JP6073339B2 - 部品内蔵基板の製造方法及びこれを用いた部品内蔵基板 - Google Patents

Description

本発明は、部品内蔵基板の製造方法及びこれを用いた部品内蔵基板に関する。

部品内蔵基板の製造方法としては、種々の方法がある（例えば特許文献１参照）。この方法は、銅箔上へディスペンサー又は印刷工法により接着層を形成し、その上に内蔵すべき部品を搭載し、接着層を硬化して部品を固定するものである。そして、積層プレスにより、部品を絶縁材内に埋め込み、外側から部品の端子に到達するようなビアをレーザ加工により形成する。そして、このビアにめっき加工を施して導通ビアとし、端子との電気的接続を図っている。

しかしながら、上述のような方法を用いると、接着層内部にボイド（空洞）が発生することがある。このボイドは、その後のリフロー工程で膨張したり、あるいは剥離の原因となったり、あるいはショートの原因となったりする。特に、部品が接着層と接する面に凹凸形状がある場合、ボイドの発生が顕著となる。このようなボイドが発生することにより、導通ビアの形成性や接続信頼性、あるいは絶縁性への影響が懸念されている。特に、複数の電極を有する能動部品を内蔵する基板の場合、ボイドの脱気工程を行ってもボイドを除去できないことが多い。電極間の位置に相当する基板表面には配線パターンが形成されることが多く、このような電極間にボイドが発生すると電極と配線パターンとの間でショートやマイグレーションを発生させるという問題もある。

特開２０１０−２７９１７号公報

本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、ボイドが発生しても絶縁性を確保することができる部品内蔵基板の製造方法及びこれを用いた部品内蔵基板を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明では、支持板上に形成された金属層に絶縁材料からなる接着層を形成する接着層形成工程と、前記接着層に電気又は電子的な部品を搭載する部品搭載工程とを含む部品内蔵基板の製造方法において、前記部品は部品本体と該部品本体から突出している端子とで形成されていて、前記接着層は前記金属層と接着される第１の接着体、及び前記端子と接着される第２の接着体からなり、前記第１の接着体は平面視で前記部品の外縁に略沿って形成され、前記第２の接着体は平面視で前記端子の外縁と同様あるいは外縁より小さい範囲に形成され、前記接着層形成工程にて、前記第１の接着体を硬化させた後、前記第２の接着体を前記第１の接着体上に形成することを特徴とする部品内蔵基板の製造方法を提供する。

好ましくは、前記接着層形成工程にて、前記第２の接着体は平面視で前記端子の外縁より小さく塗布形成される。

好ましくは、本発明の部品内蔵基板の製造方法は、前記部品搭載工程の後に行われ、前記部品に対して絶縁層となるべき絶縁材を積層して前記絶縁材内に前記部品を埋設する積層工程と、前記支持板を除去し、前記金属層及び前記接着層を貫通し前記端子まで到達するビアを形成するビア形成工程と、前記ビアの表面にめっきを析出させるめっき工程と、前記金属層を含む導体パターンを形成するパターン形成工程とをさらに備えている。

また、本発明では、部品内蔵基板であって、支持板上に形成された金属層と、絶縁材料からなり、前記金属層上に形成される接着層と、前記接着層に搭載され、部品本体と前記部品本体から突出している端子とで形成される電気又は電子的な部品と、を備え、前記接着層は、前記金属層と接着される第１の接着体、及び前記部品と接着される第２の接着体とを含み、前記第１の接着体は、平面視で前記部品の外縁に略沿って形成され、前記第２の接着体は、硬化した前記第１の接着体上に、平面視で前記端子の外縁と同等あるいは外縁より小さい範囲に形成されていることを特徴とする部品内蔵基板も提供する。

好ましくは、前記第２の接着体内にボイドが発生している。

本発明によれば、基板表面に導体パターンが形成されると、この導体パターンと第２の接着体との間に絶縁材料からなる第１の接着体が介されることになるので、第１の接着体の厚み分だけ導体パターンと第２の接着体との間には距離が生じる。これにより、導体パターンと第２の接着体との間には十分な絶縁特性及び絶縁劣化特性が得られる。すなわち、第２の接着体にボイドが発生したとしても、第１の接着体にて絶縁性は確保されているので、電極と配線パターンとの間でショートやマイグレーションが発生することを防止できる。第１の接着体は、平面視で部品の外縁に略沿って形成されるので、第２の接着体に発生したボイドの影響を確実に防ぐことができる。また、接着層形成工程で、第１の接着体は予め硬化させるので、第１の接着体にボイドが発生したまま次工程に進むことを防止でき、第１の接着体による絶縁性の効果を確実に得ることができる。

