JP2004253774A - 電子部品埋込み用の窪みを備える多層プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高密度配線および高密度実装が可能で、電子部品埋込み用の窪みを備える多層プリント配線板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 埋め込む電子部品用の回路（９）を有する下側プリント配線板と、前記電子部品を埋め込むための孔（１３）を明けた上側プリント配線板とを、接着シート（１１）を介して加熱圧着することにより製造され、前記下側プリント配線板の回路の接続用電極と、上側プリント配線板の回路の接続用電極とを電気的に接続するための導電部（２０）を前記接着シート（１１）に設ける。図では、導電部（２０）は、接着シート開口部に埋め込んだ導電ペーストである。
【選択図】 図７

Description

本発明は、多層プリント配線板およびその製造方法に関する。

電子機器の軽薄短小化および多機能化に伴い、電子機器に使用するプリント配線板にも、高速度化、薄板化の要求が高まっている。また、電子機器に使用する電子部品の再配線用に、プリント配線板を用いることが増えているが、その場合には、一層の高密度化、薄板化が求められている。

そのため、比較的、厚い電子部品および半導体のベアチップ等をプリント配線板の窪みに搭載したり、挟み込むことにより、層厚を抑えたり、面積を低減することが可能な多層プリント配線板に対する要求が、年々増加している。

例えば特開平５−３４３８５６号公報には、電子部品または電子回路の機能を備えたハイブリッドモジュールを内部に挟んだ多層プリント配線板が記載されている。

従来、電子部品埋込み用の窪みを備える多層プリント配線板を製造する場合、積層後に内層パターンを削り出す方法が用いられてきた。内層パターンを刃物によって削り出す場合、切削装置の上下方向位置誤差と、プリント配線板の厚さバラツキとを吸収するために７０〜１００μｍの厚さの内層銅厚が必要となるが、この厚さでは、近年、増加しているフリップチップ実装に対応可能な１２０〜８０μｍピッチのパターンを形成することは困難である。また、削り出し加工は、重ねて加工することができず、１枚だけでの加工となるため、作業効率が悪いことと、刃物の先端の部分しか使用しないことから、コスト高となる問題がある。

また、従来は、窪みの上側と下側の導通をとるために、スルーホールを用いてきたが、スルーホールの上には部品を実装することができず、近年、部品実装の高密度化および狭間隔化を行う上で、スルーホールの存在が邪魔になってきている。

また、最下部層と最上部層との接続をするために、前記のようなスルーホールを設けると、全層にわたり、スルーホール部および近傍への配線や部品実装ができなくなり、プリント配線板全体の高密度化を妨げてしまう。また、比較的厚い積層板に微小な径の穴をあける必要があるため、ドリルの消耗が多く、ドリルの費用がかさんで、コスト的に割高になるという問題があった。
特開平５−３４３８５６号公報

以上の課題を解決するために、本発明の目的は、高密度配線および高密度実装が可能で、電子部品埋込み用の窪みを備える多層プリント配線板およびその製造方法を提供することである。

本発明の電子部品埋込み用の窪みを備えた多層プリント配線板の製造方法は、電子部品を埋め込むための孔を明けた上側プリント配線板と、前記電子部品用の回路を有する下側プリント配線板とを、接着シートを介して加熱圧着すると共に接着シートを介して前記回路を前記電子部品へ電気的に接続できるようになっている。本発明において下側プリント配線板と上側プリント配線板のうち、少なくとも一方をリジット基板とすることができる。

前記本発明の多層プリント配線板の製造方法は、電子部品を埋め込むための孔を明けた上側プリント配線板と、前記電子部品用の回路を有する下側プリント配線板とを、接着シートを介して加熱圧着して前記孔と接着シートとで電子部品埋込み用窪みを形成する。前記下側プリント配線板の回路の接続用電極と、上側プリント配線板の回路の接続用電極とを電気的に接続するために、前記接着シートを異方性導電樹脂、異方性導電膜または異方性導電ゴムとする。

