JP2009218441A - 多層回路基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チップ部品の周りの絶縁基材に亀裂が発生し難い多層回路基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材１が形成され、該絶縁基材１中にチップ部品３が埋め込まれてなる多層回路基板１００において、基板厚さ方向（Ｚ方向）における熱膨張率が絶縁基材１の熱膨張率とチップ部品３の熱膨張率の中間にある中間絶縁材５ａ、５ｂが、チップ部品３の基板厚さ方向（Ｚ方向）における側面に当接するようにして配置されてなる多層回路基板１００とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材が形成され、該絶縁基材中にチップ部品が埋め込まれてなる多層回路基板およびその製造方法に関する。

熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材が形成され、該絶縁基材中にチップ部品が埋め込まれてなる多層回路基板が、例えば特開２００６−７３７６３号公報（特許文献１）に開示されている。

図１０は、上記従来の多層回路基板の一例を示す図で、図１０（ａ）は、多層回路基板９０を模式的に示した上面図である。また、図１０（ｂ）と図１０（ｃ）は、それぞれ、図１０（ａ）における一点鎖線Ａ−Ａと二点鎖線Ｂ−Ｂの断面を実物の写真で示した図である。

図１０に示す多層回路基板９０は、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材１が形成され、該絶縁基材１中にチップ部品３が埋め込まれてなる多層回路基板である。尚、図１０（ｂ）と図１０（ｃ）における符号２の部分は、銅からなる導体パターンであり、符号４の部分は、導電ペーストを焼結させた接続導体の部分である。

抵抗やコンデンサ等の電気回路素子を多層回路基板の絶縁基材１中に内蔵する場合には、上記のようなチップ部品３に限らず、薄膜や厚膜技術により形成して絶縁基材１中に埋め込むことも可能である。しかしながら、複数枚の樹脂フィルムを熱プレスにより一括して接着させる上記多層回路基板の製造においては、その抵抗値や容量値の形成範囲および形成精度から、前者のチップ部品３を該多層回路基板に内蔵させる場合が多い。
特開２００６−７３７６３号公報

図１１は、図１０の多層回路基板９０について、チップ部品３の周りの絶縁基材１にかかる応力をシミュレートした結果の一例である。図１１（ａ）は、１／４解析モデルの斜視図であり、図１１（ｂ）は、そのシミュレーション結果を等応力線で示した図である。尚、図１１（ａ）中の破線は、絶縁基材１を構成する接着前の樹脂フィルムの境界を示している。

図１１（ｂ）に示すように、シミュレーション結果によれば、絶縁基材１におけるチップ部品３の厚さ方向の中央部付近に当接した部分が応力集中部となり、２５〜３０ＭＰａ程度の応力が発生する。実際に製造した多層回路基板９０においても、特に３０ＭＰａ程度の最大応力がかかるチップ部品３の長辺側の絶縁基材１においては、経時変化等で亀裂が発生し易い。

そこで本発明は、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材が形成され、該絶縁基材中にチップ部品が埋め込まれてなる多層回路基板およびその製造方法であって、チップ部品の周りの絶縁基材に亀裂が発生し難い多層回路基板およびその製造方法を提供することを目的としている。

請求項１に記載の多層回路基板は、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材が形成され、該絶縁基材中にチップ部品が埋め込まれてなる多層回路基板において、基板厚さ方向における熱膨張率が前記絶縁基材の熱膨張率と前記チップ部品の熱膨張率の中間にある中間絶縁材が、チップ部品の基板厚さ方向における側面に当接するようにして配置されてなることを特徴としている。

熱可塑性樹脂からなる複数枚の樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材が形成され、該絶縁基材中にチップ部品が埋め込まれてなる従来の多層回路基板においては、複数枚の樹脂フィルムからなる絶縁基材とチップ部品とが、直接当接した構造となっている。該構造の従来の多層回路基板についてシミュレーションを行ったところ、絶縁基材におけるチップ部品の厚さ方向の中央部付近に当接した部分が応力集中部となり、２５〜３０ＭＰａ程度の応力が発生する。このため、実際に製造した従来の多層回路基板においても、特に３０ＭＰａ程度の最大応力がかかるチップ部品の長辺側の絶縁基材においては、経時変化等で亀裂が発生し易い。

上記応力を分析した結果、以下の要因で上記応力が発生しているという結論に至った。すなわち、抵抗やコンデンサ等のチップ部品は、一般的に厚みが０．１ｍｍ以上あることが多く、またセラミック系の材料で構成されていることが多いため、線膨張率が１０ｐｐｍ以下と低い傾向がある。これに対して、上記多層回路基板の熱可塑性樹脂からなる複数枚の樹脂フィルムが相互に接着された絶縁基材は、基板面内の線膨張率を銅からなる導体パターンの線膨張率である１７ｐｐｍと同程度に合わせているが、厚さ方向の線膨張率は、一般的に基板面内の線膨張率の数倍から数十倍ある場合が多い。このため、多層回路基板におけるチップ部品と絶縁基材の厚さ方向の線膨張率差で、絶縁基材におけるチップ部品の厚さ方向の中央部付近に当接した部分が応力集中部となり、２５〜３０ＭＰａ程度の応力が発生している。

