JP2017199764A - モジュール印刷配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】モジュール印刷配線板１００は、コア基板を貫通する貫通孔である部品収容部と、前記部品収容部に収容された内蔵部品５と、前記コア基板の表面に絶縁樹脂層と導体層とを交互に積層した積層体と、前記積層体の表裏面を貫通し、前記内蔵部品５を囲うように設けたスリット２０と、前記スリットの内壁面に設けためっき部３１とを含む。
【効果】めっき部３１により、電磁波の漏れを抑制し、外部からの電磁波の侵入を抑制する。
【選択図】図１

Description

本開示は、モジュール印刷配線板およびその製造方法に関する。

従来、部品内蔵モジュール基板（以下、モジュール基板）から外部への電磁波の漏れを抑制し、且つ外部の電磁波からモジュール基板を保護するために、モジュール基板の周囲の側面にビアを設けるか、あるいはモジュール基板の周囲に端部側面にめっきを施している。また、内蔵部品の収容部の壁面にめっきを施す方法もある（特許文献１、２参照）。

特開２００２−２０４０７１号公報 特開２０１３−７４１７８号公報

本開示のモジュール印刷配線板は、コア基板を貫通する貫通孔である部品収容部と、前記部品収容部に収容された内蔵部品と、前記コア基板の表面に絶縁樹脂層と導体層とを交互に積層した積層体と、前記積層体の表裏面を貫通し、前記内蔵部品を囲うように設けたスリットと、前記スリットの内壁面に設けためっき部とを含む。

本開示のモジュール印刷配線板の製造方法は、コア基板を貫通させて部品収容部を形成し、前記部品収容部に内蔵部品を収容し、前記コア基板の表面に絶縁樹脂層と導体層とを交互に積層して積層体を形成し、前記積層体の表裏面を貫通し、前記内蔵部品を囲うようにスリットを設け、前記スリットの内壁面をめっき処理してめっき部を設ける。

本開示のモジュール印刷配線板の一実施形態の平面図である。 （ａ）は図１に示すＰ領域のモジュール印刷配線板の斜視図であり、（ｂ）はその側面図である。 図２（ａ）に示すＡ−Ａ線断面図である。 本開示のモジュール印刷配線板の別の実施形態の平面図である。 （ａ）は図４に示すＱ領域のモジュール印刷配線板の斜視図であり、（ｂ）はその側面図である。 本開示のモジュール印刷配線板のさらに別の実施形態の平面図である。 （ａ）は図６に示すＲ領域のモジュール印刷配線板の斜視図であり、（ｂ）はその側面図である。 本開示のモジュール印刷配線板を回転させた時の電界強度の最大値のシミュレーションを示すグラフである。 非めっき部の間隙を変えて本開示のモジュール印刷配線板を回転させた時の電界強度の最大値のシミュレーションを示すグラフである。 （ａ）〜（ｅ）は本開示のモジュール印刷配線板の製造方法の一実施形態を示す説明図である。 （ｆ）〜（ｇ）は本開示のモジュール印刷配線板の製造方法の一実施形態を示す説明図である。 （ｈ）〜（ｉ）は本開示のモジュール印刷配線板の製造方法の一実施形態を示す上面図である。

本開示のモジュール印刷配線板の一実施形態を図１に基づいて説明する。図１に示すように、モジュール印刷配線板１００は、少なくとも１つの内蔵部品５が内蔵される印刷配線板１０がスリット２０を挟んで複数配列されたものである。
なお、このモジュール印刷配線板１００は、数百以上の印刷配線板１０による集合体であり、図１に示すものはその一部分である。モジュール印刷配線板１００は、スリット２０で切断する工程などを経て印刷配線板１０となる。

スリット２０は、モジュール印刷配線板１００の表裏面を貫通する長穴であり、印刷配線板１０の内蔵部品５を四方から囲い、且つ印刷配線板１０が分離しないようにドリル加工やレーザ加工などにより形成される。また、スリット２０の内壁面にはめっき処理をしてめっき部３１が形成される。このスリット２０は、後にモジュール印刷配線板１００を複数個の印刷配線板１０に切断する際のガイドを兼ねており、めっき部３１が印刷配線板１０の側面となる。

図２（ａ）および（ｂ）は、図１に示すＰ領域で切断された印刷配線板１０の斜視図および側面図である。図２（ａ）および（ｂ）に示すように、印刷配線板１０は、内蔵部品５を内蔵し、各側面にめっき部３１を設けている。この印刷配線板１０の側面のめっき部３１は、モジュール印刷配線板１００のスリット２０の長さだけ設けられ、その両端部はめっき処理されていないので非めっき部４１となる。

