JP3867593B2

JP3867593B2 - Printed circuit board manufacturing method and printed circuit board formed by the manufacturing method

Info

Publication number: JP3867593B2
Application number: JP2002062394A
Authority: JP
Inventors: 宏司近藤; 智宏横地; 敏広三宅; 聡竹内
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: JP2003086949A

Description

【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で、かつ絶縁基材の中に封止される電気素子の絶縁封止の信頼性を高めることができる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、導体パターン（２２）が形成され、導体パターン（２２）を底部とする有底ビアホール（２４）に接続材料（５０）が充填され、熱可塑性樹脂からなる複数の第１の樹脂フィルム（２３）と、同じく導体パターン（２２）が形成され、導体パターン（２２）を底部とする有底ビアホール（２４）に接続材料（５０）が充填され、更に電気素子（４１）を内蔵するための空間部（３６）を形成するための貫通孔（３５）が設けられ、第１の樹脂フィルム（２３）とともに絶縁基材（３９）となり、その樹脂フィルム（２３）と同一の熱可塑性樹脂からなる複数の第２の樹脂フィルム（３１）とを積層する積層工程と、
第２の樹脂フィルム（３１）に形成された前記空間部（３６）に前記電気素子（４１）を配置する配置工程と、
積層工程および配置工程後に、積層した第１及び第２の樹脂フィルム（２３、２１、３１）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、２１、３１）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、３１）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、
貫通孔（３５）を形成した複数の第２の樹脂フィルム（２３、３１）の厚さの総和を、前記貫通孔（３５）内に配置される前記電気素子（４１）の厚さと、同等あるいはそれ以下とし、
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（４１）の位置決めが容易である。
【００１０】
また、同じ位置に貫通孔（３５）を形成する第２の樹脂フィルム（２３、３１）の厚さの総和は、貫通孔（３５）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）には、樹脂フィルム（２３）の積層方向に電極（４２）が形成され、
第１の樹脂フィルム（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（２２）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３に記載の発明のプリント基板の製造方法では、
第１及び第２の樹脂フィルム（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、第１の樹脂フィルム（２３）の一つに形成された導体パターン（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（４１）の検査を容易に行なうことができる。
【００１６】
また、請求項４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、第１及び第２の樹脂フィルム（２３）の積層方向に電極（４２）が形成され、
第１及び第２の樹脂フィルム（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、
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）と第１の樹脂フィルム（２３）の一つに形成された導体パターン（２２）とを電気的に接続することができる。
【００１７】
また、請求項５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、第１及び第２の樹脂フィルム（２３）の積層方向に電極（４２ａ）が形成され、
第１の樹脂フィルム（２３）の一つには、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（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（２２ａ）とを電気的に接続することができる。
【００１８】
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（４１ａ）には、第１及び第２の樹脂フィルム（２３）の積層方向に電極（４２ａ）が形成され、
第１の樹脂フィルム（２３）の一つには、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（２２ａ）とを電気的にワイヤボンド接続することができる。
【００２３】
また、請求項７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（４１）を確実に封止することができる。
【００２５】
また、請求項８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（２３）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９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（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）および金属ベース部材（４６）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１０に記載の発明のように、
導体パターン（２２）が形成され、導体パターン（２２）を底部とする有底ビアホール（２４）に接続材料（５０）が充填され、熱可塑性樹脂からなる複数の第１の樹脂フィルム（２３）と、同じく導体パターン（２２）が形成され、導体パターン（２２）を底部とする有底ビアホール（２４）に接続材料（５０）が充填され、更に電気素子（４１）を内蔵するための空間部（３６）を形成するための貫通孔（３５）が設けられ、第１の樹脂フィルム（２３、２１）と同一の熱可塑性樹脂からなる複数の第２の樹脂フィルム（２３、３１）と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、
第２の樹脂フィルム（２３、３１）に貫通孔（３５）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、第１の樹脂フィルム（２３、２１）の積層方向に形成された電極（４２）が、接続材料（５０）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、
貫通孔（３５）を形成した複数の第２の樹脂フィルム（２３、３１）の厚さの総和を、貫通孔（３５）内に配置される電気素子（４１）の厚さと、同等あるいはそれ以下とし、
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１１に記載の発明のように、
導体パターン（２２）が形成され、導体パターン（２２）を底部とする有底ビアホール（２４）に接続材料（５０）が充填され、熱可塑性樹脂からなる複数の第１の樹脂フィルム（２３）と、同じく導体パターン（２２）が形成され、導体パターン（２２）を底部とする有底ビアホール（２４）に接続材料（５０）が充填され、更に電気素子（４１）を内蔵するための空間部（３６）を形成するための貫通孔（３５）が設けられ、第１の樹脂フィルム（２３）と同一の熱可塑性樹脂からなる複数の第２の樹脂フィルム（３１）と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、
第２の樹脂フィルム（３１）に貫通孔（３５）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、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、
貫通孔（３５）を形成した複数の第２の樹脂フィルム（３１）の厚さの総和を、貫通孔（３５）内に配置される電気素子（４１）の厚さと、同等あるいはそれ以下とし、
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１２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１〜１０００ＭＰａ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１〜１０００ＭＰａ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）相互を確実に接着した絶縁基材（３９）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１３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７５μｍ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２２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５μｍ、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０．５ｍ²／ｇの錫粒子と、平均粒径１μｍ、比表面積１．２ｍ²／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５０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２３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２１、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２１、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３６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、３１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４６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２３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２５０〜３５０℃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５〜４０ＭＰａ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３１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、３１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２４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、３１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４１ａ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２２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。
【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（ＰＰＳ）、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３５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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a printed circuit board in which an electric element is incorporated in an insulating base material, and a printed circuit board formed by the method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a printed circuit board in which an electric element is built in an insulating base material is known corresponding to the high density mounting of the electric element.
