JP2007019267A - 配線基板、およびこの配線基板を備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、配線基板の小型化を実現できる配線基板、およびこの配線基板を備えた電子機器を提供することを課題とする。
【解決手段】コア材１１の内側の銅箔をエッチングして第１配線１５’を形成すると同時にフィディシャルマークＭを形成する。このマークＭは、第１配線１５’に対して電子部品２０を電気的に接続する導電性ペーストの印刷時にメタルマスクを位置決めするために利用され、電子部品２０の位置決めに利用され、バイアホール２４の位置決めに利用される。電子部品２０を位置決めする際にはマークＭをコア材１１の内側から検出し、バイアホール２４を穿設する場合にはマークＭを基板１３を介してコア材１１の外側から検出する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば、ＴＶチューナーや携帯電話のメモリモジュールとして電子機器に組み込まれる配線基板、および電子機器に関する。

従来、電子部品を内蔵した配線基板として、ＩＣチップに設けられた位置決めマークを基準として、コア基板に別の位置決めマークを形成し、コア基板の位置決めマークを基準にしてバイアホールを形成した多層プリント配線板が知られている（特許文献１参照。）。

このプリント配線板を製造する場合、ＩＣチップに対してバイアホールを正確な位置に形成するため、ＩＣチップの位置決めマークを基準としてコア基板に別の位置決めマークを形成する必要があり、製造工程が複雑になり、製造コストが増大する問題がある。また、位置決めマークを２段階で形成するため、ＩＣチップに対するバイアホールの位置精度が低くなり、製品歩留まりが低下する問題がある。さらに、多くの位置決めマークを形成する必要があり、位置決めマークを形成するためのスペースを確保する必要があり、プリント配線板が大型化する問題がある。
特開２００１−３３２８６３号公報（要約書、図６）

この発明の目的は、製造を容易にでき製造コストを低減でき製品歩留まりを高くできるとともに、配線基板の小型化を実現できる配線基板、およびこの配線基板を備えた電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明の配線基板は、電子部品を実装しているとともに同じ側に位置決め用のフィディシャルマークを有する第１基板と、上記電子部品を挟んで上記第１基板に対向した第２基板と、上記第１および第２基板間で上記電子部品を積層する樹脂層と、を有する。

上記発明によると、電子部品を第１および第２基板間に内蔵しているとともに、位置決め用のフィディシャルマークを電子部品と同じ側に形成しているため、第１基板の外側または第２基板の外側に電子部品を実装したり位置決め用のフィディシャルマークを形成したりするスペースを確保する必要がなく、その分、配線基板を小さくできる。特に、フィディシャルマークに重なる位置で、第１基板の外側および第２基板の外側に他の電子部品を実装でき、配線基板を小さくできる。

また、この発明の配線基板は、一側に位置決め用のフィディシャルマークを有し、このフィディシャルマークを他側から検出可能な程度に光を透過する材料により形成された第１基板と、この第１基板の一側に対向した第２基板と、上記第１および第２基板間の樹脂層と、を有する。

上記発明によると、第１基板の一側に形成したフィディシャルマークを基準にして、第１基板の一側に電子部品を位置決めして実装でき、第１基板の他側からフィディシャルマークを検出して配線のための孔を位置決めして穿設することができる。つまり、電子部品の実装とバイアホールの穿設を同一のフィディシャルマークを基準にして行うことができる。このため、電子部品の実装位置と電子部品の配線のための孔の位置を正確且つ容易に一致させることができ、製造を容易にでき製造コストを低減できる。また、同じフィディシャルマークを利用して第１基板の一側に電子部品を実装するとともに第１基板の他側から孔を穿設するようにしたため、位置決めの信頼性を高めることができ、製品歩留まりを向上させることができる。さらに、位置決めのためのフィディシャルマークを第１基板の一側に形成したため、第１基板の外側または第２基板の外側にフィディシャルマークを形成する必要がなく、その分、外側に他の電子部品を実装でき、配線基板を小さくできる。特に、フィディシャルマークを配線と同時に金属箔のパターニングにより形成した場合、外側に実装した電子部品がフィディシャルマークに接触してショートする心配がなく、信頼性を向上させることができる。

