JP2005142178A - 電子部品内蔵多層プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】 厚さの異なる複数の電子部品を内蔵しても、基板全体を薄く小型化することができる多層プリント配線板の提供。
【解決手段】 厚さの異なる複数の電子部品を内蔵した多層プリント配線板であって、電子部品を実装した第１の配線板と電子部品を実装した第２の配線板が、当該実装した電子部品側を互に向き合わせて、かつ層間絶縁層を介して積層されていることを特徴とする部品内蔵多層プリント配線板。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子部品を内蔵した多層プリント配線板、更に詳細には層間絶縁層内のスペースを有効的に利用して、厚さの異なる電子部品を層間絶縁層内に封止せしめた電子部品内蔵多層プリント配線板に関する。

最近では、電子機器の高機能化に伴い、プリント配線板も多層化され軽薄短小化が進んでいる。その中で、プリント配線板の表面に実装されていた電子部品をプリント配線板内に内蔵することによって、層間絶縁層のスペースを活用するプリント配線板が提案されるようになってきている（例えば特許文献１参照）。

また、同じ層間絶縁層内に色々な厚さの電子部品を実装し、プリント配線板内に内蔵している基板も提案されている（例えば特許文献２参照）。

従来のようにプリント配線板の表面の配線回路で部品同士の接続を行うと配線の長さが長くなり、配線の持つインピーダンスの影響で信号が減衰又は伝播遅延して電子部品に誤動作をきたす等の問題が発生する。また、この現象は電子部品の動作周波数の積として影響度が増大する事が知られている。
特開２００１−１１９１４７号 特開２００２−３４４１４６号

厚さの異なる電子部品を内蔵する場合、最も厚い電子部品の高さに層間絶縁層の厚みを合わせるため、同一基板上に厚さの異なる電子部品が実装されると、その他の電子部品の厚さが低い場合、層間絶縁層が存在し無駄なスペースとなり、基板全体が厚くなってしまうため小型化出来ないという問題が発生している。

また、電子部品の実装形態の異なる部品を実装する場合、同じ配線上で、同一工程において実装することができないという問題も発生していた。

更に、表面に電子部品を実装し、表面の配線回路で電子部品同士を接続すると、配線回路の長さによっては、配線のインピーダンスによって信号の減衰や伝播遅延が発生して電子部品が誤動作する等の問題が発生する。

表層に余分な配線回路を引き回すため、軽薄短小化の妨げにもなっている。

従って、本発明は、上記の如き従来の問題を解消し得る電子部品内蔵多層プリント配線板を提供することを目的とする。

本発明は、厚さの異なる複数の電子部品を内蔵した多層プリント配線板であって、電子部品を実装した第１の配線板と電子部品を実装した第２の配線板が、当該実装した電子部品側を互に向き合わせて、かつ層間絶縁層を介して積層されていることを特徴とする部品内蔵多層プリント配線板によって上記目的を達成しているものである。

斯かる構成とすることにより、層間絶縁層のスペースを有効活用することが出来、表面に実装する部品点数を削減することが可能となる。しかも、電子部品を実装した第１と第２の配線板において、電子部品の実装形態が異なる場合にも対応できるので、実装工程での効率化と歩留りの改善が可能となる。

また、本発明は、前記部品内蔵多層プリント配線板において、第１の配線板と第２の配線板の少なくとも何れか一方に、層間絶縁層よりも厚い電子部品が実装され、かつ他方の配線板に当該層間絶縁層よりも厚い電子部品の収納用開口部が設けられていることを特徴とする。

斯かる構成とすることにより、層間絶縁層の厚みを最も厚い電子部品の高さに合わせる必要がないため、基板全体をより薄く小型化することが可能となる。

また、本発明は、前記部品内蔵多層プリント配線板において、第１の配線板と第２の配線板のそれぞれに、層間絶縁層の１／２以下の厚みの電子部品が実装され、かつ当該層間絶縁層の１／２以下の厚みの電子部品同士が互に向き合う位置に配置されていることを特徴とする。

斯かる構成とすることにより、厚さの薄い電子部品が内蔵される層間絶縁層に、無駄なスペースが存在しなくなり、スペースを有効利用することができる。

また、本発明は、前記部品内蔵プリント配線板において、配線板の電子部品が内蔵された反対側で、内蔵部品が実装されているパッドの裏側にビアホールを設けるか、あるいはパッドからランドを引き出しビアホールと配線を用いて、導電接続していることを特徴とする。ここに、導電接続は、金属フィラーを含有する樹脂ペーストあるいは金属めっきを付与してなるものが特に有利である。また、前記ビアホールには金属めっきが充填されているものが特に良い結果を与える。