[0003]
For example, there is a technique disclosed in JP-A-11-31868. In this technology, after producing a plurality of insulating layers (resin film serving as an insulating base material) including a thermosetting resin in a B stage state in which vias and conductor patterns are formed, resin sealing is performed between these insulating layers. The resin film on which the electric element is mounted is sandwiched and stacked, and then pressed to be integrated. Thereafter, the laminate is heated to cure the insulating layer, thereby manufacturing a printed circuit board incorporating an electric element.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional technique has a problem in that it is difficult to position the electric element with respect to the insulating base material because the resin film on which the electric element is mounted is sandwiched and laminated between the insulating layers. If the electric element is displaced in the insulating base material, there may be a problem of poor connection between the electric element and the via.
[0005]
  The present invention has been made in view of the above points, and it is easy to position an electric element with respect to an insulating substrate.In addition, it is possible to improve the reliability of the insulation sealing of the electric element sealed in the insulating base material.An object of the present invention is to provide a printed circuit board manufacturing method and a printed circuit board formed by the manufacturing method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, in the method for manufacturing a printed circuit board according to claim 1,A conductive pattern (22) is formed, a bottomed via hole (24) with the conductive pattern (22) as a bottom is filled with a connection material (50), and a plurality of first resin films (23) made of a thermoplastic resin; Similarly, a conductor pattern (22) is formed, and a bottomed via hole (24) having the conductor pattern (22) as a bottom is filled with a connection material (50), and further, a space (for incorporating an electric element (41) ( 36) is provided with a through hole (35), together with the first resin film (23)Insulating base material (39)A plurality of second films made of the same thermoplastic resin as the resin film (23).Resin film(31) andLaminating step of laminating,
  SecondResin film (31)In the space portion (36) formed in theAn arrangement step of arranging the electric element (41);
  After the laminating step and arranging step, the layers were laminatedFirst and secondResin film (23, 21, 31) Is heated while being pressed from both sides, whereby each resin film (23, 21, 31And a bonding process for mutual bonding,
  In the manufacturing method of the printed circuit board incorporating the electric element (41),
  Before carrying out the laminating step, the resin film (23,31) Having a hole forming step of forming a through hole (35) having substantially the same dimensions as the outer shape of the electric element (41),
  The total thickness of the plurality of second resin films (23, 31) in which the through hole (35) is formed is equal to the thickness of the electric element (41) disposed in the through hole (35) or Less than that,
  The arranging step is characterized in that the electric element (41) is inserted into the through hole (35).
[0007]
According to this, the electric element (41) is positioned and held by the through hole (35) having substantially the same dimensions as the outer shape of the electric element (41) formed in the resin film (23). Therefore, the electric element (41) can be easily positioned with respect to the insulating base (39).
[0010]
  In the same positionForm a through hole (35)SecondResin film (23, 31) Is approximately equal to or less than the thickness of the electric element (41) inserted in the through hole (35).
[0011]
According to this, at the interface (41a) with the insulating base material (39) in the vertical direction (lamination direction of the resin film, etc.) of the electric element (41) built in the printed circuit board (100), the electric element (41) and the insulating base Peeling from the material (39) hardly occurs.
[0012]
  Also,Claim 2In the method for producing a printed circuit board according to the invention, the electrode (42) is formed on the electric element (41) in the laminating direction of the resin film (23),
  FirstThe resin film (23) is filled with the connection material (50) corresponding to the position of the electrode (42) of the electric element (41) inserted into the through hole (35) before the lamination step. And a bottomed via hole (24) whose bottom is the conductor pattern (22) is formed,
  It is characterized in that the electrode (42) of the electric element (41) and the conductor pattern (22) are electrically connected through the connecting material (50) by heating while applying pressure in the bonding step.