めっき部３１は、印刷配線板１０からの電磁波の漏れを抑制し、外部の電磁波から内蔵部品５を保護する役割を有する。印刷配線板１０ではめっき部３１の面積が多いほど効果があるので、印刷配線板１０の表裏面にもグランドベタまたは電源ベタとなるめっき部３１を設けてもよい。このめっき部３１は、特に限定されないが、例えば金属めっきがよく、さらに好ましくは銅めっきであるのがよい。
非めっき部４１は、スリット２０が設けられていないモジュール印刷配線板１００の側断面であり、後述するコア基板（絶縁板）と絶縁樹脂層と導体層とを積層した積層体のめっき部３１を除く側面である。この非めっき部４１の幅は１００μｍ以下であるのがよい。

図３は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図３に示すように、印刷配線板１０は、コア基板６（絶縁板６ａ）を貫通する貫通孔である部品収容部６０と、この部品収容部６０に収容された内蔵部品５と、コア基板６の表面に絶縁樹脂層８と導体層９とを交互に積層してなる積層体１０ａとを含む。内蔵部品５と導体層９とは、ビアホール７により電気的に接続している。また、積層体１０ａの表裏面および各側面にはめっき部３１が設けられている。

コア基板６は、絶縁板６ａをドリル加工またはレーザ加工などにより貫通孔を設け、部品収容部６０を形成し、この部品収容部６０に内蔵部品５を収容したものである。

絶縁板６ａは、絶縁性を有する素材で形成されていれば特に限定されない。このような絶縁性を有する素材としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂などの有機樹脂などが挙げられる。これらの有機樹脂は２種以上を混合して用いてもよい。絶縁板６ａとして有機樹脂を使用する場合、有機樹脂に補強材を配合して使用するのが好ましい。補強材としては、例えば、ガラス繊維、ガラス不織布、アラミド不織布、アラミド繊維、ポリエステル繊維などが挙げられる。これらの補強材は２種以上を併用してもよい。絶縁板６ａは、好ましくはガラス繊維やガラス不織布などのガラス材入り有機樹脂から形成される。さらに、絶縁板１には、シリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、ガラス、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機充填材が含まれていてもよい。絶縁板６ａの厚みは特に限定されない。

絶縁板６ａには、少なくとも一方の面に配線パターン（図示せず）が形成されていてもよい。また、コア基板６の表裏面を電気的に接続するビアホール（図示せず）が形成されていてもよい。

部品収容部６０は、コア基板６にドリル加工やレーザ加工などで貫通孔を設けて形成される。内蔵部品５はこの部品収容部６０に嵌め込まれるか、あるいは隙間を開けて収容される。部品収容部６０の内壁面と内蔵部品５との間に隙間がある場合、この隙間に充填材６１が充填され、硬化して内蔵部品５を固定する。この充填材６１は特に限定されないが、例えば、絶縁性樹脂であるのがよい。

内蔵部品５は、例えば、アンテナスイッチなどが挙げられる。このアンテナスイッチとしては、電磁波の影響を受けやすく、且つ複雑な電磁相互作用でノイズ源ともなる複数の周波数に対応した携帯電話用あるいはWi-Fi用アンテナスイッチなどが挙げられる。

コア基板６の表面には、絶縁樹脂層８が積層されている。絶縁樹脂層８を形成する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、フェノール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ケイ素樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は２種以上を混合してもよい。絶縁樹脂層８を形成する樹脂には、上述の補強材や無機充填材、フェノール樹脂やメタクリル樹脂からなる有機充填材が含まれていてもよい。

この絶縁樹脂層８には、その表面から内蔵部品５まで貫通するビアホール７が形成されている。ビアホール７は、縁樹脂層８の表面に形成される導体層９と内蔵部品５とを電気的に接続している。絶縁樹脂層８の表面に形成されている導体層９は、エッチングなどによって形成される。絶縁樹脂層８と導体層９とは、コア基板６の表面に交互に積層され、積層体１０ａを形成する。
なお、図３に示す印刷配線板１０では、絶縁樹脂層８および導体層９は、コア基板２の上下面にそれぞれ２層積層されているが、これに限定されない。例えば、絶縁樹脂層８および導体層９を交互に積層させて多層のビルドアップ層としてもよい。

（別の実施形態）
本開示の別の実施形態を図４に基づいて説明する。図４に示すように、モジュール印刷配線板１０１は、印刷配線板１１がスリット２０および四隅のビア７１を挟んで複数配列されたものである。なお、先述したモジュール印刷配線板１００および印刷配線板１０と同じ部材には同符号を付して説明は省略する。

