JP2003086949A - プリント基板の製造方法およびその製造方法によって形成されるプリント基板 - Google Patents

プリント基板の製造方法およびその製造方法によって形成されるプリント基板

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JP2003086949A JP2002062394A JP2002062394A JP2003086949A JP 2003086949 A JP2003086949 A JP 2003086949A JP 2002062394 A JP2002062394 A JP 2002062394A JP 2002062394 A JP2002062394 A JP 2002062394A JP 2003086949 A JP2003086949 A JP 2003086949A
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  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内蔵する電気素子の位置決めを行なうことが
容易なプリント基板の製造方法およびこの方法によって
形成されるプリント基板を提供すること。 【解決手段】 片面導体パターンフィルム21、31の
電気素子41が内蔵される位置に対応して電気素子41
の外形と略同一寸法の貫通孔35を形成し、これらのパ
ターンフィルム21、31を積層するとともに貫通孔3
5内に電気素子41配置した((e)に図示)後、両面
から加熱プレスしてプリント基板100を得る((f)
に図示)。このとき、電気素子41の電極42は導体パ
ターン22と電気的接続されるとともに、各パターンフ
ィルム21、31の基材である熱可塑性樹脂からなる樹
脂フィルム23は相互に熱融着しながら塑性変形し電気
素子41を封止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁基材内に電気
素子が内蔵されたプリント基板の製造方法およびその製
造方法によって形成されるプリント基板に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、電気素子の高密度実装化に対
応して電気素子を絶縁基材中に内蔵したプリント基板が
知られている。
【0003】例えば特開平11−312868号公報に
開示された技術がある。この技術は、ビアや導体パター
ンが形成されたBステージ状態の熱硬化性樹脂を含む複
数の絶縁層(絶縁基材となる樹脂フィルム)を作製した
後、これらの絶縁層間に、例えば樹脂封止された電気素
子を搭載した樹脂フィルムを挟持して積層し、加圧して
一体化する。その後、この積層体を加熱して絶縁層を硬
化させ電気素子を内蔵したプリント基板を製造するもの
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、絶縁層間に電気素子を搭載した樹脂フィ
ルムを挟持して積層するため、絶縁基材に対し電気素子
の位置決めが行ない難いという問題がある。絶縁基材内
において電気素子の位置ずれが発生すると、電気素子と
ビアとの接続不良という不具合を引き起こす場合があ
る。
【0005】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
絶縁基材に対する電気素子の位置決めを行なうことが容
易なプリント基板の製造方法およびその製造方法によっ
て形成されるプリント基板を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明のプリント基板の製造方法で
は、絶縁基材(39)となる樹脂フィルム(23)を積
層する積層工程と、樹脂フィルム(23)の間に電気素
子(41)を配置する配置工程と、積層工程および配置
工程後に、積層した樹脂フィルム(23)の積層体を両
面から加圧しつつ加熱することにより、各樹脂フィルム
(23)相互の接着を行なう接着工程とを備え、電気素
子(41)を内蔵するプリント基板の製造方法におい
て、積層工程を行なう前に、電気素子(41)を配置す
る位置に対応して、樹脂フィルム(23)に電気素子
(41)の外形と略同一寸法の貫通孔(35)を形成す
る孔形成工程を有し、配置工程では、電気素子(41)
を貫通孔(35)内に挿設することを特徴としている。
【0007】これによると、電気素子(41)は、樹脂
フィルム(23)に形成された電気素子(41)の外形
と略同一寸法の貫通孔(35)により位置決め保持され
る。従って、絶縁基材(39)に対する電気素子(4
1)の位置決めが容易である。
【0008】また、請求項2に記載の発明のプリント基
板の製造方法では、電気素子(41)の厚さが樹脂フィ
ルム(23)の厚さより厚い場合には、孔形成工程にお
いて、貫通孔(35)内に挿設される電気素子(41)
の厚さに応じて、複数の樹脂フィルム(23)の同じ位
置に貫通孔(35)を形成することを特徴としている。
【0009】これによると、1枚の樹脂フィルム(2
3)の厚さより厚い電気素子(41)であっても容易に
位置決めすることができる。
【0010】また、請求項3に記載の発明のプリント基
板の製造方法では、同じ位置に貫通孔(35)を形成す
る樹脂フィルム(23)の厚さの総和は、貫通孔(3
5)内に挿設される電気素子(41)の厚さに対し略同
等以下であることを特徴としている。
【0011】これによると、プリント基板(100)に
内蔵した電気素子(41)上下方向(樹脂フィルム等の
積層方向)の絶縁基材(39)との界面(41a)にお
いて、電気素子(41)と絶縁基材(39)との剥離が
発生し難い。
【0012】また、請求項4に記載の発明のプリント基
板の製造方法では、電気素子(41)には、樹脂フィル
ム(23)の積層方向に電極(42)が形成され、樹脂
フィルム(23)には、積層工程を行なう前に、貫通孔
(35)に挿設される電気素子(41)の電極(42)
の位置に対応して、接続材料(50)が充填されるとと
もに導体パターン(22)を底部とする有底ビアホール
(24)が形成され、接着工程において加圧しつつ加熱
することにより、接続材料(50)を介して、電気素子
(41)の電極(42)と導体パターン(22)とを電
気的に接続することを特徴としている。
【0013】これによると、接着工程で加圧しつつ加熱
することによって絶縁基材(39)となる各樹脂フィル
ム(23)相互の接着を行ない基板(100)を形成す
るときに、内蔵される電気素子(41)と導体パターン