[0013]
According to this, when the substrate (100) is formed by bonding each resin film (23) to be the insulating base (39) by heating while applying pressure in the bonding step, the built-in electric element (41) ) And the conductor pattern (22) can be electrically connected. Therefore, it is not necessary to make an electrical connection between the built-in electric element (41) and the conductor pattern (22) before the bonding process, so that the manufacturing process can be simplified.
[0014]
  Also,Claim 3In the printed circuit board manufacturing method of the invention described in
  First and secondBefore the lamination process is performed on the resin film (23), a conductor pattern (22) is formed,
  Before performing the placement process,Formed on one of the first resin films (23)The conductive pattern (22) and the electrode (42) of the electric element (41) are electrically connected.
[0015]
According to this, before performing an arrangement | positioning process, the resin film (23) in which the conductor pattern (22) and the electrode (42) of the electric element (41) were electrically connected can be obtained. Therefore, the electrical element (41) can be easily inspected using the conductor pattern (22) connected to the electrode (42) of the electrical element (41).
[0016]
  Also,Claim 4Like the printed circuit board manufacturing method of the invention described in
  The electrical element (41) includesFirst and secondAn electrode (42) is formed in the lamination direction of the resin film (23),
  First and secondThe resin film (23) is filled with the connection material (50) corresponding to the position of the electrode (42) of the electric element (41) inserted into the through hole (35) before the lamination step. And a bottomed via hole (24) whose bottom is the conductor pattern (22) is formed,
  Before the placement step, the electrode (42) of the electrical element (41) is connected via the connecting material (50).Formed on one of the first resin films (23)The conductor pattern (22) can be electrically connected.
[0017]
  Also,Claim 5Like the printed circuit board manufacturing method of the invention described in
  The electrical element (41a)First and secondAn electrode (42a) is formed in the laminating direction of the resin film (23),
  FirstResin film (23)one ofBefore the lamination step, the conductor pattern (22) is formed as the land portion (22a) corresponding to the position of the electrode (42a) of the electric element (41a) inserted into the through hole (35). And
  Before performing the arranging step, the electrode (42a) of the electric element (41a) and the land portion (22a) of the conductor pattern (22) can be electrically connected.
[0018]
  Also,Claim 6Like the printed circuit board manufacturing method of the invention described in
  The electrical element (41a)First and secondAn electrode (42a) is formed in the laminating direction of the resin film (23),
  FirstResin film (23)one ofBefore the lamination step, the conductor pattern (22) is formed as the land portion (22a),
  Before performing the arrangement step, the electrode (42a) of the electric element (41a) and the land portion (22a) of the conductor pattern (22) can be electrically wire-bonded.
[0023]
  Also,Claim 7In the printed circuit board manufacturing method of the invention described in
  The resin film (23) is characterized by having an elastic modulus of 1 to 1000 MPa at the heating temperature in the bonding step.
[0024]
According to this, in the bonding step, the resin films (23) can be reliably bonded to each other by applying pressure in a state where the elastic modulus of the resin film (23) is sufficiently reduced to 1 to 1000 MPa. Moreover, the resin film (23) can be easily plastically deformed in the direction of the through hole (35) in which the electric element (41) is inserted, and the electric element (41) can be reliably sealed.
[0025]
  Also,Claim 8In the method for manufacturing a printed circuit board according to the invention, the base member forming step of forming the metal base member (46) on the outer surface of the resin film (23) located on the outermost side in the laminated resin film (23). It is characterized by having.
[0026]
According to this, the printed circuit board (100) provided with the metal base member (46) on the outermost surface can be obtained. For example, when it is necessary to provide a metal base member on the surface of the printed circuit board for the purpose of heat dissipation from the printed circuit board, electrical elements cannot be mounted on the surface where the metal base member is provided. The possible area is reduced. Therefore, the effect of obtaining a printed circuit board that incorporates the electrical element (41) and has the metal base member (46) on the outermost surface in order to cope with high-density mounting is great.
[0027]
  Also,Claim 9In the printed circuit board manufacturing method of the invention described in
  After the laminating step and the base member forming step, the laminate of the resin film (23) and the metal base member (46) is heated while being pressed from both sides, whereby each resin film (23) and the metal base member (46) are mutually connected. It is characterized by the adhesion of
[0028]
According to this, each resin film (23) and metal base member (46) can be bonded together. Therefore, even if it is a printed circuit board (100) provided with a metal base member (46), a manufacturing process can be simplified.