あるいは、前記下側プリント配線板の回路の接続用電極と、上側プリント配線板の回路の接続用電極とを電気的に接続するために、前記接着シートに導電部を埋め込む。

あるいは、前記導電部が、導電性ペーストであるか、導電性粒子である。

本発明の電子部品埋込み用の窪みを備える多層プリント配線板は、前記のいずれかに記載の製造方法により製造される。

本発明によれば、高密度配線および高密度実装が可能で、電子部品埋込み用の窪みを備える多層プリント配線板およびその製造方法を提供することが可能となる。

本発明の電子部品埋込み用の窪みを備える多層プリント配線板の製造方法は、電子部品を埋め込むための孔を明けた上側プリント配線板と、前記電子部品用の回路を有する下側プリント配線板とを、接着シートを介して加熱圧着し、前記孔と下側プリント配線板とで電子部品埋込み用窪みを形成する。

一態様では、前記下側プリント配線板の回路の接続用電極と、上側プリント配線板の回路の接続用電極とを電気的に接続するために、接着シートに、例えば導電性ペーストのような導電性部分を設けて、該導電性部分により前記配線板の接続用電極同士を接続する。また、異なる態様では、前記接着シート自体を導電性シートで構成し、前記接続用電極同士を接続する。これにより、従来技術では配線板同士の電気的接続のために設けたスルーホールの形成が省略される。この結果、より一層の高密度化が可能となる。

（実施例１）
本発明の電子部品を埋め込む窪みを備える多層プリント配線板の製造方法は、次の通りである。図面を参照して、説明する。図１は、本実施例により、下側プリント配線板の製造方法例を示す一連の断面図である。図２は、上側プリント配線板の製造方法例を示す一連の断面図である。図３は、多層配線層の製造方法例を示す一連の断面図である。

（Ｉ）絶縁体基板（１）の表裏両面または片面（図示では両面）に、銅箔（２）を設けて積層板を得て、該積層板の所望の部位に開口部（３）を設け、該開口部側壁にメッキ（４）を施してスルーホールを得、該積層板の銅箔を選択エッチングすることにより、内層配線層が表裏両面に形成された第１の内層配線板を形成する。

（II）第１の内層配線板に、接着シート（６）、プリプレグ（ガラス繊維布に絶縁樹脂を含浸させ、半硬化させたもの）等を介して、銅箔（２）を両面に加熱加圧接着をする。そして、該銅箔（２）の所望部位をエッチングして開口し、開口部に露出した接着シートやプリプレグを除去し、開口部（７）にメッキを施してマイクロビア接続を形成し、次いで上側プリント配線板と接着する側の銅箔（２）をエッチングして、配線パターンを形成する。

（III）この配線パターンを形成する際に、上側プリント配線板（４５）に形成される電子部品埋込み用の窪みに対応する箇所には、電子部品実装用の電極パターン（９）を備えておく。

以上の（Ｉ）から（III）により、下側プリント配線板（４４）が形成される。

（IV）下側プリント配線板（４４）の第１の内層配線板を形成する図１（Ａ）〜（Ｄ）と同様にして、内層配線層が表裏両面または片面に形成された第２の内層回路板を形成する。

（Ｖ）第２の内層回路板の両面に接着シート（６）、プリプレグ等を加熱加圧接着し、下側プリント配線板（４４）と接合する面と反対側（図２で上側）の面に銅箔（２）を接着する。そして、所望箇所の銅箔を開口し、開口部の接着シート、プリプレグ等を除去し、開口部にメッキを施して、マイクロビア（７）を形成し、（図２（Ａ））、マイクロビア（７）を設けた面と反対側で、下側プリント配線板と接着する側（図２で下側）の面に、接着シート（１１）を接着する。

（VI）次に、電子部品埋込み用の窪みを形成する箇所を窓（１２）として、パンチングや、ルーター加工等により開口する。

以上の（IV）から（VI）により、上側プリント配線板（４５）が形成される。

（VII）なお、電子部品埋込み用の窪み（１３）を形成する箇所に、孔（１２）を設けた接着シート（１１）を作製し、上側プリント配線板に位置合わせをして貼り付けても良い。

（VIII）下側プリント配線板と、上側プリント配線板とを位置合わせし、接着シート（１１）を介して、加熱圧着する（図３（Ａ））。このままでは、上側プリント配線板と、下側プリント配線板との電気的接続が取れていないため、さらに、貫通孔（３）を開口し、前記窪み（１３）の開口部をレジスト（４９）で塞ぎ、下側プリント配線板と上側プリント配線板との電気的接続のために貫通孔（３）の内面をメッキしてスルーホール（４）を形成する。