そこで、請求項１に記載の多層回路基板においては、基板厚さ方向における熱膨張率が絶縁基材の熱膨張率とチップ部品の熱膨張率の中間にある中間絶縁材を、チップ部品の基板厚さ方向における側面に当接するようにして配置している。これによって、チップ部品と絶縁基材の厚さ方向の線膨張率差を該中間絶縁材で緩和して、チップ部品の周りの絶縁基材にかかる応力を低減することができる。シミュレーションによれば、例えば上記線膨張率が１０ｐｐｍのチップ部品に対して、線膨張率が１７ｐｐｍの中間絶縁材を絶縁基材との間に介在させることで、チップ部品の周りの絶縁基材にかかる応力を１３〜１６ＭＰａ程度まで低減することができる。このため、実際に製造する該多層回路基板においても、経時変化等で亀裂が発生し難く、該多層回路基板は、高い信頼性を有した多層回路基板となっている。

以上のようにして、上記多層回路基板は、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材が形成され、該絶縁基材中にチップ部品が埋め込まれてなる多層回路基板であって、チップ部品の周りの絶縁基材に亀裂が発生し難い多層回路基板とすることができる。

上記多層回路基板において、請求項２に記載のように、前記チップ部品が、略直方体形状である場合には、前記中間絶縁材が、前記チップ部品の基板厚さ方向における４つの側面に当接するようにして配置されてなることが好ましい。特に、請求項３に記載のように、前記中間絶縁材が、前記チップ部品の基板厚さ方向における４つの側面を取り囲むようにして配置されてなる構成が好適である。これによって、チップ部品の周りの絶縁基材にかかる応力を、４つの側面の周りで均等に低減することができる。

上記多層回路基板においては、請求項４に記載のように、前記中間絶縁材が、前記チップ部品の側面における厚さ方向の中央部を含んだ１／３以上の厚さ領域に当接するようにして配置されてなることが好ましい。シミュレーションによれば、前述したチップ部品と絶縁基材の厚さ方向の線膨張率差で発生する応力は、チップ部品の厚さ方向の中央部付近が応力集中部となる。従って、上記のようにチップ部品の側面における厚さ方向の中央部を含んだ１／３以上の厚さ領域に当接するように中間絶縁材を配置することで、該中間絶縁材による応力低減効果を効果的に発揮させることができる。特に、請求項５に記載のように、前記中間絶縁材が、前記チップ部品の側面の全領域に当接するようにして配置されてなる構成とすると効果的である。

また、上記多層回路基板においては、請求項６に記載のように、基板面内における前記中間絶縁材の幅が、前記チップ部品の厚さの１／１０以上であること好ましい。応力低減効果だけみれば上記中間絶縁材の幅は厚いほど望ましいが、シミュレーションによれば、中間絶縁材の幅を上記のようにチップ部品の厚さの１／１０以上とすることで、顕著な応力低減効果を得ることができる。

上記多層回路基板は、特に、請求項７に記載のように構成することが好ましい。すなわち、上記多層回路基板において、前記樹脂フィルムを構成している繊維状分子が、該樹脂フィルムのフィルム面内において、前記繊維状分子の長軸方向を略平行にして並んで配列し、前記繊維状分子の長軸方向を平均した該樹脂フィルムの方向をＭＤとし、前記ＭＤに垂直な該樹脂フィルムの方向をＴＤとしたとき、前記樹脂フィルムが、前記ＭＤと前記ＴＤとで線膨張率または強度に差がある異方性フィルムであり、前記樹脂フィルムのＭＤが基板厚さ方向となるようにして、前記樹脂フィルムが前記チップ部品の基板厚さ方向における側面に当接するようにして配置されてなり、前記樹脂フィルムが、前記中間絶縁材として利用されてなる構成とする。

熱可塑性樹脂からなる複数枚の樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材が形成され、該絶縁基材中にチップ部品が埋め込まれてなる上記多層回路基板において、絶縁基材を構成する樹脂フィルムは、通常、ローラ等を用いたシート成形機で製造されたシート素材から切り出されて使用される。また、熱可塑性樹脂の微細組織は、一般的に、該熱可塑性樹脂の構成成分である繊維状分子の集合体となっている。このことから、上記シート素材では、繊維状分子がシート成形機におけるシート素材の流れる方向に長軸方向を略平行にして並んで配列するようになり、シート成形機においてシート素材の流れる方向（ＭＤ、Machine Direction)とシート素材の幅方向（ＴＤ、Traverse Direction)とで、上記繊維状分子の配向性を反映した異方性のあるシート素材となる。従って、該シート素材に対して任意の方向で切り出された多層回路基板の構成要素の樹脂フィルムにおいても、該樹脂フィルムのフィルム面内で、繊維状分子が長軸方向を略平行にして並んで配列しており、繊維状分子の長軸方向を平均した該樹脂フィルムの方向を上記ＭＤとし、ＭＤに垂直な該樹脂フィルムの方向を上記ＴＤとして、該樹脂フィルムが一般的にＭＤとＴＤとで線膨張率や強度に方向差がある異方性フィルムとなる。尚、言うまでもなく、樹脂フィルム（シート素材）の厚さ方向ＺＤについても、線膨張率や強度は、ＭＤおよびＴＤと異なる値となっている。該樹脂フィルムのＭＤとＺＤの線膨張率の実測例では、ＭＤの線膨張率が約１８ｐｐｍであったのに対し、ＺＤの線膨張率は約２００ｐｐｍであった。また、該樹脂フィルムのＭＤとＺＤの引っ張り強度の実測例では、ＭＤの引っ張り強度が約１４０ＭＰａであったのに対し、ＺＤの引っ張り強度は２０〜３５ＭＰａであった。