斯かる構成、すなわち内蔵された電子部品とプリント配線板の外層に接続された電子部品とを接続するのにビアホールを利用して接続することによって、配線の距離が短くなり、インピーダンスを低減し、信号の減衰や伝播遅延による電子部品の誤動作を抑制することができる。

本発明においては、厚さの異なる複数の電子部品が、層間絶縁層を有効に利用して内蔵せしめられているので、基板全体を薄く小型化することができる。

また、本発明においては、第１の配線基板と第２の配線基板に電子部品が互に向き合う形で多層プリント配線板が構成されているため、各配線基板は、統一された実装工程で電子部品を実装し得るので、実装効率が上がり、生産性を向上せしめることができる。

また、本発明においては、ビアホールを利用して内蔵された電子部品と外層の電子部品とを接続することによって、配線の距離が短くなり、インピーダンスを低減し、信号の減衰や伝播遅延による電子部品の誤動作を抑制することができる。

本発明の第一の実施形態を、図２（ｄ）に示した多層プリント配線板Ｐ１を用いて簡単に説明する。

多層プリント配線板Ｐ１は、絶縁基材１の表裏に形成された配線パターン７（電極８を含む）と、当該表裏の配線パターン７を接続するめっき５で充填されたＢＶＨ６と、後に多層に積層する際に用いられる層間絶縁層１２の厚さよりも厚い（背の高い）電子部品１１ｂを収納するための収納用開口部１０と、電極８に実装された多層に積層する際の層間絶縁層１２の厚さよりも薄い（背の低い）電子部品１１ａとからなる第一プリント配線板９ａと、当該第一プリント配線板９ａにおける収納用開口部１０を有さないで、且つ電極に実装された当該層間絶縁層１２の厚さよりも厚い（背の高い）電子部品１１ｂとからなる第二プリント配線板９ｂと、当該第一プリント配線板９ａと第二プリント配線板９ｂとを、それぞれ電子部品１１ａ、１１ｂ側が向き合うようにして積層接着する層間絶縁層１２と、当該第一プリント配線板９ａと第二プリント配線板９ｂの配線パターン間を接続するためのスルーホール１３と、外層に形成されたソルダーレジスト１４とからなる。

前記、電子部品は、半導体集積回路等の能動部品、抵抗、コンデンサ、コイルなどの受動部品などが挙げられる。

電子部品の実装方法としては、金−はんだ工法や異方性導電フィルム（ＡＣＦ）工法及びスタッドバンプボンディング（ＳＢＢ）工法などのバンプによる接続方法やはんだペーストによる加熱溶融接続、導電性ペーストや導電性フィルムによる接続などが挙げられる。

層間絶縁層は、一般に使用されているプリプレグ（ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させたもの）やボンディングシートなどの層間接着層を用いても構わない。

厚い（背の高い）電子部品を内蔵する場合、複数の接着シートを積層する場合があるが、プリント配線板の強度等を考慮すると少なくとも１枚以上のガラス繊維を含むプリプレグを使用する方が好ましい。

続いて、当該多層プリント配線板Ｐ１の製造工程について簡単に説明する。

まず、図１（ａ）に示したように、絶縁基材１の表裏に金属箔２を備えた両面金属箔張積層板３を用意し、一方の金属箔２の所望の位置にレーザを照射することによって、他方の金属箔２に達する非貫通孔４を穿孔する（図１（ｂ）参照）。当該レーザ加工は、上記のように、直接金属箔２にレーザを照射する他に、予めレーザを照射する部位の金属箔２をエッチング除去してから、レーザ加工を行ってもよい。

次に、非貫通孔４のデスミア処理を行った後、図示しない無電解めっきで表裏の金属箔２を接続し、次いで、フィルドビア形成用のめっき液を用いて電解めっきを行い、当該非貫通孔４を含んだ両面金属箔張積層板３の全面にめっき５を析出させる（図１（ｃ）参照）。

次に、レーザを照射した面の反対側の面のみ回路形成を行うことによって、めっき５が充填されたＢＶＨ６と片側に配線パターン７（電極８を含む）が形成された、図１（ｄ）の両面プリント配線板９を得る。