[0029]
  Also,Claim 10Like the invention described in
  A conductive pattern (22) is formed, a bottomed via hole (24) with the conductive pattern (22) as a bottom is filled with a connection material (50), and a plurality of first resin films (23) made of a thermoplastic resin; Similarly, a conductor pattern (22) is formed, and a bottomed via hole (24) having the conductor pattern (22) as a bottom is filled with a connection material (50), and further, a space (for incorporating an electric element (41) ( A plurality of second resin films (23, 31) made of the same thermoplastic resin as the first resin films (23, 21), provided with through holes (35) for forming 36);Insulating base materials (39) that are bonded to each other by heating with pressure after lamination,
  SecondResin film (23,31) Is provided in the space (36) formed in the insulating base (39) by providing the through hole (35),FirstThe electrode (42) formed in the lamination direction of the resin films (23, 21)Connection material (50)An electrical element (41) connected to the conductor pattern (22) via
  The total thickness of the plurality of second resin films (23, 31) in which the through holes (35) are formed is equal to or less than the thickness of the electric element (41) disposed in the through holes (35). age,
  The electric element (41) is sealed by the resin film (23) extruded in the direction of the space (36) by being heated while being pressurized, and the electric element (41) is sealed in the insulating base (39). A printed circuit board (100) characterized by being incorporated can be formed.
[0030]
This is because the built-in electric element (41) is positioned with respect to the insulating base (39) formed by securely bonding the resin films (23) to each other, and is securely connected to the conductor pattern (22). And the printed circuit board (100) securely sealed in the insulating base (39).
[0031]
  Also,Claim 11Like the invention described in
  A conductive pattern (22) is formed, a bottomed via hole (24) with the conductive pattern (22) as a bottom is filled with a connection material (50), and a plurality of first resin films (23) made of a thermoplastic resin; Similarly, a conductor pattern (22) is formed, and a bottomed via hole (24) having the conductor pattern (22) as a bottom is filled with a connection material (50), and further, a space (for incorporating an electric element (41) ( A plurality of second resin films (31) made of the same thermoplastic resin as the first resin film (23) provided with through holes (35) for forming 36)Insulating base materials (39) that are bonded to each other by heating with pressure after lamination,
  SecondResin film (31) Is provided in the space (36) formed in the insulating base (39) by providing the through hole (35), and the electric element (41) in which the electrode (42) is connected to the conductor pattern (22). )
  The total thickness of the plurality of second resin films (31) in which the through holes (35) are formed is equal to or less than the thickness of the electric element (41) disposed in the through holes (35),
  The electric element (41) is sealed with a resin film (23) extruded in the direction of the space (36) by being heated while being pressurized, and the electric element (41) is sealed in the insulating base (39). It is possible to form a printed circuit board characterized in that it is built in.
[0032]
This is because the built-in electric element (41) is positioned with respect to the insulating base (39) formed by securely bonding the resin films (23) to each other, and is securely connected to the conductor pattern (22). And the printed circuit board (100) securely sealed in the insulating base (39).
[0033]
  Also,Claim 12The printed circuit board according to the invention is characterized in that the resin film (23) has an elastic modulus of 1 to 1000 MPa at a heating temperature when heated while being pressurized.
[0034]
According to this, when heated while applying pressure, the insulating group in which the resin films (23) are securely bonded to each other by applying pressure in a state where the elastic modulus of the resin film (23) is sufficiently reduced to 1 to 1000 MPa. It becomes a material (39). Further, the resin film (23) is easily plastically deformed in the direction of the space (36) in which the electric element (41) is disposed, and the electric element (41) is securely sealed by the extruded resin film (23). Is done.
[0035]
  Also,Claim 13The printed circuit board according to the invention is characterized in that the metal base member (46) is bonded to the surface of the insulating base (39).
[0036]
For example, when it is necessary to provide a metal base member on the surface of the printed circuit board for the purpose of heat dissipation from the printed circuit board, electrical elements cannot be mounted on the surface where the metal base member is provided. The possible area is reduced. Therefore, as in the present invention, the electrical element (41) is built in to accommodate high-density mounting, and the effect of providing the metal base member (46) on the surface is great.
[0037]
In addition, the code | symbol in the parenthesis attached | subjected to each said means shows the correspondence with the specific means of embodiment description later mentioned.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0039]
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a printed circuit board according to this embodiment.
[0040]
In FIG. 1A, 21 is a single-sided conductor having a conductive pattern 22 in which a conductive foil (in this example, a copper foil having a thickness of 18 μm) pasted on one side of a resin film 23 as an insulating substrate is patterned. It is a pattern film. In this example, a thermoplastic resin film having a thickness of 75 μm composed of 65 to 35% by weight of polyetheretherketone resin and 35 to 65% by weight of polyetherimide resin is used as the resin film 23.