この発明によると、配線基板の小型化が実現できる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１には、この発明の実施の形態に係る配線基板１０の断面を部分的に拡大した概略図を示してある。この配線基板１０は、例えば、ＴＶや携帯電話やノートパソコンなどの電子機器１００の筐体１０１に組み込まれる（図１１参照）。

この配線基板１０は、コンデンサやチップ抵抗などの電子部品２０を２枚のコア材１１、１２の間に配置して樹脂層２２で積層した構造を有する。このように、電子部品２０を内蔵することで、コア材１１、１２の外側の実装スペースを確保でき、配線基板１０を小型化できる。ここでは１つの電子部品２０の取り付け構造を代表して説明するが、２枚のコア材１１、１２の間には複数の電子部品を配置できる。

以下、図１乃至図９を参照して、この配線基板１０の製造方法について説明する。
まず、図２にその断面を部分的に拡大して示すようなコア材１１（第１基板）を用意する。配線基板１０を製造する場合、例えば、図３に示すように、複数枚（本実施の形態では６枚）の配線基板１０’（完成品に至る途中の状態）を１枚のワーク１００として一体的にハンドリングするため、コア材１１も複数枚分とれる大きさで用意される。本実施の形態では、７０ｍｍ×１００ｍｍの６枚の配線基板１０’を一体に製造するため、３３０ｍｍ×３００ｍｍの大きさのコア材１１を用意した。

図２に示すように、コア材１１は、例えばガラス繊維を含む樹脂材料（プリプレグ）により形成された基板１３の両面に銅箔１５、１７を積層して形成されている。反りに対する剛性を確保したり、基板１３の熱膨張率を銅箔１５、１７に合わせるため、基板１３にガラス繊維を混ぜてある。これにより、加熱によるコア材１１の反りを抑制できる。後述するコア材１２（第２基板）もコア材１１と同じ構造を有する。

なお、コア材１１の基板１３は、コア材１１がコア材１２に対向する側（一側）に形成される後述するフィディシャルマークＭ（以下、単にマークＭと称する）をコア材１１の外側から検出可能な程度に光（本実施の形態では可視光）を透過する材料により形成されている。また、後述する他方のコア材１２の基板１４および樹脂層２２も、コア材１２の外側からコア材１１のマークＭを検出可能な程度に光を透過する材料により形成されている。

そして、図４に示すように、用意したコア材１１の一側に積層された銅箔１５をエッチングしてパターニングし、電子部品２０の電極端子を電気的に接続するための第１配線１５’を形成すると同時に、位置決め用のマークＭを形成する。このとき、銅箔１５の上に図示しないフォトレジスト層を形成し、露光、現像により図示しないマスクパターンを形成し、このマスクパターンを介して銅箔１５をエッチングすることにより、コア材１１の一側に第１配線１５’およびマークＭを形成する。マークＭは、例えば図３に示すように、ワーク１００の各配線基板１０’毎に、配線基板１０’の対角にそれぞれ２つずつ設けられる。

なお、コア材１１の他側に積層された銅箔１７は、上述した各マークＭをコア材１１の外側から検出可能とするため、各マークＭに重なる部位（すなわち配線基板の対角部位）を少なくとも部分的に除去する必要がある。本実施の形態では、配線基板１０の製造工程の途中で、マークＭに重なる部位の銅箔１７を部分的に除去するようにした。