また、第２の接着体を平面視で端子の外縁と同等或いは外縁より小さく塗布すれば、少量の第２の接着体で部品搭載を行うことができるので、ボイドが発生しにくく、ショートやマイグレーションの問題もさらに低減できる。

本発明に係る部品内蔵基板の製造方法を順番に説明するための概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の製造方法を順番に説明するための概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の製造方法を順番に説明するための概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の製造方法を順番に説明するための概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の概略図である。 受動部品を搭載したときの概略平面図である。 能動部品を搭載したときの概略平面図である。 部品搭載工程にてボイドが発生した状態を示す概略図である。

本発明に係る部品内蔵基板の製造方法は、まず、図１から図３に示すように、接着層形成工程を行う。この工程は、まず、図１に示すように、例えば支持板１１上に金属層１２が形成されたものを用意する。なお、支持板１１は、プロセス条件にて必要とされる程度の剛性を有する。支持板１１は、支持機材として剛性のあるＳＵＳ（ステンレス）板又はアルミ板等で形成されている。金属層１２は例えば支持板１１がＳＵＳ板であれば所定厚さの銅箔を貼り付けたもの或いは銅めっき箔を析出させたものである。あるいは金属層１２は支持板１１がアルミ板であれば銅箔を貼り付けたものである。

そして、図２に示すように、金属層１２上に第１の接着体１０ａを例えばディスペンサーや印刷等で塗布する。すなわち、第１の接着体１０ａは金属層１２と接着される。そして、第１の接着体１０ａを硬化させた後、図３に示すように、第１の接着体１０ａ上に第２の接着体１０ｂを塗布する。この第２の接着体１０ｂも、ディスペンサーや印刷等で塗布される。この第１の接着体１０ａと第２の接着体１０ｂとで接着層１０が形成される。このように、支持板１１上に形成された金属層１２に絶縁材料からなる接着層１０を形成する工程が接着層形成工程である。

そして、図４に示すように、部品搭載工程を行う。この部品搭載工程は、接着層１０に電子又は電気的な部品３を搭載する工程である。搭載される部品３には能動部品や受動部品も含まれる。部品３は部品本体３ａとこの部品本体３ａから突出する端子３ｂを有している。なお、図４では受動部品を示している。接着体１０ｂは部品３の設置とともに拡がり端子３ｂだけでなく部品本体３aと接着される。すなわち、部品搭載工程では、端子３ｂを第２の接着体１０ｂの位置に合わせて部品３が搭載される。

そして、積層工程、ビア形成工程、めっき工程、パターン形成工程が行われる。これらの工程は図５にてまとめて説明する。積層工程は、部品３に対して絶縁層２となるべき絶縁材を積層して絶縁材内に部品３を埋設するためのものである。この工程は、部品３に対して金属層１２が配された側とは反対側にプリプレグ等の絶縁材をレイアップし、これを真空下で加熱しながらプレスして行う。このプレスは、例えば真空加圧式のプレス機を用いて行われる。なお、絶縁材は、熱膨張係数が部品３に近いものを使用すれば好ましい。

この後、ビア形成工程を行う。この工程は、まず支持板１１を除去する。これにより、絶縁層２の一方の面には金属層１２が露出される。なお、絶縁層２の他方の面には別の金属層が形成されている。そして、レーザ等を用いて孔あけを行い、ビア１３を形成する。具体的には、ビア１３は金属層１２から接着層１０を通って端子３ｂまで到達するように形成される。また、構造に応じて、各層間又は表裏の電気的な接続を得るため貫通導通孔または他の導通ビアをこの時点で形成してもよい。ビア形成後、デスミア処理が施され、ビア形成の際に残留している樹脂が除去される。この後、めっき処理（導通処理）を施し、ビア１３内にめっきを析出し導通ビア７を形成する。このめっき処理を行うのがめっき工程である。

そして、パターン形成工程を行う。この工程は、エッチング等を用いて絶縁層２の両面に導体パターン６を形成するものである。このような工程を経て得られた部品内蔵基板１は、図５に示すように、絶縁層２と部品３と、導体パターン６と、接着層１０と、導通ビア７とを備えている。絶縁層２は上述した絶縁材（プリプレグ等）が硬化したものであり、部品３は接着層１０を介して導体パターン６と接続されている。導体パターン６は絶縁層２の表面に形成されている。