[0041]
When the formation of the conductor pattern 22 is completed as shown in FIG. 1A, next, as shown in FIG. 1B, a carbon dioxide laser is irradiated from the resin film 23 side, and the conductor pattern 22 is formed on the bottom surface. A via hole 24 that is a bottomed via hole is formed. The via hole is formed by adjusting the output of the carbon dioxide laser and the irradiation time so as not to make a hole in the conductor pattern 22.
[0042]
For the formation of the via hole 24, an excimer laser or the like can be used in addition to the carbon dioxide laser. A via hole forming method such as drilling other than laser is also possible, but drilling with a laser beam is preferable because it can be made with a fine diameter and damage to the conductor pattern 22 is small.
[0043]
When the formation of the via hole 24 is completed as shown in FIG. 1B, next, as shown in FIG. 1C, the via hole 24 is filled with a conductive paste 50 that is an electrical connection material. The conductive paste 50 has an average particle size of 5 μm and a specific surface area of 0.5 m.²/ G tin particles 300g, average particle size 1μm, specific surface area 1.2m²A solution obtained by dissolving 6 g of ethyl cellulose resin in 60 g of terpineol, which is an organic solvent, is added to 300 g of silver particles of / g, and this is kneaded with a mixer to form a paste.
[0044]
Here, the ethyl cellulose resin is added to impart shape retention to the conductive paste 50, and an acrylic resin or the like may be employed as the shape retention property imparting agent.
[0045]
The conductive paste 50 is printed and filled in the via hole 24 of the single-sided conductor pattern film 21 by a screen printer using a metal mask, and then terpineol is dried at 140 to 160 ° C. for about 30 minutes. The conductive paste 50 is filled into the via hole 24 using a screen printing machine in this example, but other methods using a dispenser or the like are possible as long as the filling can be performed reliably.
[0046]
Here, as the organic solvent to be added for pasting, it is possible to use other than terpineol, but it is preferable to use an organic solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C. In the case of an organic solvent having a boiling point of less than 150 ° C., a problem that the change with time of the viscosity of the conductive paste 50 becomes large is likely to occur. On the other hand, an organic solvent having a boiling point exceeding 300 ° C. is not preferable because the time required for drying becomes long.
[0047]
Moreover, in this example, as a metal particle which comprises the electrically conductive paste 50, an average particle diameter of 5 micrometers and a specific surface area of 0.5 m²/ G tin particles, average particle size 1 μm, specific surface area 1.2 m²/ G silver particles were used, but these metal particles had an average particle diameter of 0.5 to 20 μm and a specific surface area of 0.1 to 1.5 m.²/ G is preferable.
[0048]
The average particle size of the metal particles is less than 0.5 μm, and the specific surface area is 1.5 m.²When exceeding / g, a large amount of an organic solvent is required to make a paste suitable for via hole filling. A conductive paste containing a large amount of an organic solvent takes time to dry, and if the drying is insufficient, a large amount of gas is generated by heating at the time of interlayer connection. Reduce connection reliability.
[0049]
On the other hand, the average particle diameter of the metal particles exceeds 20 μm, and the specific surface area is 0.1 m.²If it is less than / g, it becomes difficult to fill the via hole 24, and the metal particles are likely to be unevenly distributed, and even when heated, it is difficult to form a conductive composition 51, which will be described later, made of a uniform alloy. There is a problem that it is difficult to ensure the property, which is not preferable.
[0050]
Further, before filling the via hole 24 with the conductive paste 50, the portion of the conductor pattern 22 facing the via hole 24 may be thinly etched or reduced. According to this, the via connection described later is further improved.
[0051]
On the other hand, in FIG. 1 (d), 31 is the same as the single-sided conductor pattern film 21, and the conductor pattern 22 is formed on the resin film 23 that is an insulating substrate by the steps shown in FIGS. A single-sided conductor pattern film in which the via hole 24 is formed and the conductive paste 50 is filled.
[0052]
In addition, when the via hole 24 shown in FIG. 1B is formed on the single-sided conductor pattern film 31, the outer shape of the electric element 41 is roughly formed by laser processing at a position corresponding to the arrangement position of the electric element 41 incorporated later. A through hole 35 having the same size is formed. The dimension of the through hole 35 is such that when the electric element 41 is inserted into the through hole 35, the clearance between the electric element 41 and the resin film 23 is 20 μm or more over the entire circumference of the electric element 41 and the resin film 23. It is preferable that the thickness be less than or equal to the thickness (75 μm in this example).
[0053]
The through hole 35 is formed by laser processing when the via hole 24 is formed, but can be formed by punching, router processing, or the like separately from the formation of the via hole 24.
