JP5659234B2 - 部品内蔵基板 - Google Patents

Description

本発明は、電気部品あるいは電子部品を絶縁基材内に埋設させた部品内蔵基板に関するものである。

部品内蔵基板が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の部品内蔵基板は、絶縁基材と、この両面に形成された導体回路と、電子部品とを備えたものである。この電子部品は、絶縁基材の中に埋設され、その端子部が基板側に設けられた接続端子部と接続して導体回路に接続している内蔵部品である。この部品内蔵基板の接続端子と接続させるための接続端子部が、ソルダレジスト層を用いて形成されている例が特許文献１には記載されている。

しかしながら、ソルダレジスト層は、スクリーン印刷後に露光、現像、紫外線硬化又は熱硬化で形成されている。このため、隣り合う内蔵部品間にソルダレジスト層が形成されていると、内蔵部品間隔を狭めることが困難である。すなわち、基板表面に対する部品の高密度化を図ることが困難である。また、特許文献１のように転写法で基板を作製する場合、導体パターンは電子部品との接続部より大きく設計されるため、配線の高密度化も図ることが困難である。

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って、内蔵部品同士の間隔を狭めて配置することができ、したがって部品の高密度化（部品の実装密度の向上）を図り、さらには配線の高密度化も図ることができる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、板形状に形成された樹脂製の絶縁 基材と、該絶縁基材内に埋設された複数の電子又は電気的な部品と、該部品が接合材を介して一方の面に実装され、前記一方の面及び周側面が前記絶縁 基材に覆われた金からなる板状の導電パッドと、該導電パッドの他方の面に形成され、前記他方の面の外縁よりも内側に形成されている銅からなる導体パターンと、を備え、前記導電パッドは、前記部品に設けられた複数の接続端子に対し前記接合材を介して電気的に接続され、前記導体パターンの形成時におけるエッチングレジストとして機能することを特徴とする部品内蔵基板を提供する。

好ましくは、前記導体パターンは、前記他方の面の一部を露出させて形成されていることを特徴としている。

また、好ましくは、各接続端子に接続されたそれぞれの前記導電パッドでパッドユニットが形成され、隣り合う前記パッドユニット間には前記絶縁基材のみが介在していることを特徴としている。
また、好ましくは、前記接続端子は前記部品の両端部に設けられ、前記パッドユニットはパッド対として前記導電パッドが対向して配設されていることを特徴としている。

さらに好ましくは、前記パッド対を形成する前記導電パッド間に前記部品と前記絶縁基材の表面との間隔を保持するためのスペーサが設けられていることを特徴としている。
また、前記接合材は半田であり、前記スペーサはソルダレジストであることを特徴としている。

本発明の部品内蔵基板は、絶縁基材と、複数の部品と、導電パッドと、導体パターンとを備え、導体パターンは導電パッドの他方の面であるパターン形成面の外縁より小さい範囲に形成される。したがって、導電パッドの外縁を越えて導体パターンが形成されることはなく、各部品間の間隔は導電パッドの大きさで決定される。これにより、導電パッド間の間隔を狭めて配置することができるので、部品の実装密度を向上させることができる。このとき、導体パターンが他方の面（パターン形成面）の外縁より小さい範囲、すなわち他方の面の一部を露出させて形成されていれば、確実に部品の実装密度を向上させることができる。

また、部品の接続端子にそれぞれ接続された導電パッドでパッド対を形成し、このパッド対間には絶縁基材のみが介在している。したがって、従来のようなソルダレジスト層が形成されていないので、パッド対間の間隔を狭めることができる。このため、部品の実装密度を向上させることができる。なお、パッド対を形成するのは抵抗やコンデンサ等の二端子部品の場合であり、接続端子がさらに多い場合の多端子部品（トランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩ等）の場合はそれぞれの接続端子に接続される導電パッドでパッドユニットを形成する。パッドユニットの場合でも、効果は同様である。

また、パッド対を形成する導電パッド間に部品と絶縁基材の表面との間隔を保持するためのスペーサを設けることで、部品の沈み込みを防止することができる。特に、接合材が半田である場合に有効である。スペーサはソルダレジストを用いることが好ましい。

本発明に係る部品内蔵基板の概略断面図である。 図１のＡ−Ａ視図である。 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を順番に示す概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の製造方法を順番に示す概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の製造方法を順番に示す概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の製造方法を順番に示す概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の製造方法を順番に示す概略図である。 本発明に係る部品内蔵基板の製造方法を順番に示す概略図である。