(22)との電気的接続を行なうことができる。従っ
て、内蔵される電気素子(41)と導体パターン(2
2)との電気的接続を接着工程前に行なう必要がないの
で、製造工程をシンプルにすることができる。
【0014】また、請求項5に記載の発明のプリント基
板の製造方法では、樹脂フィルム(23)には、積層工
程を行なう前に、導体パターン(22)が形成され、配
置工程を行う前に、導体パターン(22)と電気素子
(41)の電極(42)とを電気的に接続することを特
徴としている。
【0015】これによると、配置工程を行なう前に、導
体パターン(22)と電気素子(41)の電極(42)
とが電気的に接続した樹脂フィルム(23)を得ること
ができる。従って、電気素子(41)の電極(42)と
接続した導体パターン(22)を利用して電気素子(4
1)の検査を容易に行なうことができる。
【0016】また、請求項6に記載の発明のプリント基
板の製造方法のように、電気素子(41)には、樹脂フ
ィルム(23)の積層方向に電極(42)が形成され、
樹脂フィルム(23)には、積層工程を行なう前に、貫
通孔(35)に挿設される電気素子(41)の電極(4
2)の位置に対応して、接続材料(50)が充填される
とともに導体パターン(22)を底部とする有底ビアホ
ール(24)が形成され、配置工程を行う前に、接続材
料(50)を介して、電気素子(41)の電極(42)
と導体パターン(22)とを電気的に接続することがで
きる。
【0017】また、請求項7に記載の発明のプリント基
板の製造方法のように、電気素子(41a)には、樹脂
フィルム(23)の積層方向に電極(42a)が形成さ
れ、樹脂フィルム(23)には、積層工程を行なう前
に、貫通孔(35)に挿設される電気素子(41a)の
電極(42a)の位置に対応して、導体パターン(2
2)がランド部(22a)として形成され、配置工程を
行う前に、電気素子(41a)の電極(42a)と導体
パターン(22)のランド部(22a)とを電気的に接
続することができる。
【0018】また、請求項8に記載の発明のプリント基
板の製造方法のように、電気素子(41a)には、樹脂
フィルム(23)の積層方向に電極(42a)が形成さ
れ、樹脂フィルム(23)には、積層工程を行なう前
に、導体パターン(22)がランド部(22a)として
形成され、配置工程を行う前に、電気素子(41a)の
電極(42a)と導体パターン(22)のランド部(2
2a)とを電気的にワイヤボンド接続することができ
る。
【0019】また、請求項9に記載の発明のプリント基
板の製造方法では、積層される樹脂フィルム(23)
は、熱可塑性樹脂からなることを特徴としている。
【0020】これによると、接着工程において加圧しつ
つ加熱するときに、電気素子(41)が挿設された貫通
孔(35)方向に樹脂フィルム(23)を塑性変形さ
せ、電気素子(41)を容易に封止することができる。
【0021】また、請求項10に記載の発明のプリント
基板の製造方法では、積層される樹脂フィルム(23)
は、同一の材料からなることを特徴としている。
【0022】これによると、各樹脂フィルム(23)相
互を接着し易い。従って、各樹脂フィルム(23)間を
確実に接着した絶縁基材を備えるプリント基板を得るこ
とができる。
【0023】また、請求項11に記載の発明のプリント
基板の製造方法では、樹脂フィルム(23)は、接着工
程の加熱温度において、弾性率が1〜1000MPaで
あることを特徴としている。
【0024】これによると、接着工程において、樹脂フ
ィルム(23)の弾性率を1〜1000MPaと充分に
低下させた状態で加圧することにより各樹脂フィルム
(23)相互を確実に接着することができる。また、電
気素子(41)が挿設された貫通孔(35)方向に樹脂
フィルム(23)を容易に塑性変形させ、電気素子(4
1)を確実に封止することができる。
【0025】また、請求項12に記載の発明のプリント
基板の製造方法では、積層された樹脂フィルム(23)
において、最も外側に位置する前記樹脂フィルム(2
3)の外側面に金属ベース部材(46)を形成するベー
ス部材形成工程を備えることを特徴としている。
【0026】これによると、最外面に金属ベース部材
(46)を備えるプリント基板(100)を得ることが
できる。例えば、プリント基板からの放熱等を目的とし
てプリント基板の表面に金属ベース部材を設ける必要が
ある場合には、金属ベース部材を設けた部分には電気素
子を表面に実装することができず、実装可能な面積が減
少する。従って、高密度実装化に対応するために電気素
子(41)を内蔵するとともに、最外面に金属ベース部
材(46)を備えるプリント基板が得られる効果は大き
い。
【0027】また、請求項13に記載の発明のプリント
基板の製造方法では、積層工程およびベース部材形成工
程後に、樹脂フィルム(23)と金属ベース部材(4
6)との積層体を両面から加圧しつつ加熱することによ
り、各樹脂フィルム(23)および金属ベース部材(4
6)相互の接着を行なうことを特徴としている。
【0028】これによると、各樹脂フィルム(23)お
よび金属ベース部材(46)の接着を一括して行なうこ
とができる。従って、金属ベース部材(46)を備える
プリント基板(100)であっても、製造工程をシンプ
ルにすることができる。
【0029】また、請求項1〜4、請求項1ないし請求
項4における請求項9、および請求項10に記載のプリ
ント基板の製造方法によって、請求項14に記載の発明
のように、同一の熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム
(23)を積層後加圧しつつ加熱して相互に接着した絶
縁基材(39)と、樹脂フィルム(23)に貫通孔(3
5)を設けることによって絶縁基材(39)中に形成さ
れた空間部(36)に配置されるとともに、樹脂フィル
ム(23)の積層方向に形成された電極(42)がビア
(24、51)を介して導体パターン(22)と接続し
た電気素子(41)とを備え、この電気素子(41)
は、加圧しつつ加熱されることにより空間部(36)方
向に押し出された樹脂フィルム(23)により封止さ
れ、電気素子(41)を絶縁基材(39)中に内蔵して
いることを特徴とするプリント基板(100)が形成で
きる。
【0030】これは、内蔵された電気素子(41)が、
各樹脂フィルム(23)相互が確実に接着して形成され
た絶縁基材(39)に対し位置決めされ導体パターン
(22)と確実に電気的接続されるとともに、絶縁基材