[0054]
Here, as the resin film 23 of the single-sided conductor pattern film 31, in this example, the polyether ether ketone resin 65 to 35% by weight and the polyetherimide resin 35 to 65% are the same as the resin film 23 of the single-sided conductor pattern film 21. % Of a thermoplastic resin film having a thickness of 75 μm.
[0055]
When the formation of the through holes 35 in the single-sided conductor pattern film 31 and the filling and drying of the conductive paste 50 into the via holes 24 of the single-sided conductor pattern films 21 and 31 are completed, as shown in FIG. A plurality of films 21 and 31 (in this example, 5 sheets) are laminated.
[0056]
At this time, the single-sided conductor pattern films 21 and 31 are laminated with the side on which the conductor pattern 22 is provided as the upper side. That is, the single-sided conductor pattern films 21 and 31 are laminated so that the surface on which the conductor pattern 22 is formed faces the surface on which the conductor pattern 22 is not formed.
[0057]
Here, the single-sided conductor pattern film 31 provided with the through-holes 35 at the same position so that the thickness of the space portion 36 formed by the through-holes 35 is substantially equal to or less than the thickness of the electric element 41 described later. A plurality (two in this example) are stacked adjacent to each other. In this example, since the thickness of the electric element 41 is 160 μm, two through-holes 35 having a thickness direction dimension of 75 μm are adjacent to each other so that the thickness of the space portion 36 is substantially equal to or less than this. Thus, the single-sided conductor pattern film 31 was laminated (that is, the thickness of the space 36 was 150 μm).
[0058]
In addition, when the single-sided conductor pattern films 21 and 31 are laminated, an electrical element 41 such as a resistor, a capacitor, a filter, and an IC is inserted into the space 36 formed by the through hole 35. In the electric element 41, electrodes 42 are formed at both ends including the surfaces of the single-sided conductor pattern films 21 and 31 in the stacking direction.
[0059]
Then, the single-sided conductor pattern film 21 laminated on the space 36 where the electric element 41 is inserted is filled with the conductive paste 50 at a position where the conductor pattern 22 and the electrode 42 can be electrically connected. A via hole 24 is disposed.
[0060]
Further, an aluminum heat sink 46 is laminated on the lower side of the laminated single-sided conductor pattern films 21, 31. The heat sink 46 is a metal base member in the present embodiment. Incidentally, the via hole 24 is not formed in the lowermost resin film 23 in contact with the heat sink 46.
[0061]
When the single-sided conductor pattern films 21 and 31 and the heat sink 46 are laminated as shown in FIG. 1 (e), they are pressed while being heated from above and below by a vacuum heating press. In this example, it was heated to a temperature of 250 to 350 ° C. and pressurized at a pressure of 1 to 10 MPa for 10 to 20 minutes.
[0062]
Thereby, as shown in FIG.1 (f), each single-sided conductor film patterns 21 and 31 and the heat sink 46 mutually adhere | attach. Since all the resin films 23 are formed of the same thermoplastic resin material, the insulating base 39 is easily heat-sealed and integrated.
[0063]
Further, the conductive composition 51 in which the conductive paste 50 in the via hole 24 is sintered and integrated makes an interlayer connection between adjacent conductor patterns 22 and also connects the electrode 42 of the electric element 41 and the conductor pattern 22. As a result, a multilayer printed circuit board 100 incorporating the electric element 41 is obtained. Here, the conductive composition 51 is an electrical connection material, and the via hole 24 and the conductive composition 51 constitute the via of this embodiment.
[0064]
Here, the mechanism of the interlayer connection of the conductor pattern 22 will be briefly described. The conductive paste 50 filled in the via hole 24 and dried is in a state where tin particles and silver particles are mixed. And when this paste 50 is heated to 250-350 degreeC, since melting | fusing point of a tin particle is 232 degreeC and melting | fusing point of a silver particle is 961 degreeC, a tin particle melt | dissolves and it covers the outer periphery of a silver particle Adhere to.
[0065]
When heating is continued in this state, the melted tin begins to diffuse from the surface of the silver particles, and an alloy of tin and silver (melting point 480 ° C.) is formed. At this time, since a pressure of 1 to 10 MPa is applied to the conductive paste 50, the conductive composition 51 made of an alloy integrated by sintering is formed in the via hole 24 with the formation of the alloy of tin and silver. Is formed.
[0066]
When the conductive composition 51 is formed in the via hole 24, since the conductive composition 51 is pressurized, it is brought into pressure contact with the surface constituting the bottom of the via hole 24 of the conductor pattern 22. As a result, the tin component in the conductive composition 51 and the copper component of the copper foil constituting the conductor pattern 22 are mutually solid-phase diffused, and solid-phase diffusion is performed at the interface between the conductive composition 51 and the conductor pattern 22. Layers are formed and electrically connected.