以上により、基板表面に導体パターン６が形成されると、この導体パターン６と第２の接着体１０ｂとの間に絶縁材料からなる第１の接着体１０ａが介されることになるので、第１の接着体１０ａの厚み分だけ導体パターン６と第２の接着体１０ｂとの間には距離が生じる。これにより、導体パターン６と第２の接着体１０ｂとの間には十分な絶縁特性及び絶縁劣化特性が得られる。すなわち、上述した部品搭載工程で図８のように第２の接着体１０ｂにボイド１４が発生したとしても、第１の接着体１０ａにて絶縁性は確保されているので、端子３ｂ（電極）と配線パターン６との間でショートやマイグレーションが発生することを防止できる。第１の接着体１０ａによる絶縁特性を確実に確保するため、第１の接着体１０ａは３０μｍ程度の厚みを有していることが好ましい。

また、第１の接着体１０ａは、平面視で部品３の外縁に略沿って形成されるので、第２の接着体１０ｂに発生したボイド１４の影響を確実に防ぐことができる。すなわち、部品３の下側にてどのような位置にボイド１４が発生したとしても、部品３の下側全体を第１の接着体１０ａでカバーできていることになるので、導体パターン６と端子３ｂの絶縁性は保たれる。

また、接着層形成工程で、第１の接着体１０ａは予め硬化させるので、第１の接着体１０ａにボイドが発生したまま次工程に進むことを防止でき、第１の接着体１０ａによる絶縁性の効果を確実に得ることができる。

また、第２の接着体１０ｂの塗布は平面視で端子３ｂの外縁以内であればよいが、外縁より小さくすれば、少量の第２の接着体１０ｂで部品搭載を行うことができるので、ボイド１４が発生しにくく、ショートやマイグレーションの問題もさらに低減できる。最適な塗布寸法としては、端子がΦ２００μｍであれば第２の接着体１０ｂはΦ１５０μｍであり、端子がΦ４００μｍであれば第２の接着体１０ｂはΦ３５０μｍである。能動部品で端子が四角形の場合、１辺が２００μｍであれば第２の接着体１０ｂも四角形で１辺が１５０μｍである。なお、第２の接着体１０ｂの厚みは２０μｍ〜４０μｍである。

１ 部品内蔵基板
２ 絶縁層
３ 電気又は電子的な部品
３ａ 部品本体
３ｂ 端子
６ 導体パターン
７ 導通ビア
１０ 接着層
１０ａ 第１の接着体
１０ｂ 第２の接着体
１１ 支持板
１２ 金属層
１３ ビア
１４ ボイド

Claims (4)

1. 支持板上に形成された金属層に絶縁材料からなる接着層を形成する接着層形成工程と、
   前記接着層に電気又は電子的な部品を搭載する部品搭載工程と
   を含む部品内蔵基板の製造方法において、
   前記部品は部品本体と該部品本体から突出している端子とで形成されていて、
   前記接着層は前記金属層と接着される第１の接着体、及び前記部品と接着される第２の接着体からなり、
   前記第１の接着体は平面視で前記部品の外縁に略沿って形成され、
   前記第２の接着体は平面視で前記端子の外縁と同等あるいは外縁より小さい範囲に塗布形成され、
   前記接着層形成工程にて、前記第１の接着体を硬化させた後、前記第２の接着体を前記第１の接着体上に形成することを特徴とする部品内蔵基板の製造方法。
2. 前記接着層形成工程にて、前記第２の接着体は平面視で前記端子の外縁より小さく塗布形成されることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵基板の製造方法。
3. 前記部品搭載工程の後に行われ、前記部品に対して絶縁層となるべき絶縁材を積層して前記絶縁材内に前記部品を埋設する積層工程と、
   前記支持板を除去し、前記金属層及び前記接着層を貫通し前記端子まで到達するビアを形成するビア形成工程と、
   前記ビアの表面にめっきを析出させるめっき工程と、
   前記金属層を含む導体パターンを形成するパターン形成工程と
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵基板の製造方法。
4. 部品内蔵基板であって、
   支持板上に形成された金属層と、
   絶縁材料からなり、前記金属層上に形成される接着層と、
   前記接着層に搭載され、部品本体と前記部品本体から突出している端子とで形成される電気又は電子的な部品と、を備え、
   前記接着層は、前記金属層と接着される第１の接着体、及び前記部品と接着される第２の接着体とを含み、
   前記第１の接着体は、平面視で前記部品の外縁に略沿って形成され、
   前記第２の接着体は、硬化した前記第１の接着体上に、平面視で前記端子の外縁と同等あるいは外縁より小さい範囲に形成されていることを特徴とする部品内蔵基板。
   

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