(39)中に確実に封止されたプリント基板(100)
である。
【0031】また、請求項1〜3、請求項5、請求項1
〜3ないし請求項5における請求項9、および請求項1
0に記載のプリント基板の製造方法によって、請求項1
5に記載の発明のように、同一の熱可塑性樹脂からなる
樹脂フィルム(23)を積層後加圧しつつ加熱して相互
に接着した絶縁基材(39)と、樹脂フィルム(23)
に貫通孔(35)を設けることによって絶縁基材(3
9)中に形成された空間部(36)に配置されるととも
に、電極(42)が導体パターン(22)と接続した電
気素子(41)とを備え、この電気素子(41)は、加
圧しつつ加熱されることにより空間部(36)方向に押
し出された樹脂フィルム(23)により封止され、電気
素子(41)を絶縁基材(39)中に内蔵していること
を特徴とするプリント基板が形成できる。
【0032】これは、内蔵された電気素子(41)が、
各樹脂フィルム(23)相互が確実に接着して形成され
た絶縁基材(39)に対し位置決めされ導体パターン
(22)と確実に電気的接続されるとともに、絶縁基材
(39)中に確実に封止されたプリント基板(100)
である。
【0033】また、請求項16に記載の発明のプリント
基板では、樹脂フィルム(23)は、加圧しつつ加熱さ
れるときの加熱温度において、弾性率が1〜1000M
Paであることを特徴としている。
【0034】これによると、加圧しつつ加熱するとき
に、樹脂フィルム(23)の弾性率を1〜1000MP
aと充分に低下させた状態で加圧することにより各樹脂
フィルム(23)相互を確実に接着した絶縁基材(3
9)となる。また、電気素子(41)が配置された空間
部(36)方向に樹脂フィルム(23)を容易に塑性変
形させ、押し出された樹脂フィルム(23)により、電
気素子(41)は確実に封止される。
【0035】また、請求項17に記載の発明のプリント
基板では、絶縁基材(39)の表面に金属ベース部材
(46)が接着されていることを特徴としている。
【0036】例えば、プリント基板からの放熱等を目的
としてプリント基板の表面に金属ベース部材を設ける必
要がある場合には、金属ベース部材を設けた部分には電
気素子を表面に実装することができず、実装可能な面積
が減少する。従って、本発明のように、高密度実装化に
対応するために電気素子(41)を内蔵するとともに、
表面に金属ベース部材(46)を備える効果は大きい。
【0037】なお、上記各手段に付した括弧内の符号
は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を
示す。
【0038】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。
【0039】(第1の実施形態)図1は、本実施形態に
おけるプリント基板の製造工程を示す工程別断面図であ
る。
【0040】図1(a)において、21は絶縁基材であ
る樹脂フィルム23の片面に貼着された導体箔(本例で
は厚さ18μmの銅箔)をエッチングによりパターン形
成した導体パターン22を有する片面導体パターンフィ
ルムである。本例では、樹脂フィルム23としてポリエ
ーテルエーテルケトン樹脂65〜35重量%とポリエー
テルイミド樹脂35〜65重量%とからなる厚さ75μ
mの熱可塑性樹脂フィルムを用いている。
【0041】図1(a)に示すように、導体パターン2
2の形成が完了すると、次に、図1(b)に示すよう
に、樹脂フィルム23側から炭酸ガスレーザを照射し
て、導体パターン22を底面とする有底ビアホールであ
るビアホール24を形成する。ビアホールの形成は、炭
酸ガスレーザの出力と照射時間等を調整することで、導
体パターン22に穴を開けないようにしている。
【0042】ビアホール24の形成には、炭酸ガスレー
ザ以外にエキシマレーザ等が使用可能である。レーザ以
外のドリル加工等のビアホール形成方法も可能である
が、レーザビームで穴あけ加工すると、微細な径で穴あ
けでき、導体パターン22にダメージを与えることが少
ないため好ましい。
【0043】図1(b)に示すように、ビアホール24
の形成が完了すると、次に、図1(c)に示すように、
ビアホール24内に電気的な接続材料である導電ペース
ト50を充填する。導電ペースト50は、平均粒径5μ
m、比表面積0.5m2/gの錫粒子300gと、平均
粒径1μm、比表面積1.2m2/gの銀粒子300g
とに、有機溶剤であるテルピネオール60gにエチルセ
ルロース樹脂6gを溶解したものを加え、これをミキサ
ーによって混練しペースト化したものである。
【0044】ここで、エチルセルロース樹脂は、導電ペ
ースト50に保形性を付与するために添加されており、
保形性付与剤としてはアクリル樹脂等を採用することも
できる。
【0045】導電ペースト50は、メタルマスクを用い
たスクリーン印刷機により、片面導体パターンフィルム
21のビアホール24内に印刷充填された後、140〜
160℃で約30分間テルピネオールを乾燥させる。ビ
アホール24内への導電ペースト50の充填は、本例で
はスクリーン印刷機を用いたが、確実に充填ができるの
であれば、ディスペンサ等を用いる他の方法も可能であ
る。
【0046】ここで、ペースト化のために添加する有機
溶剤として、テルピネオール以外を用いることも可能で
あるが、沸点が150〜300℃の有機溶剤を用いるこ
とが好ましい。沸点が150℃未満の有機溶剤では、導
電ペースト50の粘度の経時変化が大きくなるという不
具合を発生し易い。一方、沸点が300℃を超える有機
溶剤では、乾燥に要する時間が長くなり好ましくない。
【0047】また、本例では、導電ペースト50を構成
する金属粒子として、平均粒径5μm、比表面積0.5
2/gの錫粒子と、平均粒径1μm、比表面積1.2
2/gの銀粒子とを用いたが、これらの金属粒子は、
平均粒径が0.5〜20μmであるとともに、比表面積
が0.1〜1.5m2/gであることが好ましい。
【0048】金属粒子の平均粒径が0.5μm未満であ
ったり、比表面積が1.5m2/gを超える場合には、
ビアホール充填に適した粘度にペースト化するために多
量の有機溶剤を必要とする。多量の有機溶剤を含んだ導
電ペーストは乾燥に時間を要し、乾燥が不充分である
と、層間接続時の加熱により多量のガスを発生するた
め、ビアホール24内にボイドが発生し易く、層間接続
信頼性を低下させる。
【0049】一方、金属粒子の平均粒径が20μmを超
えたり、比表面積が0.1m2/g未満の場合には、ビ
アホール24内に充填し難くなるとともに、金属粒子が