ビア７１は、モジュール印刷配線板１０１の表裏面を貫通する貫通孔であり、その内壁面にめっき部３２が形成される。このビア７１は、スリット２０の両端部と非接続状態で設けられる。ビア７１は、２つ以上の印刷配線板１１同士の各角部に跨るよう設けてもよい。また、ビア７１に形成されるめっき部３２は、スリット２０のめっき部３１と同じ材質であってもよい。

図５（ａ）および（ｂ）は、図４に示すＱ領域で切断された印刷配線板１１の斜視図および側面図である。図５（ａ）に示すように、スリット２０をガイドとしてモジュール印刷配線板１０１を切断したとき、ビア７１も切断されて、印刷配線板１１の四隅に配置されるコーナービア７２となる。このコーナービア７２は内壁面にめっき部３２を有する。また、コーナービア７２の弧の長さは、ビア７１の円周の１／４程の大きさであるのがよい。
印刷配線板１１の側面のコーナービア７２とめっき部３１との間には、非めっき部４２が設けられる（図５（ｂ））。この非めっき部４２の幅は、図４に示すビア７１とスリット２０との間隙に相当する。

印刷配線板１１は非めっき部４２を除き、側面および表裏面にはめっき部３１が形成され、且つコーナービア７２の内壁面にはめっき部３２が形成される。そのため、印刷配線板１１は、印刷配線板１０と比べ、より広い面積をめっきで覆うことができる。

（さらに別の実施形態）
本開示のさらに別の実施形態を図６に基づいて説明する。図６に示すように、モジュール印刷配線板１０２は、印刷配線板１２がビア７３を挟んで複数配列されたものである。印刷配線板１２間の側面には、ビア７３が間隙を空けて形成される。このビア７３はモジュール印刷配線板１０２の表裏面を貫通する貫通孔であり、その内壁面にめっき部３３が形成される。このビア７３は、印刷配線板１２をモジュール印刷配線板１０２から切り離す際のガイドとなり、例えば、ビア７３が略半円状となるようにビア７３の中心点で切断してもよい。

図７（ａ）および（ｂ）は、図６に示すＲ領域で切断された印刷配線板１２の斜視図および側面図である。図７（ａ）に示すように、印刷配線板１２は側面に、内壁面にめっき部３３が形成された略半円状のビア７３を有する。このとき、側面におけるビア７３の間隙には非めっき部４３が形成される。そのため、ビア７３の数を増やすか、あるいは径を可能な限り大きくして配列し、ビア７３同士の距離を狭めると、非めっき部４３の幅も小さくなり、印刷配線板１２の電磁波の漏れを抑制し、且つ外部からの電磁波の侵入を防ぐことができる。
なお、ビア７３は、モジュール印刷配線板１０１のビア７１のように、各角部に設けてもよい。

次に、図２，５，７に示す印刷配線板１０、印刷配線板１１および印刷配線板１２を用いて電界強度のシミュレーションを行った。実際のモジュール印刷配線板を模すため、外形寸法は２．５ｍｍ×２．１ｍｍとした。その結果を図８に示す。モジュール印刷配線板の場合、外形寸法の縦横は大きくても１０ｍｍ強である。
図８に示すグラフは、印刷配線板１０（端面シールド基板と表記）、印刷配線板１１（端面＋ビアシールド基板と表記）および印刷配線板１２（ビアシールド基板と表記）の基板をそれぞれＸ軸およびＺ軸を中心に回転させた時、それぞれの印刷配線板の中心（内蔵部品５）から５０ｍｍ地点で観測した電界強度の最大値を示している。なお、図５の印刷配線板１１は、非めっき部４２の幅を２５μｍと２００μｍとしたものをそれぞれ用意した。また、シールドなしとは、めっき処理をしていない基板を指す。

図８によれば、四隅にコーナービア７２を配置し、各非めっき部４２の幅を２５μｍとした印刷配線板１１が最も電磁波の漏れを抑制し、且つ外部からの電磁波の侵入を防ぐことができた。これは、スリット２０のめっき部３１以外に、コーナービア７２のめっき部３２を設けて、印刷配線板における非めっき部の幅（面積）を狭めたことによるものである。

次に、図２の印刷配線板１０で非めっき部４１の幅が２００μｍとしたものと、図５の印刷配線板１１で各非めっき部４２の幅を２５μｍ〜４００μｍとしたものとを用意し、他は図８と同じ条件を用いて電界強度のシミュレーションを行った。その結果を図９に示す。