上記請求項７に記載の構成の多層回路基板においては、同じシート素材から絶縁基材を構成する樹脂フィルムと中間絶縁材として利用する樹脂フィルムを切り出すことができ、同じ材料であるため、熱可塑性樹脂からなる該樹脂フィルムを加熱加圧して相互に接着する場合にも、均質な接合部を形成することができる。また、中間絶縁材として上記方位関係を持たせて該樹脂フィルムを配置することで、前述した熱膨張差の緩和による応力低減効果を持たせることが可能である。さらには、中間絶縁材として上記方位関係を持たせた該樹脂フィルムの配置は、上記熱膨張差によって発生する応力を引っ張り強度の高いＭＤで受ける配置ともなっている。

以上のようにして、上記多層回路基板は、いずれも、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材が形成され、該絶縁基材中にチップ部品が埋め込まれてなる多層回路基板であって、チップ部品の周りの絶縁基材に亀裂が発生し難い多層回路基板とすることができる。

請求項８〜１１に記載の発明は、上記多層回路基板の製造方法に関する。

請求項８に記載の発明は、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材が形成され、該絶縁基材中にチップ部品が埋め込まれてなる多層回路基板において、基板厚さ方向における熱膨張率が前記絶縁基材の熱膨張率と前記チップ部品の熱膨張率の中間にある中間絶縁材が、チップ部品の基板厚さ方向における側面に当接するようにして配置されてなる多層回路基板の製造方法であって、前記チップ部品と前記中間絶縁材を挿入するための貫通孔が形成された前記樹脂フィルムを準備する樹脂フィルム準備工程と、前記樹脂フィルムを複数枚積層する樹脂フィルム積層工程と、前記貫通孔内に前記チップ部品と前記中間絶縁材を挿入配置するチップ部品配置工程と、前記積層した樹脂フィルムの積層体を両面から加圧しつつ加熱して、各樹脂フィルムを相互に接着して前記絶縁基材を形成すると共に、前記貫通孔内に挿入配置した前記チップ部品と前記中間絶縁材を前記絶縁基材中に埋め込む加熱加圧工程とを有してなることを特徴としている。

これによって、上記請求項１に記載の多層回路基板を安価に製造することができる。尚、これによって製造される多層回路基板の効果については上述したとおりであり、その説明は省略する。

特に請求項９に記載の製造方法によって請求項７に記載の多層回路基板を製造する場合には、例えば請求項１０に記載のように、前記チップ部品配置工程において、前記中間絶縁材を前記貫通孔内に挿入配置するにあたって、前記貫通孔の上方または下方に配置された前記樹脂フィルムの一部を該貫通孔内に折り曲げるようにして挿入配置することで製造することができる。また、請求項１１に記載のように、前記チップ部品配置工程において、前記中間絶縁材を前記貫通孔内に挿入配置するにあたって、前記樹脂フィルムのＭＤが前記チップ部品の基板厚さ方向となるように、該樹脂フィルムを前記チップ部品の側面に巻きつけた状態で、前記貫通孔内に挿入配置するようにしてもよい。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて説明する。

図１（ａ），（ｂ）は、それぞれ、本発明に係る多層回路基板の例を示した図で、多層回路基板１００，１０１におけるチップ部品３の周りを拡大して示した模式的な部分断面斜視図である。図１（ａ），（ｂ）における一点鎖線Ｘ−Ｘ，Ｙ−Ｙ，Ｚ−Ｚは、チップ部品３の対称軸であり、図１（ａ），（ｂ）は、多層回路基板１００，１０１におけるチップ部品３の周りを断面ＸＹ，断面ＹＺ，断面ＺＸで分割して示した１／８の図となっている。

また、図２は、図１（ａ）の多層回路基板１００について、チップ部品３の周りの絶縁基材１にかかる応力をシミュレートした結果の一例である。図２（ａ）は、図１（ａ）に較べてより広範囲の領域まで含めた１／８解析モデルの斜視図であり、図２（ｂ）は、チップ部品３の側面の周りにおいて、絶縁基材１にかかる応力のシミュレーション結果を等応力線で示した図である。

尚、図１と図２に示す多層回路基板１００，１０１において、図１０と図１１に示した多層回路基板９０と同様の部分については、同じ符号を付した。また、図２（ａ）中の破線は、絶縁基材１を構成する接着前の樹脂フィルムの境界を示している。