偏在し易くなり、加熱しても均一な合金からなる後述す
る導電性組成物51を形成し難く、層間接続信頼性を確
保し難いという問題があり好ましくない。
【0050】また、ビアホール24内へ導電ペースト5
0を充填する前に、導体パターン22のビアホール24
に面する部位を薄くエッチング処理したり還元処理して
もよい。これによると、後述するビア接続が一層良好に
行なわれる。
【0051】一方、図1(d)において、31は、片面
導体パターンフィルム21と同様に、図1(a)〜
(c)に示した工程により、絶縁基材である樹脂フィル
ム23に導体パターン22の形成、ビアホール24の形
成および導電ペースト50の充填を行なった片面導体パ
ターンフィルムである。
【0052】なお、片面導体パターンフィルム31に
は、図1(b)に示すビアホール24の形成時に、後述
する内蔵される電気素子41の配置位置に対応した位置
に、レーザ加工により電気素子41の外形と略同一寸法
の貫通孔35を形成している。貫通孔35の寸法は、貫
通孔35内に電気素子41を挿設したときに、電気素子
41と樹脂フィルム23とのクリアランスが、電気素子
41の全周に渡って20μm以上でかつ樹脂フィルム2
3の厚さ(本例では75μm)以下となる寸法であるこ
とが好ましい。
【0053】貫通孔35の形成は、ビアホール24形成
時にレーザ加工により行なったが、ビアホール24の形
成時とは別に、パンチ加工やルータ加工等により形成す
ることも可能である。
【0054】ここで、片面導体パターンフィルム31の
樹脂フィルム23として、本例では、片面導体パターン
フィルム21の樹脂フィルム23と同様に、ポリエーテ
ルエーテルケトン樹脂65〜35重量%とポリエーテル
イミド樹脂35〜65重量%とからなる厚さ75μmの
熱可塑性樹脂フィルムを用いている。
【0055】片面導体パターンフィルム31への貫通孔
35の形成、片面導体パターンフィルム21、31のビ
アホール24内への導電ペースト50の充填および乾燥
が完了すると、図1(e)に示すように、片面導体パタ
ーンフィルム21、31を複数枚(本例では5枚)積層
する。
【0056】このとき、片面導体パターンフィルム2
1、31は導体パターン22が設けられた側を上側とし
て積層する。すなわち、片面導体パターンフィルム2
1、31は、導体パターン22が形成された面と導体パ
ターン22が形成されていない面とが向かい合うように
積層する。
【0057】ここで、貫通孔35により形成された空間
部36の厚さが後述する電気素子41の厚さに対し略同
等以下となるように、同じ位置に貫通孔35を設けた片
面導体パターンフィルム31を複数枚(本例では2枚)
隣接して積層している。本例では、電気素子41の厚さ
が160μmであるため、空間部36の厚さがこれに対
し略同等以下となるように、厚さ方向の寸法が75μm
の貫通孔35が2つ隣接するように(すなわち空間部3
6の厚さが150μmとなるように)片面導体パターン
フィルム31を積層した。
【0058】また、片面導体パターンフィルム21、3
1を積層するときに、貫通孔35により形成される空間
部36内には、例えば、抵抗体、コンデンサ、フィル
タ、IC等の電気素子41が挿設される。電気素子41
には、片面導体パターンフィルム21、31の積層方向
の面を含む両端部に電極42が形成されている。
【0059】そして、電気素子41が挿設される空間部
36の上側に積層配置される片面導体パターンフィルム
21には、導体パターン22と電極42とを電気的に接
続できる位置に、導電ペースト50が充填されたビアホ
ール24が配置されている。
【0060】そしてさらに、積層された複数層の片面導
体パターンフィルム21、31の下方側には、アルミニ
ウム製のヒートシンク46を積層する。ヒートシンク4
6は本実施形態における金属ベース部材である。ちなみ
に、ヒートシンク46と接する最下層の樹脂フィルム2
3にはビアホール24は形成していない。
【0061】図1(e)に示すように片面導体パターン
フィルム21、31およびヒートシンク46を積層した
ら、これらの上下両面から真空加熱プレス機により加熱
しながら加圧する。本例では、250〜350℃の温度
に加熱し1〜10MPaの圧力で10〜20分間加圧し
た。
【0062】これにより、図1(f)に示すように、各
片面導体フィルムパターン21、31およびヒートシン
ク46相互が接着される。樹脂フィルム23は全て同じ
熱可塑性樹脂材料によって形成されているので、容易に
熱融着して一体化した絶縁基材39となる。
【0063】さらに、ビアホール24内の導電ペースト
50が焼結して一体化した導電性組成物51により隣接
する導体パターン22の層間接続が行なわれるととも
に、電気素子41の電極42と導体パターン22との接
続が行なわれ、電気素子41を内蔵した多層のプリント
基板100が得られる。ここで、導電性組成物51は電
気的な接続材料であり、ビアホール24と導電性組成物
51とで、本実施形態のビアを構成している。
【0064】ここで、導体パターン22の層間接続のメ
カニズムを簡単に説明する。ビアホール24内に充填さ
れ乾燥された導電ペースト50は、錫粒子と銀粒子とが
混合された状態にある。そして、このペースト50が2
50〜350℃に加熱されると、錫粒子の融点は232
℃であり、銀粒子の融点は961℃であるため、錫粒子
は融解し、銀粒子の外周を覆うように付着する。
【0065】この状態で加熱が継続すると、融解した錫
は、銀粒子の表面から拡散を始め、錫と銀との合金(融
点480℃)を形成する。このとき、導電ペースト50
には1〜10MPaの圧力が加えられているため、錫と
銀との合金形成に伴い、ビアホール24内には、焼結に
より一体化した合金からなる導電性組成物51が形成さ
れる。
【0066】ビアホール24内で導電性組成物51が形
成されているときには、この導電性組成物51は加圧さ
れているため、導体パターン22のビアホール24の底
部を構成している面に圧接される。これにより、導電性
組成物51中の錫成分と、導体パターン22を構成する
銅箔の銅成分とが相互に固相拡散し、導電性組成物51
と導体パターン22との界面に固相拡散層を形成して電
気的に接続する。
【0067】また、電気素子41の電極42は、銅やニ
ッケル等の金属部材の表面に錫めっき層等を形成したも
のであり、上述の導体パターン22の層間接続とほぼ同
様のメカニズムにより、ビアホール24内で形成された
導電性組成物51と、導電性組成物51と導体パターン
22との界面および導電性組成物51と電極42との界
