準備した例えばエポキシ樹脂のような樹脂等を、加熱加圧前にあらかじめ溝２，１０内へ適度に注入しておいてもよい。
【００２０】
その後、図１（ｉ）に示すように金属箔８，１４を選択的にエッチングして配線パターン１５，１６を形成することにより、部品素子１２を内蔵した４層回路基板１７が得られる。
【００２１】
なお、本実施の形態では、溝２をアラミド−エポキシシート１に対して最初に加工したが、アラミド−エポキシシート１に離型性フィルム３を貼付けて貫通孔５を設け、さらに導電性ペースト６を充填後に離型性フィルム３を剥離した後、もしくは、部品搭載基板１３と導電性ペースト６が充填されたアラミド−エポキシシート１を重ね合わせた後に、溝２をアラミド−エポキシシート１に対して加工してもかまわない。
【００２２】
また、上記の工程を繰り返すことにより、部品素子を内蔵したさらに高多層の多層回路基板を得ることができる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、片面のみに配線パターン７を形成した部品搭載基板１３を用いたが、あらかじめ両面に配線パターンを形成した部品搭載基板を用いてもかまわない。
【００２４】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における、内部に部品素子を有する回路基板の製造工程を示す工程断面図である。まず、図２（ａ）に示すように厚さｔ１の被圧縮性を持つ絶縁基材１８，１９を準備する。この絶縁基材１８，１９としては、例えばアラミド−エポキシシートが用いられる。次に図２（ｂ）に示すようにアラミド−エポキシシート１８，１９の所定の位置にレーザ光などを利用して溝２０，２１を加工する。このとき溝２０，２１の形状や個数は任意であり、アラミド−エポキシシート１８，１９のどちらの面に加工してもかまわないし、両面に加工してもよい。また、金型やレーザ光等を利用した貫通孔であってもよい。
【００２５】
次に図２（ｃ）に示すように、第１の配線パターン２２と第２の配線パターン２３を表裏に有し、導電性ペースト２４によりインナービア接続され、かつ、溝２５，２６が加工され、かつ、導電性を有する配線パターン２７，２８に電気的に接続して搭載した部品素子２９，３０を有した部品搭載基板３１の両面に、アラミド−エポキシシート１８，１９とポリエステルなどの離型性フィルム３２を熱プレスやラミネータを用いて貼付ける。このとき、溝２０，２１の内部に部品素子２９，３０を配置するように重ね合わせる。ここで、部品搭載基板３１はスルーホールに銅めっきを施すことにより電気的に接続した一般の回路基板や多層基板に部品素子を有した部品搭載基板でもよい。なお、部品搭載基板３１の片面のみにアラミド−エポキシシート１８と離型性フィルム３２を貼付けてももちろんよい。
【００２６】
次に図２（ｄ）に示すようにレーザ光などを利用してアラミド−エポキシシート１８，１９とポリエステルなどの離型性フィルム３２に対してビアホール３４，３５を設ける。このとき、ビアホール３４，３５は部品搭載基板３１の第１の配線パターン２２と第２の配線パターン２３の表面を視認して穴加工する。次に図２（ｅ）に示すように、ビアホール３４，３５には例えばエポキシ樹脂と銅粉等の金属粉を含む導電性ペースト３６，３７を充填する。導電性ペースト３６，３７を充填する方法としては、ビアホール３４，３５を有するアラミド−エポキシシート１８，１９を貼付けた部品搭載基板３１を印刷機（図示せず）のテーブル上に設置し、直接導電性ペーストを離型性フィルム３２の上から印刷する。このとき、上面の離型性フィルム３２は印刷マスクの役割と、アラミド−エポキシシート１８，１９の表面の汚染防止の役割を果たしている。なお、部品搭載基板３１に対するアラミド−エポキシシート１８，１９の貼付け、レーザ光によるビアホール３４，３５の穴加工、ビアホール３４，３５への導電性ペースト３６，３７の充填の各工程は、片面ずつ実行するか、両面同時に実行するかは任意である。
【００２７】