図９に示すように、印刷配線板１１の非めっき部４２の幅が、印刷配線板１０の非めっき部４１の幅よりも大きくなると、電界強度は強くなる。反対に、印刷配線板１１の非めっき部４２が、印刷配線板１０の非めっき部４１の幅より狭くなると、電界強度は弱くなることがわかる。また、非めっき部の幅が２００μｍの場合、印刷配線板１０および印刷配線板１１の電界強度は同程度になる。

図９によれば、印刷配線板１１の非めっき部４２の幅は１００μｍ以下であるのがよいことがわかる。
また、印刷配線板１１の非めっき部４２の幅を５０μｍ以下にしても、電界強度を弱める効果はほとんど変わらない。そのため、印刷配線板からの電磁波の漏れを抑制するには、非めっき部の隙間の目標寸法を５０μｍにしてもよいことがわかる。

なお、めっき処理していない基板の電界強度を基準に、非めっき部の幅（ｘ）とした場合の電界強度（ｙ）は、下記関係式で近似できる。よって、非めっき部の幅は、必要な電界強度に応じて、下記関係式を満足するように適宜選択すれば良い。表１にシミュレーション結果と式１の結果比較を示す。
式１：ｙ＝((1.5ｅ-07ｘ³)−(1ｅ-05ｘ²)＋(2.5ｅ-04ｘ)＋0.0034)／170
式１の適用範囲 ： ５０μｍ≦ｘ≦４００μｍ

次に、図１０および１１を用いて、本開示のモジュール印刷配線板の製造方法の一実施形態を説明する。なお、各部材の説明は上述した通りであるので省略する。

本開示のモジュール印刷配線板の製造方法は、例えば、次のように製造される。まず、絶縁板を貫通させて部品収容部を形成し、部品収容部に内蔵部品を収容してコア基板を形成する。次に、コア基板の表面に絶縁樹脂層と導体層とを交互に積層し、積層体を形成する。次に、積層体の表裏面を貫通し、内蔵部品を囲うようにスリットを設け、スリットの内壁面にめっき部を設ける。以下、詳細に説明する。

まず、図１０（ａ）に示すように、内蔵部品５を収容するための部品収容部６０を絶縁板６ａにドリル加工やレーザ加工などで形成する。

次に、部品収容部６０を形成した絶縁板６ａの下面に粘着剤層を有したＰＥＴフィルム６２を貼り付けた後、アンテナスイッチなどの内蔵部品５を部品収容部６０内に収容する。内蔵部品５の高さは特に限定されないが、絶縁板６ａの表層以下であるよい。
この時、図１０（ｂ）に示すように、部品収容部６０と内蔵部品５との間に隙間６５が生じる場合、ＰＥＴフィルム６２を貼り付けることによって、部品収容部６０内から内蔵部品５を落下させないようにすることができる。このＰＥＴフィルム６２の代わりに、繰り返し使用できるＭａｇｉＣａｒｒｉｅｒ（株式会社京写製）、ｆｌｅｘ Ｃａｒｒｉｅｒ（株式会社ユー・エム・アイ製）などを使用してもよい。

次に、部品収容部６０に収容した内蔵部品５の周辺部と部品収容部６０の内壁面（内周面）との間隙部分に、絶縁性樹脂などの充填材６１を充填し、硬化させる。充填材６１を充填する方法としては、例えば、スクリーン印刷、スプレー、ディスペンサなどの方法で実施される。充填後、充填材６１が熱硬化樹脂であれば高温槽で熱硬化させ、紫外線硬化型樹脂であれば紫外線照射によって硬化させる。なお、充填材６１の高さは絶縁板６ａの表層と同じであるのがよい。そのため、はみ出した部分の充填材６１は切削や研磨などで除去する。
充填材６１が硬化した後、ＰＥＴフィルム６２を絶縁板６ａから剥離させると、図１０（ｃ）に示すようにコア基板６が形成される。

次に、図１０（ｄ）に示すように、コア基板６の表面に絶縁樹脂層８を積層した後、絶縁樹脂層８の表層から内蔵部品５まで貫通するビアホール下穴７ａを形成する。このビアホール下穴７ａはレーザ加工などによって形成され、必要に応じてデスミア処理や粗面化処理が行われる。

次に、図１０（ｅ）に示すように、絶縁樹脂層８の表層に、銅めっき９０により導体層９を形成すると共に、ビアホール下穴７ａを銅めっき９０で埋めてビアホール７を得る。

次に、図１１（ｆ）に示すように、絶縁樹脂層８および導体層９を交互に積層して、任意の層数の積層体１ａを得る。この後、さらにビアホール７を形成してもよい（図１１（ｇ））。