図１（ａ），（ｂ）に示す多層回路基板１００，１０１は、いずれも、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材１が形成され、該絶縁基材１中にチップ部品３が埋め込まれてなる多層回路基板である。図１（ａ），（ｂ）の多層回路基板１００，１０１では、いずれも、チップ部品３の基板厚さ方向（Ｚ方向）における側面に当接するようにして、中間絶縁材５ａ〜５ｃが配置されている。中間絶縁材５ａ〜５ｃは、基板厚さ方向（Ｚ方向）における熱膨張率が絶縁基材１の熱膨張率とチップ部品３の熱膨張率の中間にある絶縁材である。図１（ａ），（ｂ）の多層回路基板１００，１０１のチップ部品３は略直方体形状であり、図１（ａ）の多層回路基板１００では、中間絶縁材５ａ，５ｂが、チップ部品３の基板厚さ方向（Ｚ方向）における４つの側面に当接するようにして配置されている。特に、図１（ｂ）の多層回路基板１０１では、中間絶縁材５ｃが、チップ部品３の基板厚さ方向における４つの側面を取り囲むようにして配置されている。

図１０と図１１に示したように、熱可塑性樹脂からなる複数枚の樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材１が形成され、該絶縁基材１中にチップ部品３が埋め込まれてなる従来の多層回路基板９０においては、複数枚の樹脂フィルムからなる絶縁基材１とチップ部品３とが、直接当接した構造となっている。該構造の従来の多層回路基板９０についてシミュレーションを行ったところ、図１１に示したように、絶縁基材１におけるチップ部品３の厚さ方向の中央部付近に当接した部分が応力集中部となり、２５〜３０ＭＰａ程度の応力が発生していた。このため、実際に製造した従来の多層回路基板９０においても、特に３０ＭＰａ程度の最大応力がかかるチップ部品の長辺側の絶縁基材１においては、経時変化等で亀裂が発生し易い状態にあった。

そこで、多層回路基板９０の図１１に示す応力を分析した結果、以下の要因で上記応力が発生しているという結論に至った。すなわち、抵抗やコンデンサ等のチップ部品３は、一般的に厚みが０．１ｍｍ以上あることが多く、またセラミック系の材料で構成されていることが多いため、線膨張率が１０ｐｐｍ以下と低い傾向がある。これに対して、多層回路基板９０の熱可塑性樹脂からなる複数枚の樹脂フィルムが相互に接着された絶縁基材１は、基板面内の線膨張率を銅からなる導体パターン２の線膨張率である１７ｐｐｍと同程度に合わせているが、厚さ方向の線膨張率は、一般的に基板面内の線膨張率の数倍から数十倍ある場合が多い。このため、多層回路基板９０におけるチップ部品３と絶縁基材１の厚さ方向の線膨張率差で、絶縁基材１におけるチップ部品３の厚さ方向の中央部付近に当接した部分が応力集中部となり、２５〜３０ＭＰａ程度の応力が発生していることが判明した。

このため、図１（ａ），（ｂ）に示す多層回路基板１００，１０１においては、基板厚さ方向（Ｚ方向）における熱膨張率が絶縁基材１の熱膨張率とチップ部品３の熱膨張率の中間にある中間絶縁材５ａ〜５ｃを、チップ部品３の基板厚さ方向（Ｚ方向）における側面に当接するようにして配置している。これによって、チップ部品３と絶縁基材１の厚さ方向の線膨張率差を該中間絶縁材５ａ〜５ｃで緩和して、チップ部品３の周りの絶縁基材１にかかる応力を低減することができる。図２の多層回路基板１００で例示したように、シミュレーションによれば、例えば上記線膨張率が１０ｐｐｍのチップ部品３に対して、線膨張率が１７ｐｐｍ〜２０ｐｐｍの中間絶縁材５ａ，５ｂを絶縁基材１との間に介在させることで、チップ部品３の周りの絶縁基材１にかかる応力を１３〜１６ＭＰａ程度まで低減することができる。このため、実際に製造する該多層回路基板１００においても、経時変化等で亀裂が発生し難く、該多層回路基板１００は、高い信頼性を有した多層回路基板となっている。

以上のようにして、図１（ａ），（ｂ）に示す多層回路基板１００，１０１は、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材１が形成され、該絶縁基材１中にチップ部品３が埋め込まれてなる多層回路基板であって、チップ部品３の周りの絶縁基材１に亀裂が発生し難い多層回路基板とすることができる。

尚、図１（ａ），（ｂ）の多層回路基板１００，１０１では、中間絶縁材５ａ，５ｂが略直方体形状のチップ部品３における４つの側面に当接するように、あるいは中間絶縁材５ｃがチップ部品３の４つの側面を取り囲むようにして配置されていた。これによって、チップ部品３の周りの絶縁基材１にかかる応力を、４つの側面の周りで均等に低減することができる。しかしながらこれに限らず、例えば中間絶縁材をチップ部品３の対向する長辺側の２つの側面だけに配置するようにしてもよい。また、略直方体形状のチップ部品３に限らず、例えば円筒形状のチップ部品についても、基板厚さ方向における側面に当接するようにして中間絶縁材を配置しても、同様の応力低減効果を得ることができる。

また、図１（ａ），（ｂ）の多層回路基板１００，１０１では、中間絶縁材５ａ〜５ｃが、チップ部品３の側面の全領域に当接するようにして配置されていた。しかしながら、中間絶縁材は、必ずしもチップ部品３の側面の全領域に当接する必要はない。