次に図２（ｆ）に示すようにアラミド−エポキシシート１８，１９から離型性フィルム３２を剥離する。次に図２（ｇ）に示すように、部品搭載基板３１の両面に貼付けたアラミド−エポキシシート１８，１９の表面に銅箔などの金属箔３８，３９を重ね合わせる。この状態で加熱加圧することにより、図２（ｈ）に示すように、アラミド−エポキシシート１８，１９の一構成成分であるエポキシ樹脂および導電性ペースト３６，３７が硬化されるとともにアラミド−エポキシシート１８，１９と金属箔３８，３９とが接着される。また、この工程において、アラミド−エポキシシート１８，１９の一構成成分であるエポキシ樹脂は溝２０，２１および溝２５，２６へ押し出され、溝２０，２１および溝２５，２６を縮小化する。このとき溝２０，２１はアラミド−エポキシシート１８，１９の一構成成分であるエポキシ樹脂で完全に満たされることで部品搭載基板３１上の部品素子２９，３０を保持する。そして、アラミド−エポキシシート１８，１９の一構成成分であるエポキシ樹脂が溝２０，２１および溝２５，２６へ押し出されることにより、もともと被圧縮性を持つアラミド−エポキシシート１８，１９はさらに圧縮されることになり、厚さはｔ２になる。同時に導電性ペースト３６，３７も圧縮されることにより、導電性ペースト３６，３７の銅粉間からエポキシ樹脂が押し出されて銅粉が緻密化し、銅粉同士および銅粉と金属箔間、もしくは銅粉と配線パターン間の結合が強固になる。
【００２８】
なお、部品素子２９，３０が内部に配置されない部分のアラミド−エポキシシート１８，１９の溝２０，２１と部品搭載基板３１の溝２５，２６は無くてもかまわない。
【００２９】
次に図２（ｉ）に示すように金属箔３８，３９を選択的にエッチングして配線パターン４０，４１を形成することにより、部品素子２９，３０を内蔵した４層回路基板４２を得ることができる。
【００３０】
また、上記の工程を繰り返すことにより、部品素子を内蔵したさらに高多層の多層回路基板を得ることができる。
【００３１】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３における、内部に部品素子を有する回路基板の製造工程を示す工程断面図である。まず、図３（ａ）に示すように厚さｔ１の被圧縮性を持つ絶縁基材５０を準備する。この絶縁基材５０としては、例えばアラミド−エポキシシートが用いられる。次に図３（ｂ）に示すようにアラミド−エポキシシート５０の所定の位置にレーザ光などを利用して溝５１を加工する。このとき溝５１の形状や個数は任意であり、アラミド−エポキシシート５０のどちらの面に加工してもかまわないし、両面に加工してもよい。また、金型やレーザ光等を利用した貫通孔であってもよい。
【００３２】
次に図３（ｃ）に示すように熱プレスやラミネータを用いて、ポリエステルなどの離型性フィルム５２をアラミド−エポキシシート５０の両面に貼付ける。このとき離型性フィルム５２は片面のみであってもかまわない。次に図３（ｄ）に示すようにレーザ光などを利用してアラミド−エポキシシート５０と離型性フィルム５２に対して貫通孔５３を設ける。
【００３３】
次に図３（ｅ）に示すように、貫通孔５３に例えばエポキシ樹脂と銅粉等の金属粉を含む導電性ペースト５４を充填する。導電性ペーストを充填する方法としては、貫通孔５３を有するアラミド−エポキシシート５０を印刷機（図示せず）のテーブル上に設置し、直接、導電性ペーストを離型性フィルム５２の上から印刷する。このとき、上面の離型性フィルム５２は印刷マスクの役割と、アラミド−エポキシシート５０の表面の汚染防止の役割を果たしている。次に図３（ｆ）に示すようにアラミド−エポキシシート５０の両面から離型性フィルム５２を剥離する。
【００３４】