面に形成された固相拡散層とを介して導体パターン22
と電気的に接続する。
【0068】真空加熱プレス機により加圧しつつ加熱さ
れているとき、樹脂フィルム23の弾性率は約5〜40
MPaに低下している。従って、貫通孔35の周囲の樹
脂フィルム23は貫通孔35内に押し出されるように変
形しようとする。また、貫通孔35のフィルム積層方向
に位置する樹脂フィルム23も貫通孔35内に押し出さ
れるように変形しようとする。すなわち、空間部36の
周囲の樹脂フィルム23は空間部36方向に押し出され
る。
【0069】これにより、電気素子41は、樹脂フィル
ム23が変形しながら一体化した絶縁基材39により封
止される。なお、加熱プレス時の樹脂フィルム23の弾
性率は1〜1000MPaであることが好ましい。弾性
率が1000MPaより大きいと樹脂フィルム23間が
熱融着し難いとともに、樹脂フィルム23を変形させ難
い。また、弾性率が1MPaより小さいと加圧により樹
脂フィルムが流れ易くプリント基板100を形成し難
い。
【0070】また、前述したように、樹脂フィルム23
に形成した貫通孔35は、電気素子41と樹脂フィルム
23とのクリアランスが、電気素子41の全周に渡って
20μm以上でかつ樹脂フィルム23の厚さ(本例では
75μm)以下となる寸法とした。これは、クリアラン
スが20μm未満では貫通孔35内へ電気素子41を挿
設し難く、クリアランスが樹脂フィルム23の厚さより
大きいと加熱プレスにより樹脂フィルム23が変形して
も電気素子41を完全に封止することが難しいためであ
る。
【0071】また、前述したように、片面導体パターン
フィルム21、31積層時に、空間部36の厚さ(すな
わち、貫通孔35を形成した樹脂フィルム23の厚さの
総和)が電気素子41の厚さに対し略同等以下となるよ
うに、貫通孔35を有する片面導体パターンフィルム3
1の積層枚数を決定した。
【0072】これは、空間部36の厚さが電気素子41
の厚さより大きい場合、加熱プレスにより電気素子41
を封止内蔵したプリント基板100の表面において、電
気素子41を内蔵した部位の上下面は図2(a)に示す
ように凹形状となる。この状態のプリント基板100
が、例えば高温環境下等に置かれると、電気素子41の
上下面方向(樹脂フィルム23の積層方向)に位置する
絶縁基材39は平坦状に戻ろうとする。
【0073】これに伴い、電気素子41上下方向の絶縁
基材39との界面41aには剥離方向の応力が発生し、
電気素子41の絶縁封止信頼性を低下させるという不都
合が発生し易い。
【0074】空間部36の厚さが電気素子41の厚さに
対し同等以下であると、電気素子41を内蔵した部位の
上下面は平坦状もしくは図2(b)に示すように凸形状
となる。凸形状となった場合に、プリント基板100が
例えば高温環境下等に置かれ、絶縁基材39が平坦状に
戻ろうとすると、電気素子41上下方向の絶縁基材39
との界面41aには、押圧が発生し剥離方向の応力は発
生し難い。
【0075】なお、空間部36の厚さは電気素子41の
厚さ以下であることが好ましいが、剥離方向の応力が問
題にならない程度に小さければ、空間部36の厚さが電
気素子41の厚さより若干大きくてもよい。また、空間
部36の厚さが電気素子41の厚さより極めて小さい
と、プリント基板100の表面において凸形状部位が大
きくなり、この部位が電気素子の表面実装部位となった
ときに電気素子を接続し難い等の不都合が発生する場合
がある。
【0076】なお、上述の製造工程において、図1
(d)に示す貫通孔35を形成する工程が本実施形態に
おける孔形成工程であり、図1(e)に示す工程が本実
施形態における積層工程、配置工程およびベース部材形
成工程である。また、図1(e)に示す積層体を加熱プ
レスして図1(f)に示すプリント基板100を形成す
る工程が本実施形態における接着工程である。
【0077】上述の製造方法およびその製造方法により
得られる構成によれば、内蔵された電気素子41が、各
樹脂フィルム23相互が確実に接着された絶縁基材39
に対し位置決めされ、導体パターン22と確実に電気的
接続されるとともに、絶縁基材39中に確実に封止され
たプリント基板100が得られる。
【0078】また、プリント基板100は下面にヒート
シンク46を備える基板であるが、図1(f)に示すよ
うに、プリント基板100の上面に電気素子61を表面
実装するとともに、電気素子41を内蔵することによ
り、良好な放熱性を有しつつ高密度実装に対応すること
ができる。
【0079】また、片面導体パターンフィルム21、3
1およびヒートシンク46の積層一体化、導体パターン
22層間の層間接続および電気素子41の導体パターン
22への接続を、加圧しつつ加熱することにより、同時
に行なうことができる。従って、プリント基板100の
加工工数が低減でき、製造コストを低減することができ
る。
【0080】(第2の実施形態)次に、第2の実施形態
について図に基づいて説明する。
【0081】第2の実施形態は、第1の実施形態に対
し、電気素子41と導電パターン22とを接続する工程
が異なる。なお、第1の実施形態と同様の部分について
は、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【0082】図1(a)〜(c)に示す第1の実施形態
と同様に、導体パターン22形成、ビアホール24形成
および導電ペースト50充填が完了すると、図3に示す
ように、後述する積層工程において空間部36の上側に
積層配置される片面導体パターンフィルム21の導体パ
ターン22が形成されていない面に電気素子41を配置
した後、両面から加熱しながら加圧する。
【0083】この片面導体パターンフィルム21には、
電気素子41の電極42の位置に対応して、導電ペース
ト50が充填された有底ビアホールであるビアホール2
4が形成されている。そして、上述の加熱プレスによっ
てビアホール24内の導電ペースト50が焼結して一体
化した導電性組成物51となり、図3に示すように、電
気素子41の電極42と導体パターン22とが電気的に
接続される。
【0084】一方、図1(d)に示す第1の実施形態と
同様に、貫通孔35を備える片面導体パターンフィルム
31を形成する。片面導体パターンフィルム31への貫
通孔35の形成、片面導体パターンフィルム21、31
のビアホール24内への導電ペースト50の充填および
乾燥、片面導体パターンフィルム21への電気素子41
の接続が完了すると、本第2の実施形態では、図4に示
すように、片面導体パターンフィルム21、31を複数