図３は、別の多層回路基板の例を示した図で、多層回路基板１０２におけるチップ部品３の周りを拡大して示した模式的な部分断面斜視図である。図３も、図１（ａ），（ｂ）と同様に、多層回路基板１０２におけるチップ部品３の周りを断面ＸＹ，断面ＹＺ，断面ＺＸで分割して示した１／８の図となっている。

図３の多層回路基板１０２においては、中間絶縁材５ｄが、チップ部品３の側面における厚さ方向（Ｚ方向）の中央部（断面ＸＹ）を含んだ１／３以上の厚さ領域に当接するようにして配置されている。言い換えれば、図３中に示したように、チップ部品３の高さ（厚さ）をｈとし、中間絶縁材５ｄの高さをｄとしたとき、中間絶縁材５ｄが、チップ部品３の中央部（断面ＸＹ）を含んでｄ≧ｈ／３となるように配置されている。例えば、チップ部品３の高さｈが３００μｍであれば、高さｄが１００μｍ以上の中間絶縁材５ｄを、チップ部品３の中央部（断面ＸＹ）を含むようにして、その側面に当接するように配置する。

図２（ｂ）および図１１（ｂ）のシミュレーション結果に示したように、前述したチップ部品３と絶縁基材１の厚さ方向の線膨張率差で発生する応力は、チップ部品３の厚さ方向の中央部（断面ＸＹ）付近が応力集中部となる。このため、シミュレーションによれば、図３に示す多層回路基板１０２のように、中間絶縁材５ｄをチップ部品３の側面における厚さ方向の中央部を含んだ１／３以上の厚さ領域に当接するようにして配置するだけでも顕著な応力低減効果が得られる。

また、上記多層回路基板においては、基板面内における中間絶縁材の幅は、チップ部品の厚さの１／１０以上であることが好ましい。すなわち、図３の多層回路基板１０２で例示したように、中間絶縁材５ｄの幅ｔは、チップ部品３の高さｈに対して、ｔ≧ｈ／１０であること好ましい。例えば、チップ部品３の高さが３００μｍであれば、中間絶縁材５ｄの幅ｔを３０μｍ以上とする。応力低減効果だけみれば上記中間絶縁材の幅ｔは厚いほど望ましいが、シミュレーションによれば、中間絶縁材の幅ｔを上記のようにチップ部品の厚さの１／１０以上とすることで、顕著な応力低減効果を得ることができる。

図４も、別の多層回路基板の例を示した図で、多層回路基板１０３におけるチップ部品３の周りを拡大して示した１／８の模式的な部分断面斜視図である。尚、図１と図３の多層回路基板１００〜１０２では、絶縁基材１を構成する接着前の樹脂フィルムを明示していなかったが、図４の多層回路基板１０３では、絶縁基材１を構成する接着前の樹脂フィルム１ａ〜１ｄを明示し、その境界を破線で示している。

図４に示す多層回路基板１０３は、チップ部品３の側面に当接して配置され、基板厚さ方向において絶縁基材１とチップ部品３の中間の熱膨張率を有している中間絶縁材５ｅ，５ｆとして、絶縁基材１を構成している樹脂フィルム１ａ〜１ｄと同じ樹脂フィルムを用いるものである。

最初に、図４に示す多層回路基板１０３の構成要素である樹脂フィルム１ａ〜１ｄについて、図５と図６を用いて、詳しく説明しておく。

図５は、樹脂フィルム１ａ〜１ｄの切り出し材料であるシート素材１０を示す図で、図５（ａ）は、ロール状の先端が引き出されたシート素材１０の外観を示す図であり、図５（ｂ）は、シート素材１０の微細構造を模式的に示した斜視図である。

また、図６（ａ）は、シート素材１０からの樹脂フィルム１ａ〜１ｄの切り出し状態の一例を示した図であり、図６（ｂ）は、樹脂フィルム１ａの断面における繊維状分子ＦＭの配向性を示した展開図である。尚、図６において符号Ｈ３で示した部分は、図４に示したチップ部品３と中間絶縁材５ｅ，５ｆを挿入するための樹脂フィルム１ａ，１ｂに形成した貫通孔である。

図４の多層回路基板１０３において絶縁基材１を構成する樹脂フィルム１ａ〜１ｄは、通常、ローラ等を用いたシート成形機で製造された図５（ａ）に示すシート素材１０から切り出されて使用される。また、熱可塑性樹脂の微細構造は、一般的に、該熱可塑性樹脂の構成成分である繊維状分子ＦＭの集合体となっている。このことから、上記ローラ等を用いて製造されるシート素材１０では、図５（ｂ）に示すように、繊維状分子ＦＭがシート成形機におけるシート素材１０の流れる方向に長軸方向を略平行にして並んで配列するようになる。従って、ローラ等を用いて製造されたシート素材１０は、シート成形機において該シート素材１０の流れる方向（ＭＤ、Machine Direction)と該シート素材１０の幅方向（ＴＤ、Traverse Direction)とで、上記繊維状分子ＦＭの配向性を反映した異方性のあるシート素材となる。従って、該シート素材１０に対して任意の方向で切り出された多層回路基板の構成要素の樹脂フィルムにおいても、該樹脂フィルムのフィルム面内で、繊維状分子ＦＭが長軸方向を略平行にして並んで配列しており、繊維状分子ＦＭの長軸方向を平均した該樹脂フィルムの方向を上記ＭＤとし、ＭＤに垂直な該樹脂フィルムの方向を上記ＴＤとして、該樹脂フィルムが一般的にＭＤとＴＤとで線膨張率や強度に方向差がある異方性フィルムとなる。尚、言うまでもなく、樹脂フィルム（シート素材）の厚さ方向ＺＤについても、線膨張率または強度は、ＭＤおよびＴＤと異なる値となっている。