図１に示すように、本発明に係る部品内蔵基板１は、板形状の絶縁基材２を備えている。この絶縁基材２は、樹脂製であり、例えばプリプレグである。この絶縁基材２に電子又は電気的な部品３が埋設されている。この部品３は、絶縁基材２内に複数埋設されている。絶縁基材２内には、さらに板状の導電パッド４が埋設されている。具体的には、導電パッド４の一方の面（部品実装面４ａ）及び周側面が絶縁基材２に覆われ、他方の面は絶縁基材２の表面と面一に形成されている。すなわち、導電パッド４の他方の面（後述するパターン形成面４ｂ）は絶縁基材２から露出している。導電パッドは、例えば金めっきパッドである。

上述した部品３は、この導電パッド４の一方の面（部品実装面４ａ）に実装されている。具体的には、部品３の両端部にそれぞれ設けられた接続端子５に対応して導電パッド４がそれぞれ配置され、接合材６を介して電気的に接続されている。接合材６は、例えば半田や導電性の接着剤が用いられる。また、同一の部品３を実装しているそれぞれの導電パッド４（それぞれの接続端子５と接続される２個一組の導電パッド４）でパッド対８が形成されている。なお、図の例では抵抗やコンデンサ等の二端子部品を例にしているが、トランジスタやＩＣ、ＬＳＩ等の接続端子がさらに多い多端子部品の場合、パッド対８はパッドユニットとなる。具体的には、パッドユニットは３個以上の導電パッド４で構成される。

導電パット４の他方の面（パターン形成面４ｂ）には、導体パターン７が形成されている。図１及び図２の例では、パターン形成面４ｂの外縁よりも内側に導体パターン７が形成されている。このように、パターン形成面４ｂの外縁と同等又は外縁より小さい範囲に導体パターン７が形成されるので、導電パッド４の外縁を越えて導体パターン７が形成されることはない。このため、各部品３間の間隔、すなわちパッド対８間の間隔は導電パッド４の大きさで決定される。つまり、導体パターン７が導電パッド４からはみ出て形成されていないので、導電パッド４（実際にはパッド対８）間の間隔を狭めて配置することができる。これにより、部品３の製品基板に対する実装密度を向上させることができる。

このとき、図１や図２のように導体パターン７が他方の面（パターン形成面４ｂ）の外縁より小さい範囲、すなわち他方の面の一部を露出させて形成されていれば、確実に部品３の実装密度を向上させることができる。また、図２で示すように、部品３間に導体パターン７と接続される配線部９を設けても、部品３と配線部９との間隔を狭めることができ、やはり部品３の実装密度を向上させることができる。また、配線部９を設ける位置も可能な限り導電パッド４に近付けることができるので、配線の高密度化も図ることができる。

一方、隣り合うパッド対８の間には、絶縁基材２のみが介在している。すなわち、隣り合うパッド対８間には、従来のようなソルダレジスト層が形成されていない。このため、パッド対８間の間隔が狭められている。このような構造は、部品３の実装密度の向上に寄与している。また、パッド対８を形成している導電パッド４間、すなわち部品３の下側には、スペーサ１０が設けられている（図では一部の部品３にのみスペーサ１０を記載している）。このスペーサ１０は、部品３と絶縁基材２の表面との間隔を保持するためのものである。このスペーサ１０を設けることで、部品３の沈み込みを防止することができる。特に、接合材が半田である場合に有効である。スペーサ１０は、ソルダレジストを用いることが好ましい。このスペーサ１０の形状や高さを変更することで、部品の設置高さを制御することも可能である。

本発明に係る部品内蔵基板の製造方法の一例を図３〜図９に沿って以下に説明する。
まず、図３に示すように、支持板１１上に導電層１２を形成する。支持板１１は、例えばＳＵＳ板である。導電層２は、例えば銅めっき等からなる銅薄膜である。次に、図４に示すように、導電層１２上に上述した導電パッド４を載置する。導電パッド４が金めっきパッドである場合、この導電パッド４は、銅製のパッドにソフトエッチングを施し、その後、ニッケル厚１μｍ〜１０μｍ（好ましくは５μｍ）、金厚０．０１μｍ〜１μｍ（好ましくは０．０３μｍ）の金めっき処理を施して形成される。ソフトエッチングされることにより、導電パッド４の表面は表面粗さ（Ｒｚ）で表わすと０μｍ〜１．５μｍとなるので、平坦に形成される。なお、金めっきパッド７の表面を平坦化処理する方法として、マイクロエッチング又は酸洗浄又はプラズマエッチングを用いてもよい。