次に、図１２（ｈ）に示すように、積層体１ａ表裏面を貫通し、且つ内蔵部品５を囲うように、長穴状のスリット２をドリル加工やレーザ加工などで設ける。このスリット２は互いに非接続状態であるのがよい。

最後に、図１２（ｉ）に示すように、スリット２の内壁面と、積層体１ａの表裏面とをめっき処理してめっき部３を設ければ、モジュール印刷配線板１１０が完成する。
この後、モジュール印刷配線板１１０から印刷配線板１を切り出すときは、スリット２をガイドとして、例えばＢ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線で切断すれば、内蔵部品５を備え、且つ側面にめっき部３を備えた印刷配線板１を容易に切り出すことができる。
スリット２以外の箇所は、モジュール印刷配線板１１０を切断して印刷配線板１を形成する時にめっき処理されず、非めっき部となる。この非めっき部が少ない程、印刷配線板１の電磁波の漏れを抑制し、且つ外部の電磁波から保護することができるため、スリット２の形成と同時に、貫通孔であるビア（図示せず）を併設し、このビアの内壁面にもめっき部を設けてもよい。

以上、詳細に説明したように、本開示によれば、内蔵部品を収容した印刷配線板を複数個配列して形成されるモジュール印刷配線板において、印刷配線板の側面にめっき部を設けた。そのため、側面にめっき部を設けない従来のモジュール印刷配線板と比べて、モジュール印刷配線板の内部の内蔵部品からの電磁波の漏れを抑制し、且つ外部の電磁波からモジュール印刷配線板の内蔵部品を保護することができる。
また、より好ましくは、スリットで囲う四隅に、スリットと非接続状態で、且つ内壁面がめっき部であるコーナービアを設けて、非めっき部の幅を１００μｍ以下にすれば、電磁波の漏れおよび侵入をより改善することができる。

１，１０，１１，１２ 印刷配線板
１ａ，１０ａ 積層体
２，２０ スリット
３，３１，３２，３３ めっき部
４１，４２，４３ 非めっき部
５ 内蔵部品
６ コア基板
６ａ 絶縁板
６０ 部品収容部
６１ 充填材
６２ ＰＥＴフィルム
６５ 隙間
７ ビアホール
７ａ ビアホール下穴
７１ ビア
７２ コーナービア
７３ ビア
８ 絶縁樹脂層
９ 導体層
９０ 銅めっき
１００，１０１，１０２，１１０ モジュール印刷配線板
Ｐ，Ｑ，Ｒ 領域
Ｌ レーザ

Claims (8)

1. コア基板を貫通する貫通孔である部品収容部と、
   前記部品収容部に収容された内蔵部品と、
   前記コア基板の表面に絶縁樹脂層と導体層とを交互に積層した積層体と、
   前記積層体の表裏面を貫通し、前記内蔵部品を囲うように設けたスリットと、
   前記スリットの内壁面に設けためっき部と、を含むことを特徴とするモジュール印刷配線板。
2. 前記スリットで囲う四隅に、スリットと非接続状態で、且つ内壁面がめっき部であるコーナービアを設ける請求項１に記載のモジュール印刷配線板。
3. 前記コーナービアの内壁面のめっき部と、前記スリットの内壁面のめっき部との間隙が１００μｍ以下である請求項２に記載のモジュール印刷配線板。
4. 前記コーナービアの内壁面のめっき部と、前記スリットの内壁面のめっき部との間隙ｘが５０μｍ≦ｘ≦４００μｍの場合、めっき処理していない基板の電界強度のｙ倍である請求項２に記載のモジュール印刷配線板。
   ｙ＝((１．５ｅ-07ｘ³)−(１ｅ-05ｘ²)＋(２．５ｅ-04ｘ)＋０．００３４)／１７０
5. 前記めっき部が積層体の表裏面の少なくとも一方に形成される請求項１〜４のいずれかに記載のモジュール印刷配線板。
6. 前記内蔵部品がアンテナスイッチである請求項１〜５のいずれかに記載のモジュール印刷配線板。
7. コア基板を貫通させて部品収容部を形成し、
   前記部品収容部に内蔵部品を収容し、
   前記コア基板の表面に絶縁樹脂層と導体層とを交互に積層して積層体を形成し、
   前記積層体の表裏面を貫通し、前記内蔵部品を囲うようにスリットを設け、
   前記スリットの内壁面をめっき処理してめっき部を設けたことを特徴とするモジュール印刷配線板の製造方法。
8. 前記部品収容部に前記内蔵部品を収容した後、前記部品収容部内に絶縁性樹脂を充填して硬化させ、部品を固定する請求項７に記載のモジュール印刷配線板の製造方法。

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