具体的に、例えば図６の樹脂フィルム１ａ〜１ｄでは、繊維状分子ＦＭが該樹脂フィルム１ａ〜１ｄの短辺方向にその長軸方向を略平行にして並んで配列している。このように、繊維状分子ＦＭが長軸方向を略平行にして並んで配列した樹脂フィルム１ａ〜１ｄにおいては、該樹脂フィルム１ａ〜１ｄのフィルム面内における方向として、前述したように、繊維状分子ＦＭの長軸方向を平均したＭＤと、該ＭＤに垂直な方向のＴＤを定義できる。また、図６（ｂ）に示すように、樹脂フィルム１ａ〜１ｄの断面として、ＭＤで切断され断面内に繊維状分子ＦＭの長軸方向が含まれるＭＤ断面と、ＴＤで切断され断面内で繊維状分子ＦＭの長軸方向が垂直に交わるＴＤ断面を定義することができる。従って、図６（ｂ）からわかるように、樹脂フィルム１ａ，１ｂに形成されたチップ部品３と中間絶縁材５ｅ，５ｆの貫通孔Ｈ３では、長辺側がＭＤ断面となり、短辺側がＴＤ断面となる。

樹脂フィルム１ａ〜１ｄのＭＤとＺＤの線膨張率の実測例では、ＭＤの線膨張率が約１８ｐｐｍであったのに対し、ＺＤの線膨張率は約２００ｐｐｍであった。尚、ＴＤの線膨張率は約２０ｐｐｍであった。また、該樹脂フィルム１ａ〜１ｄのＭＤとＺＤの引っ張り強度の実測例では、ＭＤの引っ張り強度が約１４０ＭＰａであったのに対し、ＺＤの引っ張り強度は２０ＭＰａ（ＴＤ断面）〜３５ＭＰａ（ＭＤ断面）であった。

上記樹脂フィルム１ａ〜１ｄの異方性を利用して、図４の多層回路基板１０３では、中間絶縁材５ｅ，５ｆとして樹脂フィルム１ａ〜１ｄと同じシート素材１０から切り出された樹脂フィルムを利用し、該樹脂フィルムのＭＤが基板厚さ方向（Ｚ方向）となるようにして、チップ部品３の側面に当接するようにして配置している。

図７（ａ），（ｂ）に、図４に示した多層回路基板１０３と図１１に示した従来の多層回路基板９０について、チップ部品３の周りにおける各樹脂フィルムの配向性の違いを、該樹脂フィルムを構成している繊維状分子ＦＭを使って比較して示した。

図４の多層回路基板１０３においては、同じシート素材１０から絶縁基材１を構成する樹脂フィルム１ａ〜１ｄと中間絶縁材５ｅ，５ｆとして利用する樹脂フィルムを切り出すことができ、同じ材料であるため、熱可塑性樹脂からなる該樹脂フィルムを加熱加圧して相互に接着する場合にも、均質な接合部を形成することができる。また、中間絶縁材５ｅ，５ｆとして上記方位関係を持たせて該樹脂フィルムを配置することで、前述した熱膨張差の緩和による応力低減効果を持たせることが可能である。さらには、中間絶縁材５ｅ，５ｆとして上記方位関係を持たせた該樹脂フィルムの配置は、上記熱膨張差によって発生する応力を引っ張り強度の高いＭＤで受ける配置ともなっている。

以上のようにして、上記した多層回路基板１００〜１０３は、いずれも、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材１が形成され、該絶縁基材１中にチップ部品３が埋め込まれてなる多層回路基板であって、チップ部品の周りの絶縁基材１に亀裂が発生し難い多層回路基板とすることができる。

次に、図４の多層回路基板１０３を例にして、上記多層回路基板の製造方法について説明する。図８（ａ），（ｂ）は、それぞれ、製造途中にある図４の多層回路基板１０３の各状態を示した模式的な部分断面斜視図である。

図４の多層回路基板１０３を製造するにあたっては、最初に、図６（ａ）に示したように、樹脂フィルム準備工程において、チップ部品３と中間絶縁材５ｅ，５ｆを挿入するための貫通孔Ｈ３が形成された樹脂フィルム１ａ，１ｂを準備する。次に、図８（ａ）に示すように、樹脂フィルム積層工程において、準備した複数枚の樹脂フィルム１ａ，１ｂを積層する。次に、図８（ｂ）に示すように、チップ部品配置工程において、貫通孔Ｈ３内にチップ部品３と中間絶縁材５ｅ，５ｆを挿入配置する。次に、図８（ｂ）の積層体に樹脂フィルム１ｃ，１ｄを積層した後、最後の加熱加圧工程において、積層した樹脂フィルム１ａ〜１ｄの積層体を両面から加圧しつつ加熱して、各樹脂フィルム１ａ〜１ｄを相互に接着して絶縁基材１を形成すると共に、貫通孔Ｈ３内に挿入配置したチップ部品３と中間絶縁材５ｅ，５ｆを絶縁基材１中に埋め込む。これによって、図４の多層回路基板１０３を製造することができる。