（IX）さらに、（VIII）と同様に、窪み（１３）の開口部をレジスト（４９）で塞いだ状態で、上面と下面の銅箔をエッチングして、多層配線層（４７）を得る。

以上により、電子部品を埋め込む窪みを備える多層プリント配線板を製造する。

（実施例２）
本発明の他の実施例を、図面を参照して説明する。

図４は、本実施例において、下側プリント配線板の製造方法を示す一連の断面図である。図５は、本実施例において、上側プリント配線板の製造方法を示す一連の断面図である。図６は、本実施例において、多層配線層の製造方法を示す一連の断面図である。

図４に示すように、例えば銅張りガラスエポキシ積層板のような絶縁体基板（１）（図４（Ａ））の所望部をドリル等で開口して開口部（３）を得（図４（Ｂ））、該開口部（３）の内壁面にメッキを施してスルーホール（４）を形成し（図４（Ｃ））、次いで選択的にエッチングすることにより、内層配線（５）を形成する（図４（Ｄ））。そして、両面に接着材層（６）を設け、その上に銅箔（２）を接着し（図４（Ｅ））、該銅箔（２）の所望部位を開口し（図４（Ｆ））、該開口部内にメッキを施してマイクロビア（７）を作成した後、銅箔を選択的にエッチングして配線部を形成する（図４（Ｇ））。こうして下側プリント配線板（２４）を得る。なお、配線部を形成する際には埋め込まれる電子部品に該当する部分に電子部品実装用の電極部（９）を設ける。

絶縁体基板（１）としては、ガラスエポキシ積層板以外に、各種機能性繊維をコア剤とした基板や長短の有機分子を組み合わせた有機フィルム基板等も利用できる。例えば、ガラス基材−エポキシ樹脂積層板（前記ガラスエポキシ積層板）、ガラス基材−ポリイミド樹脂積層板、ガラス基材−テフロン（登録商標）樹脂積層板、アラミド基材-エポキシ樹脂積層板、エチレン・フッ素基材−エポキシ樹脂積層板、ポリフェニレンエーテル樹脂積層板、ポリエステルエステル・ポリエーテルイミド共重合体基板（シート）、アクリル共重合体基板（シート）、ポリイミドシートなどを用いることができる。

下側プリント配線板（２４）は、単独でも用いることができるが、導体層表面を化学処理した後に、接着シートを介して、複数枚の絶縁体基板と銅箔を組み合せ、前記と同様な手順で、多層化することもできる。

接着材層（６）を形成する手段として、接着剤を塗布しても良く、半硬化の絶縁体樹脂をシート状にしたものや、プリプレグを用いることができる。

さらに、接着材層（６）と銅箔等の導体層との密着向上のために、導体層表面の化学処理を行うことも可能である。化学処理は、酸化剤とアルカリの混合溶液により、銅表面に酸化銅結晶を形成する方法や、ソフトエッチングにより銅表面を溶かして粗な面を形成する方法などを用いる。また、半導体実装用の表面処理を兼ねて、金−ニッケルめっきを行うことも可能である。

図５に示すように、下側プリント配線板（２４）と同様に、上側プリント配線板（２５）の無孔中間体を形成する（図５（Ａ））。

上側プリント配線板（２５）の最も下側の層には、下側プリント配線板（２４）の接続用電極と対向する位置に接続用電極パターン（８）を設ける。

さらに、埋め込まれる電子部品に該当する箇所には、パンチング加工、ルーター加工またはドリル穴明けなどにより、所望の大きさの窓または孔（１２）を明けて、上側プリント配線板（２５）を形成する（図５（Ｂ））。

上側プリント配線板（２５）にも、接着シートとの密着向上のために、導体層表面の化学処理を行うことが可能である。

図６に示すように、接着シート（１１）（図６（A))にも、上側プリント配線板（２５）に明けた窓または孔（１２）と同じ位置に、窓または孔（１２）を明ける（図６（B))。さらに、前記上側プリント配線板（２５）の接続用電極パターン（８）と下側プリント配線板（２４）の接続用電極が対向する位置に穴を明けて、その穴に導電ペースト（２０）を詰める（図７参照）。導電ペースト（２０）としては、銀及び金以外にも、銀コート銅粉や銅粉等をフィラーとして用いたものを用いることができ、住友金属鉱山製、タツタシステムエレクトロニクス製、旭化成製等を任意に選択して用いることができる。