[0067]
Further, the electrode 42 of the electric element 41 is formed by forming a tin plating layer or the like on the surface of a metal member such as copper or nickel, and is formed in the via hole 24 by a mechanism substantially similar to the interlayer connection of the conductor pattern 22 described above. The conductive pattern 51 is formed through the formed conductive composition 51 and the solid phase diffusion layer formed at the interface between the conductive composition 51 and the conductor pattern 22 and at the interface between the conductive composition 51 and the electrode 42. Connect electrically.
[0068]
When being heated while being pressurized by a vacuum heating press, the elastic modulus of the resin film 23 is reduced to about 5 to 40 MPa. Accordingly, the resin film 23 around the through hole 35 tends to be deformed so as to be pushed into the through hole 35. In addition, the resin film 23 positioned in the film stacking direction of the through hole 35 tends to be deformed so as to be pushed into the through hole 35. That is, the resin film 23 around the space portion 36 is pushed out toward the space portion 36.
[0069]
Thereby, the electric element 41 is sealed by the insulating base material 39 integrated with the resin film 23 being deformed. In addition, it is preferable that the elasticity modulus of the resin film 23 at the time of a hot press is 1-1000 MPa. If the elastic modulus is greater than 1000 MPa, it is difficult to heat-seal between the resin films 23 and it is difficult to deform the resin film 23. Moreover, if the elastic modulus is less than 1 MPa, the resin film easily flows by pressurization, and it is difficult to form the printed circuit board 100.
[0070]
As described above, the through hole 35 formed in the resin film 23 has a clearance between the electric element 41 and the resin film 23 of 20 μm or more over the entire circumference of the electric element 41 and the thickness of the resin film 23 ( In this example, the dimension is 75 μm) or less. This is because if the clearance is less than 20 μm, it is difficult to insert the electric element 41 into the through-hole 35. If the clearance is larger than the thickness of the resin film 23, the electric element 41 is completely sealed even if the resin film 23 is deformed by heating press. This is because it is difficult to stop.
[0071]
Further, as described above, when the single-sided conductor pattern films 21 and 31 are laminated, the thickness of the space 36 (that is, the total thickness of the resin film 23 in which the through holes 35 are formed) is larger than the thickness of the electric element 41. The number of laminated single-sided conductor pattern films 31 having through-holes 35 was determined so as to be approximately equal or less.
[0072]
This is because, when the thickness of the space portion 36 is larger than the thickness of the electric element 41, the upper and lower surfaces of the portion of the printed circuit board 100 in which the electric element 41 is embedded by heating press are shown in FIG. As shown in FIG. When the printed circuit board 100 in this state is placed in, for example, a high-temperature environment, the insulating base material 39 positioned in the upper and lower surface direction (lamination direction of the resin film 23) of the electric element 41 tends to return to a flat shape.
[0073]
Along with this, stress in the peeling direction is generated at the interface 41a with the insulating base material 39 in the vertical direction of the electric element 41, and the inconvenience of lowering the insulation sealing reliability of the electric element 41 is likely to occur.
[0074]
When the thickness of the space portion 36 is equal to or less than the thickness of the electric element 41, the upper and lower surfaces of the part in which the electric element 41 is built are flat or convex as shown in FIG. When the printed circuit board 100 is placed in a high temperature environment or the like when the convex shape is formed and the insulating base material 39 tries to return to a flat shape, the interface 41a with the insulating base material 39 in the vertical direction of the electric element 41 Pressing occurs and stress in the peeling direction is unlikely to occur.
[0075]
The thickness of the space 36 is preferably equal to or less than the thickness of the electric element 41. However, if the stress in the peeling direction is small enough not to cause a problem, the thickness of the space 36 is slightly larger than the thickness of the electric element 41. It can be large. Further, if the thickness of the space portion 36 is extremely smaller than the thickness of the electric element 41, the convex portion becomes large on the surface of the printed circuit board 100, and the electric element is connected when this portion becomes the surface mounting portion of the electric element. Inconveniences such as difficulty may occur.
[0076]
In the manufacturing process described above, the step of forming the through hole 35 shown in FIG. 1D is the hole forming step in the present embodiment, and the step shown in FIG. 1E is the stacking step and arrangement in the present embodiment. It is a process and a base member formation process. Moreover, the process of forming the printed circuit board 100 shown in FIG. 1F by heating and pressing the laminate shown in FIG.
[0077]
According to the above-described manufacturing method and the configuration obtained by the manufacturing method, the built-in electric element 41 is positioned with respect to the insulating base material 39 in which the resin films 23 are securely bonded to each other, and reliably connected to the conductor pattern 22. A printed circuit board 100 is obtained which is electrically connected and securely sealed in the insulating base material 39.