そして、図５に示すように、導電層１２の表面に粗面化処理を施し、粗面１２ａを形成する。この粗面化処理は、黒化還元処理やボンドフィルム処理やＣＺ処理を用い、導電層２の表面に対して銅表面をエッチングし、有機皮膜を形成することによって行われる。その表面粗さ（Ｒｚ）は、例えば０．１μｍ〜１０μｍである。ここで、ボンドフィルム処理とは、ＡＴＯＴＥＣＨ社製造の薬液による処理のことである。銅表面の粗面化と有機金属皮膜の形成による樹脂密着性を向上させるための処理である。また、ＣＺ処理とは、メック社製造の薬液による処理のことである。銅表面の粗面化及び樹脂密着性を向上させるためのものである。

そして、図６に示すように、導電パッド４の部品実装面４ａに接合材６を配置する。図では、接合材６が半田の例を示している。そして、図７に示すように、部品３の接続端子５と導電パッド４とを接合材６を介して電気的に接続する。図の例で具体的にいえば、リフローはんだ付けを行う。これにより、部品３が導電パッド４に実装される。このとき、上述した粗面１２ａは導電パッド４の側縁に接する位置まで形成されているので、導電パッド４を超えて半田が広がることを確実に防止できる。すなわち、粗面１２ａが半田の広がりを阻止する役割を果たす。したがって、従来用いていたようなソルダダムを形成する必要がない。ソルダダムが不要となったので、上述した隣り合うパッド対８間の間隔を狭めることができる。これにより、部品３を配置する間隔を狭めることができ、部品３の実装密度を向上させることができる。また、ソルダダムを形成するためのソルダレジスト形成工程が不要となるので、工程の短縮につながり、そのための材料も不要となるのでコストも削減できる。

そして、図８に示すように、部品３を絶縁基材２内に埋設する。具体的には、導電層１２と絶縁基材２との間に部品３を挟み込み、導電層１２と絶縁基材２とを互いに圧接する。その後、支持板１１を除去する。

そして、図９に示すように、導電パッド４のパターン形成面４ｂに導体パターン７を形成する。具体的には、導電層２の一部を除去して導体パターン７を形成する。この導体パターン７は、導電層１２にエッチング処理を施されて形成される。このとき、導電パッド４がエッチングレジストとなり、接合材６の露出を防止できる。さらには、実装された部品３の電気的な接続の信頼性が低下することも防止できる。この導体パターン７は、上述したように、パターン形成面４ｂの外縁と同等又はそれより小さい範囲に形成される。導体パターン７を形成すると同時に、配線部９を形成してもよい。このようにして、なお、図では基板の片面側のみに導体パターン７が形成された片面基板の例を示したが、両面基板としても当然適用できる。また、これらを組み合わせた多層基板としても当然適用できる。

１ 部品内蔵基板
２ 絶縁基材
３ 部品
４ 導電パッド
４ａ 部品実装面（一方の面）
４ｂ パターン形成面（他方の面）
５ 接続端子
６ 接合材
７ 導体パターン
８ パッド対
９ 配線部
１０ スペーサ
１１ 支持板
１２ 導電層
１２ａ 粗面

Claims (6)

1. 板形状に形成された樹脂製の絶縁基材と、
   該絶縁基材内に埋設された複数の電子又は電気的な部品と、
   該部品が接合材を介して一方の面に実装され、前記一方の面及び周側面が前記絶縁基材に覆われた金からなる板状の導電パッドと、
   該導電パッドの他方の面に形成され、前記他方の面の外縁より内側に形成されている銅からなる導体パターンと、
   前記導電パッドは、前記部品に設けられた複数の接続端子に対し前記接合材を介して電気的に接続され、前記導体パターンの形成時におけるエッチングレジストとして機能することを特徴とする部品内蔵基板。
2. 前記導体パターンは、前記他方の面の一部を露出させて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵基板。
3. 各接続端子に接続されたそれぞれの前記導電パッドでパッドユニットが形成され、
   隣り合う前記パッドユニット間には前記絶縁基材のみが介在していることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵基板。
4. 前記接続端子は前記部品の両端部に設けられ、前記パッドユニットはパッド対として前記導電パッドが対向して配設されていることを特徴とする請求項３に記載の部品内蔵基板。
5. 前記パッド対を形成する前記導電パッド間に前記部品と前記絶縁基材の表面との間隔を保持するためのスペーサが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の部品内蔵基板。
6. 前記接合材は半田であり、前記スペーサはソルダレジストであることを特徴とする請求項５に記載の部品内蔵基板。

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