上記多層回路基板の製造方法は、樹脂フィルム１ａ〜１ｄ同士の接着やチップ部品３と中間絶縁材５ｅ，５ｆの埋め込みを一度の加熱加圧により一括して行うことができるため、該多層回路基板を安価に製造することができる。

尚、上記した多層回路基板の製造方法において、中間絶縁材を所定の貫通孔内に挿入配置するにあたっては、種々の方法が可能である。例えば、図８（ｂ）のチップ部品配置工程において、中間絶縁材となる樹脂フィルムのＭＤがチップ部品３の基板厚さ方向（Ｚ方向）となるように、該樹脂フィルムをチップ部品３の側面に巻きつけた状態で、所定の貫通孔内に挿入配置するようにしてもよい。これによれば、図１（ｂ）に示した多層回路基板１０１と同様の多層回路基板を製造することができる。また、例えば所定の貫通孔内にチップ部品３を挿入配置した状態で、中間絶縁材となる材料を流し込むようにして挿入配置することも可能である。

図９は、図４に示した多層回路基板１０３と同様の多層回路基板１０４について、そのの製造方法を示した図である。図９（ａ），（ｂ）は、それぞれ、製造途中にある多層回路基板１０４の各状態を示した模式的な部分断面斜視図である。

図９（ａ），（ｂ）に示した多層回路基板１０４の製造方法では、チップ部品配置工程において、積層された樹脂フィルム１ｅ〜１ｉの貫通孔Ｈ４内に中間絶縁材５ｇ、５ｈを挿入配置するにあたって、貫通孔Ｈ４の上方または下方に配置された樹脂フィルム１ｈ，１ｉの一部をチップ部品３で貫通孔Ｈ４内に折り曲げるようにして挿入配置している。これによって、樹脂フィルム１ｈ，１ｉの折り曲げ部分のＭＤが基板厚さ方向（Ｚ方向）となり、これが中間絶縁材５ｇ、５ｈとして利用された多層回路基板１０４を製造することができる。

以上のようにして、上記多層回路基板およびその製造方法は、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材が形成され、該絶縁基材中にチップ部品が埋め込まれてなる多層回路基板およびその製造方法であって、チップ部品の周りの絶縁基材に亀裂が発生し難い多層回路基板およびその製造方法となっている。

（ａ），（ｂ）は、それぞれ、本発明に係る多層回路基板の例を示した図で、多層回路基板１００，１０１におけるチップ部品３の周りを拡大して示した模式的な部分断面斜視図である。 図１（ａ）の多層回路基板１００について、チップ部品３の周りの絶縁基材１にかかる応力をシミュレートした結果の一例である。（ａ）は、図１（ａ）に較べてより広範囲の領域まで含めた１／８解析モデルの斜視図であり、（ｂ）は、チップ部品３の側面の周りにおいて、絶縁基材１にかかる応力のシミュレーション結果を等応力線で示した図である。 別の多層回路基板の例を示した図で、多層回路基板１０２におけるチップ部品３の周りを拡大して示した模式的な部分断面斜視図である。 別の多層回路基板の例を示した図で、多層回路基板１０３におけるチップ部品３の周りを拡大して示した１／８の模式的な部分断面斜視図である。 樹脂フィルム１ａ〜１ｄの切り出し材料であるシート素材１０を示す図で、（ａ）は、ロール状の先端が引き出されたシート素材１０の外観を示す図であり、（ｂ）は、シート素材１０の微細構造を模式的に示した斜視図である。 （ａ）は、シート素材１０からの樹脂フィルム１ａ〜１ｄの切り出し状態の一例を示した図であり、（ｂ）は、樹脂フィルム１ａの断面における繊維状分子ＦＭの配向性を示した展開図である。 （ａ），（ｂ）は、図４に示した多層回路基板１０３と図１１に示した従来の多層回路基板９０について、チップ部品３の周りにおける各樹脂フィルムの配向性の違いを、該樹脂フィルムを構成している繊維状分子ＦＭを使って比較して示した図である。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ、製造途中にある図４の多層回路基板１０３の各状態を示した模式的な部分断面斜視図である。 図４に示した多層回路基板１０３と同様の多層回路基板１０４について、そのの製造方法を示した図で、（ａ），（ｂ）は、それぞれ、製造途中にある多層回路基板１０４の各状態を示した模式的な部分断面斜視図である。 従来の多層回路基板の一例を示す図で、（ａ）は、多層回路基板９０を模式的に示した上面図である。また、（ｂ）と（ｃ）は、それぞれ、（ａ）における一点鎖線Ａ−Ａと二点鎖線Ｂ−Ｂの断面を実物の写真で示した図である。 図１０の多層回路基板９０について、チップ部品３の周りの絶縁基材１にかかる応力をシミュレートした結果の一例である。（ａ）は、１／４解析モデルの斜視図であり、（ｂ）は、そのシミュレーション結果を等応力線で示した図である。