一方、図３（ｇ）に示すように一方の面に配線パターン５５が形成され、もう一方の面の金属箔５６もしくは配線パターン５７と導電性ペースト５８によってインナビアホール接続され、かつ、導電性を有する配線パターン５９に電気的に接続して搭載した部品素子６０を有した部品搭載基板６１を用意する。次に、図３（ｈ）に示すように、部品搭載基板６１の所定の位置にレーザ光などを利用して溝６２を加工する。このとき溝６２の形状や個数は任意であり、金型やレーザ光等を利用した貫通孔であってもよい。
【００３５】
次に図３（ｉ）に示すように、アラミド−エポキシシート５０と部品搭載基板６１を交互に重ね合わせる。このとき、導電性ペースト５４に部品搭載基板６１の配線パターン５５，５７を接合すると同時に、溝５１，６２の内部に部品素子６０を配置するように重ね合わせる。また、アラミド−エポキシシート５０と部品搭載基板６１を交互に重ね合わせる枚数により、最外層がアラミド−エポキシシート５０になるときは、銅箔などの金属箔（図示せず）を最外層のアラミド−エポキシシート５０のさらに外側に重ね合わせる。
【００３６】
次に図３（ｊ）に示すように、加熱加圧することにより、アラミド−エポキシシート５０の一構成成分であるエポキシ樹脂および導電性ペースト５４が硬化すると共に、アラミド−エポキシシート５０と部品搭載基板６１が接着される。また、この工程において、アラミド−エポキシシート５０の一構成成分であるエポキシ樹脂は溝５１，６２へ押し出され、溝５１，６２を縮小化する。このとき溝５１，６２はアラミド−エポキシシート５０の一構成成分であるエポキシ樹脂で完全に満たされることで、部品搭載基板６１上の部品素子６０を保持する。
【００３７】
そして、アラミド−エポキシシート５０の一構成成分であるエポキシ樹脂が溝５１，６２へ押し出されることにより、もともと被圧縮性を持つアラミド−エポキシシート５０はさらに圧縮されることになり、厚さはｔ２になる。同時に導電性ペースト５４も圧縮されることにより、導電性ペースト５４の銅粉間からエポキシ樹脂が押し出されて銅粉が緻密化し、銅粉同士および銅粉と金属箔間、もしくは銅粉と配線パターン間の結合が強固になる。なお、部品素子６０が内部に配置されない部分でのアラミド−エポキシシート５０の溝５１と部品搭載基板６１の溝６２は無くてもかまわない。
【００３８】
その後、図３（ｋ）に示すように金属箔５６を選択的にエッチングして配線パターン６３を形成することにより、部品素子６０を内蔵した多層回路基板６４が得られる。
【００３９】
また、上記の工程を繰り返すことにより、部品素子を内蔵したさらに高多層の多層回路基板を得ることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、最外層に片面が金属箔５６で覆われた部品搭載基板６１を用いたが、あらかじめ両面に配線パターンを形成した部品搭載基板を用いてもかまわない。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明は、部品素子を内蔵した回路基板の製造方法であって、導電性ペーストを充填したビアホールを有する被圧縮性の絶縁基材の一部に、部品素子より大きい溝を形成する溝加工工程と、少なくとも一方の面に配線パターンを有する部品搭載基板に接続した前記部品素子を、前記溝の内部に配置して積層する部品配置工程と、積層したこれら絶縁基材と部品搭載基板を加熱加圧することで、前記導電性ペーストを緻密化して前記配線パターンと電気的に接続する硬化工程とを備え、前記硬化工程は、加熱加圧するとともに絶縁基材の樹脂成分で溝を微小化した後硬化することで、この溝内部の部品素子を保持することを特徴とする回路基板の製造方法であって、上記製造方法を用いることにより、溝内部に配置された部品素子を、硬化工程において絶縁基材の樹脂成分で確実に保持することができるとともに、絶縁基材の圧縮性を増すことができるので、導電性ペーストがさらに緻密になり、その結果、電気的接続が強固な信頼性の高いインナビアホールが得られる。
【００４２】
また、本発明は、溝加工工程において、複数枚の薄板状の絶縁部材より成り立つ絶縁基材の所定位置に、部品素子の形状よりも大きい形状の溝を形成することにより、絶縁部材の１枚の厚みより高さが高い部品素子を基板内部に配置することができる。