枚(本例では5枚)ヒートシンク46とともに積層す
る。
【0085】図4に示す工程が本実施形態における積層
工程、配置工程およびベース部材形成工程である。これ
らの工程において本実施形態が第1の実施形態と異なる
点は、電気素子41の電極42が片面導体パターンフィ
ルム21の導体パターン22に既に電気的に接続してい
る点と、電気素子41が接続した片面導体パターンフィ
ルム21のビアホール24内の導電ペーストが導電性組
成物51になっている点である。
【0086】なお、ここで、片面導体パターンフィルム
31に形成された貫通孔35や、貫通孔35により形成
された空間部36の、電気素子41に対する寸法関係
は、第1の実施形態と同様である。
【0087】図4に示すように、片面導体パターンフィ
ルム21、31およびヒートシンク46を積層したら、
第1の実施形態と同様に加熱しながら加圧し、図1
(f)に示すような電気素子41を内蔵した多層のプリ
ント基板100を得る。なお、加熱プレス前に、片面導
体パターンフィルム21のビアホール24内に既に導電
性組成物51が形成されていても、加熱プレス時に、導
電性組成物51中の錫成分と、導体パターン22を構成
する銅箔の銅成分とが相互に固相拡散し、導電性組成物
51と導体パターン22との界面に固相拡散層を形成し
て電気的に接続する。
【0088】上述の製造方法およびその製造方法により
得られる構成によれば、第1の実施形態と同様に、内蔵
された電気素子41が、各樹脂フィルム23相互が確実
に接着された絶縁基材39に対し位置決めされ、導体パ
ターン22と確実に電気的接続されるとともに、絶縁基
材39中に確実に封止されたプリント基板100が得ら
れる。
【0089】また、プリント基板100は下面にヒート
シンク46を備える基板であるが、図1(f)に示すよ
うに、プリント基板100の上面に電気素子61を表面
実装するとともに、電気素子41を内蔵することによ
り、良好な放熱性を有しつつ高密度実装に対応すること
ができる。
【0090】また、片面導体パターンフィルム21、3
1およびヒートシンク46の積層一体化および導体パタ
ーン22層間の層間接続を、加圧しつつ加熱することに
より、同時に行なうことができる。
【0091】また、本実施形態では、各片面導体パター
ンフィルム21等を積層する前に、片面導体パターンフ
ィルム21の導体パターン22に電気素子41を接続し
ている。したがって、電気素子41を内蔵する前に、電
気素子41が接続した片面導体パターンフィルム21の
導体パターン22を利用して電気素子41の検査を容易
に行なうことができる。
【0092】これは、電気素子41を単体で検査する場
合には、電気素子41の電極42と導通をとる必要があ
る。したがって、特に電気素子41が極めて小型である
ときには、導体パターン22が利用できる効果は大き
い。また、電気素子41を内蔵する前に検査が行なえる
ので、電気素子41に不良があったとしても、プリント
基板100が不良品となることを防止することが可能で
ある。
【0093】(他の実施形態)上記各実施形態におい
て、プリント基板製造時に、図1(e)もしくは図4に
示すように片面導体パターンフィルム21、31を積層
したが、この積層パターンに限定されるものではない。
両面導体パターンフィルム、片面導体パターンフィルム
および導体パターンを形成していない樹脂フィルムを適
宜組み合わせ積層するものであってもよい。ただし、上
記一実施形態のように片面導体パターンフィルムのみの
積層によれば、製造工程をシンプルにすることが可能で
ある。
【0094】片面導体パターンフィルム21、31およ
び導体パターンを形成していない樹脂フィルム23を組
み合わせ積層するものとしては、例えば、図5〜図9に
示す積層パターンがある。このなかで、特に図7〜図9
に示すように、電気素子41を挿設する貫通孔35を導
体パターンを形成していない樹脂フィルム23のみに設
ける場合には、基板内における回路設計の自由度が向上
するという利点がある。
【0095】また、上記第2の実施形態において、図3
に示すように、片面導体パターンフィルム21の導体パ
ターン22と電気素子41の電極42とを、ビアホール
24内に充填した導電ペースト50が焼結した導電性組
成物51により接続したが、ビアホール24内の導電性
組成物51を介さずに接続するものであってもよい。
【0096】例えば、図10に示すように、電気素子4
1aのフィルム積層方向に電極42aが形成され、この
電極42aの表面に金バンプが形成されている場合に
は、導体パターン22のランド部22aの表面にニッケ
ル金めっき層22bを形成した後に、電極42aとラン
ド部22aとを圧着加工や超音波加工等により接合する
ものであってもよい。
【0097】また、例えば、図11に示すように、電気
素子41aのフィルム積層方向にアルミニウムからなる
電極42aが形成されている場合には、導体パターン2
2のランド部22aの表面に形成したニッケル金めっき
層22b上に金バンプ22cを形成した後に、電極42
aとランド部22aとを圧着加工や超音波加工等により
接合するものであってもよい。
【0098】また、例えば、図12に示すように、電気
素子41aのフィルム積層方向にアルミニウムからなる
電極42aが形成されている場合には、導体パターン2
2のランド部22aの表面にニッケル金めっき層22b
を形成した後に、電極42aとランド部22aとをワイ
ヤボンド加工し接続するものであってもよい。
【0099】なお、上記各例では、電気素子の電極は、
電気素子のフィルム積層方向に形成されていたが、導体
パターンとの電気的接続が可能であれば、電極がフィル
ム積層方向以外の方向に形成されているものであっても
よい。
【0100】また、上記各実施形態において、樹脂フィ
ルム23としてポリエーテルエーテルケトン樹脂65〜
35重量%とポリエーテルイミド樹脂35〜65重量%
とからなる樹脂フィルムを用いたが、これに限らず、ポ
リエーテルエーテルケトン樹脂とポリエーテルイミド樹
脂に非導電性フィラを充填したフィルムであってもよい
し、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)もしくは
ポリエーテルイミド(PEI)を単独で使用することも
可能である。
【0101】さらに、ポリフェニレンサルファイド(P
PS)、熱可塑性ポリイミド、または所謂液晶ポリマー
等の熱可塑性樹脂を用いてもよい。加熱プレス時の加熱
温度において弾性率が1〜1000MPaであり、後工