最後に、図７に示すように、接着シート（１１）を間にして、下側プリント配線板（２４）と、上側プリント配線板（２５）とを、電極の位置や窓（孔）の位置などを位置合わせしながら重ね合わせた後、加熱圧着して、電子部品埋込み用の窪みを備える多層プリント配線板（２７）を形成する。

本実施例のように、上側プリント配線板と下側プリント配線板との電気的接続が、電気的接続のためのスルーホールを形成することなく、可能であるが、端面スルーホール、部品・カバーの実装用のスルーホール等を、必要に応じて設けることが可能である。さらに、スルーホール孔明けを行い、窪みの内部を保護して、スルーホールめっきを行っても良い。

（実施例３）
本発明の他の実施例を、図面を参照して説明する。

図８は、本実施例において、下側プリント配線板の製造方法を示す一連の断面図である。

本実施例の下側プリント配線板（２８）は、内層配線層が表裏両面に形成され、その他については、実施例２と同様である。

（実施例４）
本発明の他の実施例を、図面を参照して説明する。

図９は、本実施例において、下側プリント配線板の製造方法を示す一連の断面図である。図１０は、本実施例において、上側プリント配線板の製造方法を示す一連の断面図である。図１１は、本実施例において、接着シートの製造方法を示す断面図である。図１２は、本実施例において、多層配線層の製造方法を示す断面図である。

図９に示すように、例えば銅張りガラスエポキシ積層板のような絶縁体基板（１）（図８（Ａ））の両面の銅箔（２）を、選択的にエッチングすることにより、内層配線（５）を形成し（図８（Ｂ））、図４の実施例と同様に、図９（Ａ）〜図９（Ｇ）の工程を経て、下側プリント配線板（３４）を得る（図９（Ｇ））。下側プリント配線板（３４）の最も上側の層には、接続用電極パターン（８）、および埋め込まれる電子部品に該当する部分に電子部品実装用のパターン（９）を設ける。

さらに、接着シートとの密着向上のために、導体層表面の化学処理を行うことも可能である。また、半導体実装用の表面処理を兼ねて、金−ニッケルめっきを行うことも可能である。

図１０に示すように、下側プリント配線板（３４）と同様に、上側プリント配線板（３５）の無孔中間体を形成する（図１０（Ａ））。

上側プリント配線板（３５）の最も下側の層には、下側プリント配線板（３４）に対向する接続用電極パターン（８）を設ける。

さらに、埋め込まれる電子部品に該当する箇所には、パンチング加工、ルーター加工またはドリル穴明けなどにより、所望の大きさの窓または孔（１２）を明けて、上側プリント配線板（３５）を形成する（図１０（Ｂ））。

上側プリント配線板（３５）にも、接着シートとの密着向上のために、導体層表面の化学処理を行うことが可能である。

図１１に示すように、導電粒子（３０）が内包された異方性導電膜（３１）からなる接着シート（３６）にも、上側プリント配線板（３５）に明けた窓または孔（１２）と同じ位置に、窓または孔（１２）を明ける。異方性導電膜としては、日立化成工業製またはソニーケミカル製または日東電工製等のＡＣＦ（異方性導電フィルム）から任意に選択して用いることができる。また、異方性導電膜に換えて、異方性導電ゴムや接着剤で固めた異方性導電粒子を同様に用いることができる。また、異方性導電樹脂を、窓（１２）を除いた上側プリント配線板（３５）や、下側プリント配線板（３４）に、塗布してもよい。異方性導電樹脂としては、京セラケミカル製、ＡＣＰ（異方性導電ペースト）等から任意に選択して使用することができる。

最後に、図１２に示すように、接着シート（３６）を間にして、上側プリント配線板（３４）と、下側プリント配線板（３５）とを、電極の位置や窓（孔）の位置などを位置合わせしながら重ね合わせた後、加熱圧着して、電子部品埋込み用の窪みを備える多層プリント配線板（３７）を形成する。上側プリント配線板（３５）と下側プリント配線板（３４）の接続用電極に接する部分以外では、前記接着シート（３６）が上側プリント配線板（３５）および下側プリント配線板（３４）の少なくともどちらかの絶縁部に接するように構成する。