次に、上記工程によって得られる両面プリント配線板９を２枚用意し、一方を、後に２枚の両面プリント配線板９を積層する際に用いられる層間絶縁層１２の厚さよりも薄い電子部品１１ａの実装用（以降、これを第一プリント配線板９ａと呼ぶことにする）とし、他方を、当該層間絶縁層１２の厚さよりも厚い電子部品１１ｂの実装用（以降、これを第二プリント配線板９ｂと呼ぶことにする）として、当該第一プリント配線板９ａにおける、電子部品１１ｂの実装位置に対応する部位に、当該電子部品１１ｂの収納用開口部１０を形成する（図２（ａ）参照）。

次に、図２（ａ）、（ｂ）に示したように、それぞれ電子部品１１ａ、１１ｂを電極８上に実装することによって、第一プリント配線板９ａ及び第二プリント配線板９ｂを得る。

次に、当該電子部品１１ａ、１１ｂの実装位置に対応する部位に開口部１２ａが形成された層間絶縁層１２を用意し、第一プリント配線板９ａ及び第二プリント配線板９ｂの電子部品１１ａ、１１ｂが実装された側を向き合わせて配置するとともに当該層間絶縁層１２を両プリント配線板９ａ、９ｂ間に配置して積層する（図２（ｃ）参照）。

次に、第一プリント配線板９ａ及び第二プリント配線板９ｂの積層後に、収納用開口部１０から突出した層間絶縁層１２の樹脂を研磨除去し、次いで、表裏面を貫通するスルーホール１３をドリル加工、めっき処理等の常法により形成する。次いで、外層の配線パターン７を形成した後、所望の形状にソルダーレジスト１４を形成することによって、図２（ｄ）に示した電子部品内蔵多層プリント配線板Ｐ１を得る。

本発明の第二の実施形態を、図３（ｄ）に示した多層プリント配線板Ｐ２を用いて簡単に説明する。

多層プリント配線板Ｐ２は、絶縁基材１の表裏に形成された配線パターン７（電極８を含む）と、当該表裏の配線パターン７を接続するめっき５で充填されたＢＶＨ６と、後に多層に積層する際に用いられる層間絶縁層１２の厚さよりも薄い（背の低い）電子部品１１ａと、電極８に実装された多層に積層する際の層間絶縁層１２の厚さの１／２以下で更に薄い（背の低い）電子部品１１ｃとからなる第三プリント配線板９ｃと、同じ構造の第四プリント配線板９ｄにおいて電子部品１１ｃと１１ｄ同士が丁度向き合う位置となる様に積層接着する層間絶縁層１２と、当該第三プリント配線板９ｃと第四プリント配線板９ｄの配線パターン間を接続するためのスルーホール１３と、外層に形成されたソルダーレジスト１４とからなる。

前記、電子部品は、半導体集積回路等の能動部品、抵抗、コンデンサ、コイルなどの受動部品などが挙げられる。

電子部品の実装方法としては、金−はんだ工法や異方性導電フィルム（ＡＣＦ）工法及びスタッドバンプボンディング（ＳＢＢ）工法などのバンプによる接続方法やはんだペーストによる加熱溶融接続、導電性ペーストや導電性フィルムによる接続などが挙げられる。

層間絶縁層は、一般に使用されているプリプレグ（ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させたもの）やボンディングシートなどの層間接着層を用いても構わない。

電子部品を内蔵する場合、背の高さに合わせて複数の接着シートを積層する場合があるが、プリント配線板の強度等を考慮すると少なくとも１枚以上のガラス繊維を含むプリプレグを使用する方が好ましい。

続いて、当該多層プリント配線板Ｐ２の製造工程について簡単に説明する。

まず、図１（ａ）に示したように、絶縁基材１の表裏に金属箔２を備えた両面金属箔張積層板３を用意し、一方の金属箔２の所望の位置にレーザを照射することによって、他方の金属箔２に達する非貫通孔４を穿孔する（図１（ｂ）参照）。当該レーザ加工は、上記のように、直接金属箔２にレーザを照射する他に、予めレーザを照射する部位の金属箔２をエッチング除去してから、レーザ加工を行ってもよい。

次に、非貫通孔４のデスミア処理を行った後、図示しない無電解めっきで表裏の金属箔２を接続し、次いで、フィルドビア形成用のめっき液を用いて電解めっきを行い、当該非貫通孔４を含んだ両面金属箔張積層板３の全面にめっき５を析出させる（図１（ｃ）参照）。

次に、レーザを照射した面の反対側の面のみ回路形成を行うことによって、めっき５が充填されたＢＶＨ６と片側に配線パターン７（電極８を含む）が形成された、図１（ｄ）の両面プリント配線板９を得る。