この後、図５に示すように、第１配線１５’上の電子部品２０を接続する部位に導電性ペースト２（ペースト）を印刷する。このとき、所定の座標系に位置決め配置したワーク１００の各配線基板１０’に２つずつ形成したマークＭを図示しないカメラで検出し、その画像を２値化して、各マークＭの座標を取得する。各マークＭは、可視光を反射する銅箔により形成されているため、マークＭの画像は白くなりマーク周囲の画像が黒くなる。そして、取得した各マークＭの座標に基づいて、この座標系におけるワーク１００の位置ずれを検出し、この検出結果に基づいて図示しないメタルマスク（マスク部材）を配線基板１０’の内面に位置合わせする。メタルマスクは、導電性ペースト２を印刷する部位に開口が形成されており、メタルマスクを位置合わせすることで、各開口を介して導電性ペースト２を第１配線１５’上の正確な位置に印刷できる。

そして、図６に示すように、この導電性ペースト２を介して電子部品２０の電極端子を第１配線１５’に電気的に接続し、電子部品２０をコア材１１の一側に実装する。このとき、導電性ペースト２の印刷時と同様に、各配線基板１０’のマークＭを検出してワーク１００の位置ずれを検出し、この検出結果に基づいて図示しないマウンタを動作させて電子部品２０を正確な位置にマウントする。そして、導電性ペースト２を溶融させて電子部品２０の電極端子を第１配線１５’に接続する。

以上のように、コア材１１の一側に形成したマークＭを基準にして導電性ペースト２を印刷するとともに電子部品２０を実装することで、第１配線１５’に対する電子部品２０の位置精度を高めることができ、接続の信頼性を高めることができる。特に、本実施の形態では、電子部品２０を実装するコア材１１の実装面（一側）に位置決めのためのマークＭを形成したため、位置決めの制度を極めて高くできる。

上記のように電子部品２０をコア材１１に実装した後、図７に示すように、樹脂層２２を介して電子部品２０を挟むようにコア材１１の一側に対向してもう一枚のコア材１２を配置する。樹脂層２２およびコア材１２も、コア材１１と略同じサイズを有する。また、コア材１２も、コア材１１と同じ構造を有し、プリプレグ基板１４の両面に銅箔１６、１８を積層して形成されている。

本実施の形態では、コア材１２がコア材１１に対向する側の銅箔１６もエッチングによりパターニングされて第３配線１６’が予め形成されている。また、コア材１２の銅箔１６、１８は、コア材１２の外側からマークＭを検出可能とするため、マークＭに重なる部位、すなわち配線基板１０’の対角部位が少なくとも部分的に除去される（図７）。銅箔１６の対角部位は第３配線１６’のパターニング時に除去され、銅箔１８の対角部位は銅箔１８をパターニングする際に除去される。ここでは図示していないが、コア材１２の第３配線１６’に別の電子部品を実装してコア材１１に実装した電子部品２０と入れ子状に配置しても良く、より狭いスペースに多数の電子部品を実装できる。

そして、図８に示すように、２枚のコア材１１、１２によって電子部品２０を挟んで加熱および加圧し、樹脂層２２を溶融させて電子部品２０を２枚のコア材１１、１２間に積層する。この状態で、コア材１１の一側に形成したマークＭも樹脂層２２で封止され、コア材１１の基板１３を透過してコア材１１の外側から検出可能であるとともに、樹脂層２２およびコア材１２基板１４を透過してコア材１２の外側から検出可能となっている。

さらに、図９に示すように、各配線基板１０’に対して、レーザ加工によって第１配線１５’につながる孔２４（バイアホール）をコア材１１の外側から形成し、第３配線１６’につながる孔２６（バイアホール）をコア材１２の外側から形成する。そして、必要に応じて２枚のコア材１１、１２、および樹脂層２２を貫通する孔２８をドリル加工によって形成する。

バイアホール２４を形成する場合には、コア材１１の内側に形成したマークＭを基板１３を通してコア材１１の外側から検出し、この検出したマークＭの位置を基準にしてバイアホール２４の位置を決定する。また、バイアホール２６を形成する場合には、コア材１１の内側に形成したマークＭを基板１４および樹脂層２２を通してコア材１２の外側から検出し、この検出したマークＭの位置を基準にしてバイアホール２６の位置を決定する。