程である半田付け工程等で必要な耐熱性を有する樹脂フ
ィルムであれば好適に用いることができる。
【0102】また、上記各実施形態において、貫通孔3
5内に挿設する電気素子41の表面には何ら処理を行な
っていなかったが、樹脂フィルム23との密着力を向上
させるための表面処理や接着剤のコーティング等を行な
うものであってもよい。
【0103】また、上記各実施形態において、ヒートシ
ンク46をプリント基板100の片面の全面に設けるも
のであったが、片面の一部に設けるものであってもよい
し、両面に設けるものであってもよい。また、放熱性向
上等の要求がなければ、ヒートシンク46を設けないプ
リント基板であってもよいことはもちろんである。
【0104】なお、ヒートシンク46を設ける場合に
は、ヒートシンク46の絶縁基材39への接着面に、接
着性や熱伝導性の向上を目的として、例えばポリエーテ
ルイミドシート、熱伝導性フィラーを含有した熱硬化性
樹脂シートもしくは熱伝導性フィラーを含有した熱可塑
性樹脂シート等の所謂ボンディングシートを形成したも
のであってもよい。
【0105】また、上記各実施形態において、プリント
基板100は5層基板であったが、層数が限定されるも
のではないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における第1の実施形態のプリント基板
の概略の製造工程を示す工程別断面図である。
【図2】プリント基板の表面が凹凸形状となった場合の
状態を示す説明図であり、(a)は本実施形態によらず
凹形状となった状態、(b)は本実施形態により凸形状
となった状態を示す。
【図3】本発明における第2の実施形態のプリント基板
の概略の製造工程の一部を示す断面図である。
【図4】本発明における第2の実施形態のプリント基板
の概略の製造工程の一部を示す断面図である。
【図5】本発明における他の実施形態のプリント基板の
概略の製造工程の一部を示す断面図である。
【図6】本発明における他の実施形態のプリント基板の
概略の製造工程の一部を示す断面図である。
【図7】本発明における他の実施形態のプリント基板の
概略の製造工程の一部を示す断面図である。
【図8】本発明における他の実施形態のプリント基板の
概略の製造工程の一部を示す断面図である。
【図9】本発明における他の実施形態のプリント基板の
概略の製造工程の一部を示す断面図である。
【図10】本発明における他の実施形態のプリント基板
の概略の製造工程の一部を示す断面図である。
【図11】本発明における他の実施形態のプリント基板
の概略の製造工程の一部を示す断面図である。
【図12】本発明における他の実施形態のプリント基板
の概略の製造工程の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
21、31 片面導体パターンフィルム 22 導体パターン 22a ランド部 23 樹脂フィルム 24 ビアホール(有底ビアホール、ビアの一部) 35 貫通孔 36 空間部 39 絶縁基材 41 電気素子 41a 界面 42 電極 46 ヒートシンク(金属ベース部材) 50 導電ペースト(接続材料) 51 導電性組成物(接続材料、ビアの一部) 100 プリント基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 敏広 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 竹内 聡 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 5E346 AA05 AA12 AA15 AA22 AA32 AA43 AA51 BB16 CC02 CC08 DD02 DD12 DD32 EE09 EE13 EE15 FF01 FF18 FF45 GG15 GG19 GG22 GG28 HH17 HH31

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁基材(39)となる樹脂フィルム
    (23)を積層する積層工程と、 前記樹脂フィルム(23)の間に電気素子(41)を配
    置する配置工程と、 前記積層工程および前記配置工程後に、積層した前記樹
    脂フィルム(23)の積層体を両面から加圧しつつ加熱
    することにより、各樹脂フィルム(23)相互の接着を
    行なう接着工程とを備え、 前記電気素子(41)を内蔵するプリント基板の製造方
    法において、 前記積層工程を行なう前に、前記電気素子(41)を配
    置する位置に対応して、前記樹脂フィルム(23)に前
    記電気素子(41)の外形と略同一寸法の貫通孔(3
    5)を形成する孔形成工程を有し、 前記配置工程では、前記電気素子(41)を前記貫通孔
    (35)内に挿設することを特徴とするプリント基板の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 前記電気素子(41)の厚さが前記樹脂
    フィルム(23)の厚さより厚い場合には、前記孔形成
    工程において、前記貫通孔(35)内に挿設される前記
    電気素子(41)の厚さに応じて、複数の前記樹脂フィ
    ルム(23)の同じ位置に前記貫通孔(35)を形成す
    ることを特徴とする請求項1に記載のプリント基板の製
    造方法。
  3. 【請求項3】 前記同じ位置に貫通孔(35)を形成す
    る前記樹脂フィルム(23)の厚さの総和は、前記貫通
    孔(35)内に挿設される前記電気素子(41)の厚さ
    に対し略同等以下であること特徴とする請求項2に記載
    のプリント基板の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記電気素子(41)には、前記樹脂フ
    ィルム(23)の積層方向に電極(42)が形成され、 前記樹脂フィルム(23)には、前記積層工程を行なう
    前に、前記貫通孔(35)に挿設される前記電気素子
    (41)の前記電極(42)の位置に対応して、 接続材料(50)が充填されるとともに導体パターン
    (22)を底部とする有底ビアホール(24)が形成さ
    れ、 前記接着工程において加圧しつつ加熱することにより、
    前記接続材料(50)を介して、前記電気素子(41)
    の前記電極(42)と前記導体パターン(22)とを電
    気的に接続することを特徴とする請求項1ないし請求項