符号の説明

９０，１００〜１０４ 多層回路基板
１ 絶縁基材
１ａ〜１ｉ 樹脂フィルム
３ チップ部品
５ａ〜５ｇ 中間絶縁材
１０ シート素材
ＦＭ 繊維状分子
Ｈ３，Ｈ４ 貫通孔

Claims (11)

1. 熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材が形成され、該絶縁基材中にチップ部品が埋め込まれてなる多層回路基板において、
   基板厚さ方向における熱膨張率が前記絶縁基材の熱膨張率と前記チップ部品の熱膨張率の中間にある中間絶縁材が、チップ部品の基板厚さ方向における側面に当接するようにして配置されてなることを特徴とする多層回路基板。
2. 前記チップ部品が、略直方体形状であり、
   前記中間絶縁材が、前記チップ部品の基板厚さ方向における４つの側面に当接するようにして配置されてなることを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板。
3. 前記中間絶縁材が、前記チップ部品の基板厚さ方向における４つの側面を取り囲むようにして配置されてなることを特徴とする請求項２に記載の多層回路基板。
4. 前記中間絶縁材が、前記チップ部品の側面における厚さ方向の中央部を含んだ１／３以上の厚さ領域に当接するようにして配置されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに一項に記載の多層回路基板。
5. 前記中間絶縁材が、前記チップ部品の側面の全領域に当接するようにして配置されてなることを特徴とする請求項４に記載の多層回路基板。
6. 基板面内における前記中間絶縁材の幅が、前記チップ部品の厚さの１／１０以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに一項に記載の多層回路基板。
7. 前記樹脂フィルムを構成している繊維状分子が、該樹脂フィルムのフィルム面内において、前記繊維状分子の長軸方向を略平行にして並んで配列し、
   前記繊維状分子の長軸方向を平均した該樹脂フィルムの方向をＭＤとし、前記ＭＤに垂直な該樹脂フィルムの方向をＴＤとしたとき、
   前記樹脂フィルムが、前記ＭＤと前記ＴＤとで線膨張率または強度に差がある異方性フィルムであり、
   前記樹脂フィルムのＭＤが基板厚さ方向となるようにして、前記樹脂フィルムが前記チップ部品の基板厚さ方向における側面に当接するようにして配置されてなり、
   前記樹脂フィルムが、前記中間絶縁材として利用されてなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに一項に記載の多層回路基板。
8. 熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが相互に接着されて絶縁基材が形成され、該絶縁基材中にチップ部品が埋め込まれてなる多層回路基板において、
   基板厚さ方向における熱膨張率が前記絶縁基材の熱膨張率と前記チップ部品の熱膨張率の中間にある中間絶縁材が、チップ部品の基板厚さ方向における側面に当接するようにして配置されてなる多層回路基板の製造方法であって、
   前記チップ部品と前記中間絶縁材を挿入するための貫通孔が形成された前記樹脂フィルムを準備する樹脂フィルム準備工程と、
   前記樹脂フィルムを複数枚積層する樹脂フィルム積層工程と、
   前記貫通孔内に前記チップ部品と前記中間絶縁材を挿入配置するチップ部品配置工程と、
   前記積層した樹脂フィルムの積層体を両面から加圧しつつ加熱して、各樹脂フィルムを相互に接着して前記絶縁基材を形成すると共に、前記貫通孔内に挿入配置した前記チップ部品と前記中間絶縁材を前記絶縁基材中に埋め込む加熱加圧工程とを有してなることを特徴とする多層回路基板の製造方法。
9. 前記樹脂フィルムを構成している繊維状分子が、該樹脂フィルムのフィルム面内において、前記繊維状分子の長軸方向を略平行にして並んで配列し、
   前記繊維状分子の長軸方向を平均した該樹脂フィルムの方向をＭＤとし、前記ＭＤに垂直な該樹脂フィルムの方向をＴＤとしたとき、
   前記樹脂フィルムが、前記ＭＤと前記ＴＤとで線膨張率または強度に差がある異方性フィルムであり、
   前記多層回路基板が、
   前記樹脂フィルムのＭＤが基板厚さ方向となるようにして、前記樹脂フィルムが前記チップ部品の基板厚さ方向における側面に当接するようにして配置されてなり、
   前記樹脂フィルムが、前記中間絶縁材として利用されてなる多層回路基板であることを特徴とする請求項８に記載の多層回路基板の製造方法。
10. 前記チップ部品配置工程において、前記中間絶縁材を前記貫通孔内に挿入配置するにあたって、
    前記貫通孔の上方または下方に配置された前記樹脂フィルムの一部を該貫通孔内に折り曲げるようにして挿入配置することを特徴とする請求項９に記載の多層回路基板の製造方法。
11. 前記チップ部品配置工程において、前記中間絶縁材を前記貫通孔内に挿入配置するにあたって、
    前記樹脂フィルムのＭＤが前記チップ部品の基板厚さ方向となるように、該樹脂フィルムを前記チップ部品の側面に巻きつけた状態で、前記貫通孔内に挿入配置することを特徴とする請求項９に記載の多層回路基板の製造方法。

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