このように、本実施の形態では、コア材１１の内側に形成したマークＭをコア材１１の外側から検出可能であるとともに、コア材１２の外側から検出可能であるため、電子部品の実装に利用したマークＭをバイアホール２４、２６の穿設時に兼用でき、位置決め用のマークＭの数を必要最小限にできる。

最後に、上記のように加工した６枚の配線基板１０’をワーク１００から分離する。

以上のように、本実施の形態によると、コア材１１の内側に形成したマークＭを、導電性ペースト２の印刷に利用でき、電子部品２０の位置決めに利用でき、且つバイアホール２４、２６の穿設に利用でき、マークＭの数を必要最小限に抑えることができる。このため、配線基板１０の製造工程を少なくでき、製造を容易にでき、製造コストを低減できる。

また、上述した実施の形態のように、コア材１１の内側にマークＭを形成することで、配線基板１０の外側（すなわち、コア材１１の外側、またはコア材１２の外側）にマークＭを設ける必要がなくなり、コア材１１の外側或いはコア材１２の外側に電子部品を実装する際に外側に形成した銅箔のマークＭとの間でショートする心配がない。言い換えると、マークＭを配線基板１０に内蔵させたことで、コア材１１の外側またはコア材１２の外側でマークＭに重なる位置であっても電子部品を実装することができる（図１参照）。

また、本実施の形態によると、電子部品２０を位置決めするためのマークＭを利用してバイアホール２４、２６を位置決めできるため、電子部品２０の電極端子に対向する位置にバイアホール２４、２６を正確且つ容易に位置決めでき、配線接続の信頼性を高めることができ、製品歩留まりを向上させることができる。

さらに、本実施の形態によると、２枚のコア材１１、１２の間に複数個の電子部品２０を配置し且つコア材１１の内側にマークＭを形成したため、コア材１１、１２の外側に配置する電子部品２０の数を減らすことができ、且つコア材１１、１２の外側にマークＭを形成する必要がなくなり、その分、外側のスペースを小さくでき、結果的に配線基板を小型化できる。なお、電子部品２０を２枚のコア材１１、１２の間に配置することで、配線基板の厚さが大きくなることが考えられるが、電子部品２０自体の高さを低くしたり、コア材１１に実装した電子部品とコア材１２に実装した電子部品を入れ子状に配置したりすることで、配線基板が厚くなることを抑制できる。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

例えば、上述した実施の形態では、２枚のコア材１１、１２間に電子部品２０を積層した構造について説明したが、これに限らず、コア材１１、１２のさらに外側に電子部品を実装して樹脂層を介して別のコア材を積層しても良く、コア材の枚数は任意に設定できる。例えば、４枚のコア材を積層する場合、２層目と３層目のコア材にも電子部品を実装できる。

また、上述した実施の形態では、各配線基板１０のコア材１１の内側にマークＭを２つずつ形成した場合について説明したが、これに限らず、マークＭをコア材１１の中に埋設しても良い。また、１つの配線基板１０に対して３つ以上のマークＭを形成しても良い。

また、上述した実施の形態では、各配線基板１０’の対角に２つのマークＭを形成した場合について説明したが、これに限らず、例えば、図１０に示すように、６つの配線基板１０’を一体にしたワーク１００の配線基板１０’から外れた位置、すなわち配線基板１０’の周囲にマークＭを形成しても良い。この場合、ワーク１００の切り捨てる部位にマークＭを形成することになるため、配線基板１０’を分離した後はこのマークＭを利用することはできない。