    3のいずれか1つに記載のプリント基板の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記樹脂フィルム(23)には、前記積
    層工程を行なう前に、導体パターン(22)が形成さ
    れ、 前記配置工程を行う前に、前記導体パターン(22)と
    前記電気素子(41)の電極(42)とを電気的に接続
    することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれ
    か1つに記載のプリント基板の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記電気素子(41)には、前記樹脂フ
    ィルム(23)の積層方向に前記電極(42)が形成さ
    れ、 前記樹脂フィルム(23)には、前記積層工程を行なう
    前に、前記貫通孔(35)に挿設される前記電気素子
    (41)の前記電極(42)の位置に対応して、接続材
    料(50)が充填されるとともに前記導体パターン(2
    2)を底部とする有底ビアホール(24)が形成され、 前記配置工程を行う前に、前記接続材料(50)を介し
    て、前記電気素子(41)の前記電極(42)と前記導
    体パターン(22)とを電気的に接続することを特徴と
    する請求項5に記載のプリント基板の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記電気素子(41a)には、前記樹脂
    フィルム(23)の積層方向に前記電極(42a)が形
    成され、 前記樹脂フィルム(23)には、前記積層工程を行なう
    前に、前記貫通孔(35)に挿設される前記電気素子
    (41a)の前記電極(42a)の位置に対応して、前
    記導体パターン(22)がランド部(22a)として形
    成され、 前記配置工程を行う前に、前記電気素子(41a)の前
    記電極(42a)と前記導体パターン(22)の前記ラ
    ンド部(22a)とを電気的に接続することを特徴とす
    る請求項5に記載のプリント基板の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記電気素子(41a)には、前記樹脂
    フィルム(23)の積層方向に前記電極(42a)が形
    成され、 前記樹脂フィルム(23)には、前記積層工程を行なう
    前に、前記導体パターン(22)がランド部(22a)
    として形成され、 前記配置工程を行う前に、前記電気素子(41a)の前
    記電極(42a)と前記導体パターン(22)の前記ラ
    ンド部(22a)とを電気的にワイヤボンド接続するこ
    とを特徴とする請求項5に記載のプリント基板の製造方
    法。
  9. 【請求項9】 前記積層される樹脂フィルム(23)
    は、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項1な
    いし請求項8のいずれか1つに記載のプリント基板の製
    造方法。
  10. 【請求項10】 前記積層される樹脂フィルム(23)
    は、同一の材料からなることを特徴とする請求項9に記
    載のプリント基板の製造方法。
  11. 【請求項11】 前記樹脂フィルム(23)は、前記接
    着工程の加熱温度において、弾性率が1〜1000MP
    aであることを特徴とする請求項9または請求項10に
    記載のプリント基板の製造方法。
  12. 【請求項12】 前記積層された樹脂フィルム(23)
    において、最も外側に位置する前記樹脂フィルム(2
    3)の外側面に金属ベース部材(46)を形成するベー
    ス部材形成工程を備えることを特徴とする請求項1ない
    し請求項11のいずれか1つに記載のプリント基板の製
    造方法。
  13. 【請求項13】 前記積層工程および前記ベース部材形
    成工程後に、前記樹脂フィルム(23)と前記金属ベー
    ス部材(46)との積層体を両面から加圧しつつ加熱す
    ることにより、各樹脂フィルム(23)および前記金属
    ベース部材(46)相互の接着を行なうことを特徴とす
    る請求項12に記載のプリント基板の製造方法。
  14. 【請求項14】 同一の熱可塑性樹脂からなる樹脂フィ
    ルム(23)を積層後加圧しつつ加熱して相互に接着し
    た絶縁基材(39)と、 前記樹脂フィルム(23)に貫通孔(35)を設けるこ
    とによって前記絶縁基材(39)中に形成された空間部
    (36)に配置されるとともに、前記樹脂フィルム(2
    3)の積層方向に形成された電極(42)がビア(2
    4、51)を介して導体パターン(22)と接続した電
    気素子(41)とを備え、 この電気素子(41)は、加圧しつつ加熱されることに
    より前記空間部(36)方向に押し出された前記樹脂フ
    ィルム(23)により封止され、前記電気素子(41)
    を前記絶縁基材(39)中に内蔵していることを特徴と
    するプリント基板。
  15. 【請求項15】 同一の熱可塑性樹脂からなる樹脂フィ
    ルム(23)を積層後加圧しつつ加熱して相互に接着し
    た絶縁基材(39)と、 前記樹脂フィルム(23)に貫通孔(35)を設けるこ
    とによって前記絶縁基材(39)中に形成された空間部
    (36)に配置されるとともに、電極(42)が導体パ
    ターン(22)と接続した電気素子(41)とを備え、 この電気素子(41)は、加圧しつつ加熱されることに
    より前記空間部(36)方向に押し出された前記樹脂フ
    ィルム(23)により封止され、前記電気素子(41)
    を前記絶縁基材(39)中に内蔵していることを特徴と
    するプリント基板。
  16. 【請求項16】 前記樹脂フィルム(23)は、前記加
    圧しつつ加熱されるときの加熱温度において、弾性率が
    1〜1000MPaであることを特徴とする請求項14
    または請求項15に記載のプリント基板。
  17. 【請求項17】 前記絶縁基材(39)の表面に金属ベ
    ース部材(46)が接着されていることを特徴とする請
    求項14ないし請求項16のいずれか1つに記載のプリ
    ント基板。
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