なお、接着シート（３６）を上側プリント配線板（３５）か下側プリント配線板（３４）のどちらかに接合した後、両配線板を接合しても良い。

（実施例５）
図１３は、本実施例において、下側プリント配線板の製造方法を示す一連の断面図である。

本実施例の下側プリント配線板（３８）は、内層配線層が表裏両面に形成され、その他については、実施例４と同様である。

（実施例６）
本実施例は図１の絶縁体基板として可撓性のあるポリイミドシートを用いる。その他については、実施例１と同様である。

本発明の実施例１において、下側プリント配線板の製造方法を示す一連の断面図である。 本発明の実施例１において、上側プリント配線板の製造方法を示す一連の断面図である。 本発明の実施例１において、多層配線層の製造方法を示す一連の断面図である。 本発明の実施例２において、下側プリント配線板の製造方法を示す一連の断面図である。 本発明の実施例２において、上側プリント配線板の製造方法を示す一連の断面図である。 本発明の実施例２において、接着シートの製造方法を示す一連の断面図である。 本発明の実施例２において、多層配線層の製造方法を示す断面図である。 本発明の実施例３において、下側プリント配線板の製造方法を示す一連の断面図である。 本発明の実施例４において、下側プリント配線板の製造方法を示す一連の断面図である。 本発明の実施例４において、上側プリント配線板の製造方法を示す一連の断面図である。 本発明の実施例４において、接着シートの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施例４において、多層配線層の製造方法を示す断面図である。 本発明の実施例５において、下側プリント配線板の製造方法を示す一連の断面図である。

符号の説明

１ 絶縁体基板
２ 銅箔
３ 貫通孔
４ スルーホール
５ 内層配線
６ 接着シート
７ マイクロビア
８ 接続用電極
９ 電子部品実装用の回路
１１、２６、３６ 接着シート
１２ 窓
１３ 電子部品埋込み用の窪み
２０ 導電ペースト
２４、２８、３４、３８、４４ 下側プリント配線板
２５、３５、４５ 上側プリント配線板
２７、３７、４７ 多層配線板
３０ 導電粒子
３１ 異方性導電膜
４９ レジスト

Claims (5)

1. 電子部品を埋め込むための孔を明けた上側プリント配線板と、前記電子部品用の回路を有する下側プリント配線板とを、前記孔に対応する孔を有する接着シートを介して加熱圧着して前記孔と下側プリント配線板とで電子部品埋込み用窪みを形成すると共に接着シートを介して前記回路を前記電子部品へ電気的に接続できるようになっていることを特徴とする電子部品埋込み用の窪みを備えた多層プリント配線板の製造方法。
2. 電子部品を埋め込むための孔を明けた上側プリント配線板と、前記電子部品用の回路を有する下側プリント配線板とを、接着シートを介して加熱圧着して前記孔と下側プリント配線板とで電子部品埋込み用窪みを形成し、前記下側プリント配線板の回路の接続用電極と、上側プリント配線板の回路の接続用電極とを電気的に接続するために、前記接着シートを異方性導電樹脂、異方性導電膜または異方性導電ゴムとすることを特徴とする電子部品埋込み用の窪みを備える多層プリント配線板の製造方法。
3. 電子部品を埋め込むための孔を明けた上側プリント配線板と、前記電子部品用の回路を有する下側プリント配線板とを、接着シートを介して加熱圧着して前記孔と下側プリント配線板とで電子部品埋込み用窪みを形成し、前記下側プリント配線板の回路の接続用電極と、上側プリント配線板の回路の接続用電極とを電気的に接続するために、前記接着シートに導電部を埋め込むことを特徴とする電子部品埋込み用の窪みを備える多層プリント配線板の製造方法。
4. 電子部品を埋め込むための孔を明けた上側プリント配線板と、前記電子部品用の回路を有する下側プリント配線板とを、接着シートを介して加熱圧着して前記孔と下側プリント配線板とで電子部品埋込み用窪みを形成し、前記導電部が、導電性ペーストであるか、導電性粒子であることを特徴とする電子部品埋込み用の窪みを備える多層プリント配線板の製造方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の製造方法により製造され、電子部品埋込み用の窪みを備える多層プリント配線板。

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