【００４３】
また、本発明は、溝加工工程において、回路基板を含む複数枚の薄板状の絶縁部材より成り立つ絶縁基材の所定位置に、部品素子の形状よりも大きい形状の溝を形成することにより、各種厚みの各種回路基板を絶縁部材として用いることができるため、高さが高い部品素子を自由に基板内部に配置することができる。
【００４４】
さらに、本発明は、溝加工工程において、導電性を有する配線パターンに電気的に接続された部品素子を少なくとも一方の面上に有した部品搭載基板を含む複数枚の薄板状の絶縁部材より成り立つ絶縁基材の所定位置に、部品素子の形状よりも大きい形状の溝を形成することにより、部品素子を高密度に基板内部に配置することができる。
【００４５】
また、本製造方法を用いることで、絶縁基材の圧縮性を増して、導電性ペーストをより緻密にすることができ、その結果、電気的接続がより強固な信頼性の高いインナビアホール接続を有する回路基板が得られる。
【００４６】
さらに、本発明は、絶縁基材のビアホール内に充填された、導電性物質を有する導電性ペーストと、導電性を有する配線パターンを少なくとも一方の面上に有した表層としての回路基板の前記配線パターンとが電気的に接続された回路基板において、少なくとも前記絶縁基材の所定位置に形成した貫通孔と、前記絶縁基材に隣接する前記回路基板の前記貫通孔に隣接する位置に形成した溝もしくは貫通孔が微小化することにより、部品素子を絶縁基材の貫通孔と、隣接する前記回路基板の溝もしくは貫通孔内に保持した回路基板であり、絶縁基材の圧縮性が増すことにより、導電性ペーストの導電性物質がさらに緻密化して電気的接続がより強固な信頼性の高いインナビアホール接続を持つ回路基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における、内部に部品素子を有する回路基板の製造工程を示す工程断面図
【図２】本発明の実施の形態２における、内部に部品素子を有する回路基板の製造工程を示す工程断面図
【図３】本発明の実施の形態３における、内部に部品素子を有する回路基板の製造工程を示す工程断面図
【図４】従来の回路基板の製造方法を示す工程断面図
【符号の説明】
１  絶縁基材（アラミド−エポキシシート）
２  溝
３  離型性フィルム
５  貫通孔
６  導電性ペースト
７  配線パターン
８  金属箔
９  導電性ペースト
１０  溝
１１  配線パターン
１２  部品素子
１３  部品搭載基板
１４  金属箔
１５  配線パターン
１６  配線パターン
１７  ４層回路基板
１８  絶縁基材（アラミド−エポキシシート）
１９  絶縁基材（アラミド−エポキシシート）
２０  溝
２１  溝
２２  第１の配線パターン
２３  第２の配線パターン
２４  導電性ペースト
２５  溝
２６  溝
２７  配線パターン
２８  配線パターン
２９  部品素子
３０  部品素子
３１  部品搭載基板
３２  離型性フィルム
３４  ビアホール
３５  ビアホール
３６  導電性ペースト
３７  導電性ペースト
３８  金属箔
３９  金属箔
４０  配線パターン
４１  配線パターン
４２  ４層回路基板
５０  絶縁基材（アラミド−エポキシシート）
５１  溝
５２  離型性フィルム
５３  貫通孔
５４  導電性ペースト
５５  配線パターン
５６  金属箔
５７  配線パターン
５８  導電性ペースト
５９  配線パターン
６０  部品素子
６１  部品搭載基板
６２  溝
６３  配線パターン
６４  多層回路基板
１０１  離型性フィルム
１０２  絶縁基材
１０３  貫通孔
１０４  導電性ペースト
１０５  金属箔
１０６  配線パターン
１０７  回路基板
【図１】
0003956667.tif 000002
【図２】
0003956667.tif 000003
【図３】
0003956667.tif 000004
【図４】
0003956667.tif 000005