さらに、上述した実施の形態では、各配線基板１０’それぞれに対角位置に２つずつマークＭを形成したが、隣接する配線基板１０’同士でマークＭを共同することもでき、例えば、各配線基板１０’に１つずつマークＭを形成して隣接する２つのマークＭを検出して各種位置合わせに利用するようにしても良い。

この発明の実施の形態に係る配線基板の要部の構造を部分的に拡大した部分拡大断面図。 図１の配線基板の製造方法を説明するための図。 図１の配線基板を複数枚一体にして製造するためのワークを示す概略図。 図１の配線基板の製造方法を説明するための図。 図１の配線基板の製造方法を説明するための図。 図１の配線基板の製造方法を説明するための図。 図１の配線基板の製造方法を説明するための図。 図１の配線基板の製造方法を説明するための図。 図１の配線基板の製造方法を説明するための図。 ワークの配線基板から外れた位置にマークを設けた例を説明するための図。

符号の説明

１０…配線基板、１１、１２…コア材、１３、１４…基板、１５’…第１配線、２０…電子部品、２２…樹脂層、２４、２６…バイアホール、１００…ワーク、Ｍ……マーク。

Claims (17)

1. 電子部品を実装しているとともに同じ側に位置決め用のフィディシャルマークを有する第１基板と、
   上記電子部品を挟んで上記第１基板に対向した第２基板と、
   上記第１および第２基板間で上記電子部品を積層する樹脂層と、
   を有することを特徴とする配線基板。
2. 上記フィディシャルマークは、上記電子部品を接続する第１配線と同時にパターニングされることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 上記フィディシャルマークは、上記第１配線上に上記電子部品を接続するためのペーストを塗布するためのマスク部材を位置決めするときに用いられることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
4. 上記フィディシャルマークは、上記電子部品を位置決めするときに用いられることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
5. 上記第１基板は、その外側から上記フィディシャルマークを検出可能な程度に光を透過する材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
6. 上記第２基板および樹脂層も、該第２基板の外側から上記フィディシャルマークを検出可能な程度に光を透過する材料により形成されていることを特徴とする請求項５に記載の配線基板。
7. 上記フィディシャルマークは、光を反射する材料により形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の配線基板。
8. 上記第１基板の外側および上記第２基板の外側のうち少なくとも一方に他の電子部品を実装していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
9. 上記フィディシャルマークを利用して上記第１基板の外側から位置決めして穿設された孔と、
   上記第１基板の外側に形成され、上記孔を介して上記電子部品に接続した第２配線と、
   をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の配線基板。
10. 一側に位置決め用のフィディシャルマークを有し、このフィディシャルマークを他側から検出可能な程度に光を透過する材料により形成された第１基板と、
    この第１基板の一側に対向した第２基板と、
    上記第１および第２基板間の樹脂層と、
    を有することを特徴とする配線基板。
11. 上記第１基板が上記第２基板に対向する一側には、上記フィディシャルマークを用いて位置決めされる電子部品が実装されていることを特徴とする請求項１０に記載の配線基板。
12. 上記フィディシャルマークは、上記電子部品を接続する第１配線と同時にパターニングされることを特徴とする請求項１１に記載の配線基板。
13. 上記フィディシャルマークは、上記第１配線上に上記電子部品を接続するためのペーストを塗布するためのマスク部材を位置決めするときに用いられることを特徴とする請求項１２に記載の配線基板。
14. 上記第２基板および樹脂層も、上記フィディシャルマークを該第２基板の外側から検出可能な程度に光を透過する材料により形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の配線基板。
15. 上記第１基板の外側および上記第２基板の外側のうち少なくとも一方に電子部品を実装していることを特徴とする請求項１４に記載の配線基板。
16. 上記フィディシャルマークを利用して上記第１基板の外側から位置決めして穿設された孔と、
    上記第１基板の外側に形成され、上記孔を介して上記電子部品に接続した第２配線と、
    をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の配線基板。
17. 請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の配線基板、およびこの配線基板を内蔵した筐体を有する電子機器。

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