次に、上記工程によって得られる両面プリント配線板９を２枚用意し、各々、後に２枚の両面プリント配線板９を積層する際に用いられる層間絶縁層１２の厚さよりも薄い電子部品１１ａと、層間絶縁層１２の厚さの１／２以下の厚さの更に薄い電子部品１１ｃの実装用（以降、これを第三プリント配線板９ｃ及び第四プリント配線板９ｄと呼ぶことにする）とする。（図３（ａ）、（ｂ）参照）。

次に、図３（ｃ）、（ｄ）に示したように、それぞれの電子部品１１ｃ、１１ｄを電極８上に実装することによって、第三プリント配線板９ｃ及び第四プリント配線板９ｄを得る。ここで、第三プリント配線板９ｃと第四プリント配線板９ｄにそれぞれ実装した電子部品１１ｃと１１ｄの位置は積層後に丁度向き合う位置となるようにしてある。

次に、当該電子部品１１ｃ、１１ｄの実装位置に対応する部位に開口部１２ａが形成された層間絶縁層１２を用意し、第三プリント配線板９ｃ及び第四プリント配線板９ｄの電子部品１１ｃ、１１ｄが実装された側を向き合わせ、且つ電子部品１１ｃが丁度向き合う位置として配置するとともに当該層間絶縁層１２を両プリント配線板９ｃ、９ｄ間に配置して積層する（図３（ｃ）参照）。

次に、第三プリント配線板９ｃ及び第四プリント配線板９ｄの積層後に、表裏面を貫通するスルーホール１３をドリル加工、めっき処理等の常法により形成する。次いで、外層の配線パターン７を形成した後、所望の形状にソルダーレジスト１４を形成することによって、図３（ｄ）に示した電子部品内蔵多層プリント配線板Ｐ２を得る。

本発明で用いる両面プリント配線板の製造工程例を示す断面説明図。 本発明の部品内蔵多層プリント配線板の製造工程例を示す断面説明図。 本発明の他の部品内蔵多層プリント配線板の製造工程例を示す断面説明図。

符号の説明

１：絶縁基材
２：金属箔
３：両面銅張積層板
４：非貫通孔
５：めっき
６：ＢＶＨ
７：配線パターン
８：電極
９：両面プリント配線板
９ａ：電子部品を実装した第一の両面プリント配線板
９ｂ：電子部品を実装した第二の両面プリント配線板
９ｃ：電子部品を実装した第三の両面プリント配線板
９ｄ：電子部品を実装した第四の両面プリント配線板
１０：電子部品収納用開口部
１１ａ：層間絶縁層よりも薄い電子部品
１１ｂ：層間絶縁層よりも厚い電子部品
１１ｃ：層間絶縁層の１／２以下の厚みの薄い電子部品
１２：層間絶縁層
１２ａ：層間絶縁層開口部
１３：スルーホール
１４：ソルダーレジスト
Ｐ１：電子部品内蔵多層プリント配線板
Ｐ２：電子部品内蔵多層プリント配線板

Claims (8)

1. 厚さの異なる複数の電子部品を内蔵した多層プリント配線板であって、電子部品を実装した第１の配線板と電子部品を実装した第２の配線板が、当該実装した電子部品側を互に向き合わせて、かつ層間絶縁層を介して積層されていることを特徴とする部品内蔵多層プリント配線板。
2. 第１の配線板と第２の配線板の少なくとも何れか一方に、層間絶縁層よりも厚い電子部品が実装され、かつ他方の配線板に当該層間絶縁層よりも厚い電子部品の収納用開口部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵多層プリント配線板。
3. 第１の配線板と第２の配線板のそれぞれに、層間絶縁層の１／２以下の厚みの電子部品が実装され、かつ当該層間絶縁層の１／２以下の厚みの電子部品同士が互に向き合う位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の部品内蔵多層プリント配線板。
4. 前記記載の電子部品を実装した第１と第２の配線板において、電子部品の実装形態が異なることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の部品内蔵多層プリント配線板。
5. 前記記載の配線板の電子部品が内蔵された反対側で、内蔵部品が実装されているパッドを介してビアホールを設け、導電接続していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の部品内蔵多層プリント配線板。
6. 前記記載の導電接続が、金属フィラーを含有する樹脂ペーストであることを特徴とする請求項５記載の部品内蔵多層プリント配線板。
7. 前記記載の導電接続が、金属めっきを付与してなることを特徴とする請求項５記載の電子部品内蔵多層プリント配線板。
8. 前記記載のビアホールに、金属めっきが充填されていることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項記載の部品内蔵多層プリント配線板。

Images