[0078]
The printed board 100 is a board having a heat sink 46 on the lower surface. As shown in FIG. 1F, the electric element 61 is surface-mounted on the upper surface of the printed board 100 and the electric element 41 is built in. In addition, it can cope with high-density mounting while having good heat dissipation.
[0079]
Further, the lamination and integration of the single-sided conductor pattern films 21 and 31 and the heat sink 46, the interlayer connection between the conductor patterns 22 and the connection of the electric element 41 to the conductor pattern 22 can be simultaneously performed by heating while applying pressure. . Therefore, the processing man-hours of the printed circuit board 100 can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
[0080]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described based on the drawings.
[0081]
The second embodiment is different from the first embodiment in the step of connecting the electric element 41 and the conductive pattern 22. In addition, about the part similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
[0082]
Similar to the first embodiment shown in FIGS. 1A to 1C, when the formation of the conductor pattern 22, the formation of the via hole 24, and the filling of the conductive paste 50 are completed, as shown in FIG. After arranging the electric element 41 on the surface of the single-sided conductor pattern film 21 that is laminated on the upper side of the part 36 on which the conductor pattern 22 is not formed, pressurizing while heating from both sides.
[0083]
A via hole 24 that is a bottomed via hole filled with the conductive paste 50 is formed in the single-sided conductor pattern film 21 corresponding to the position of the electrode 42 of the electric element 41. Then, the conductive paste 50 in the via hole 24 is sintered and integrated into the conductive composition 51 by the heating press described above, and the electrode 42 of the electric element 41 and the conductor pattern 22 are electrically connected as shown in FIG. Connected to.
[0084]
On the other hand, the single-sided conductor pattern film 31 including the through holes 35 is formed as in the first embodiment shown in FIG. When the formation of the through hole 35 in the single-sided conductor pattern film 31, the filling and drying of the conductive paste 50 into the via hole 24 of the single-sided conductor pattern film 21, 31, and the connection of the electric element 41 to the single-sided conductor pattern film 21 are completed, In the second embodiment, as shown in FIG. 4, the single-sided conductor pattern films 21 and 31 are laminated together with a plurality of (in this example, five) heat sinks 46.
[0085]
The steps shown in FIG. 4 are a lamination step, an arrangement step, and a base member formation step in this embodiment. In these steps, the present embodiment is different from the first embodiment in that the electrode 42 of the electric element 41 is already electrically connected to the conductor pattern 22 of the single-sided conductor pattern film 21 and the electric element 41 is The conductive paste in the via hole 24 of the connected single-sided conductor pattern film 21 is a conductive composition 51.
[0086]
In addition, the dimensional relationship with respect to the electric element 41 of the through-hole 35 formed in the single-sided conductor pattern film 31 and the space portion 36 formed by the through-hole 35 is the same as in the first embodiment.
[0087]
As shown in FIG. 4, when the single-sided conductor pattern films 21 and 31 and the heat sink 46 are laminated, pressure is applied while heating in the same manner as in the first embodiment, and the electric element 41 as shown in FIG. A multilayer printed circuit board 100 is obtained. In addition, even if the conductive composition 51 is already formed in the via hole 24 of the single-sided conductor pattern film 21 before the heat press, the tin component in the conductive composition 51 and the conductor pattern 22 are configured at the time of the heat press. The copper component of the copper foil to be diffused into the solid phase mutually, and a solid phase diffusion layer is formed at the interface between the conductive composition 51 and the conductor pattern 22 to be electrically connected.
[0088]
According to the above-described manufacturing method and the configuration obtained by the manufacturing method, as in the first embodiment, the built-in electric element 41 is attached to the insulating base material 39 in which the resin films 23 are securely bonded to each other. The printed circuit board 100 that is positioned and reliably connected to the conductor pattern 22 and is securely sealed in the insulating base material 39 is obtained.
[0089]
The printed board 100 is a board having a heat sink 46 on the lower surface. As shown in FIG. 1F, the electric element 61 is surface-mounted on the upper surface of the printed board 100 and the electric element 41 is built in. In addition, it can cope with high-density mounting while having good heat dissipation.
[0090]
Moreover, the lamination integration of the single-sided conductor pattern films 21 and 31 and the heat sink 46 and the interlayer connection between the conductor patterns 22 can be simultaneously performed by heating while applying pressure.
[0091]
Moreover, in this embodiment, before laminating | stacking each single-sided conductor pattern film 21 grade | etc., The electrical element 41 is connected to the conductor pattern 22 of the single-sided conductor pattern film 21. FIG. Therefore, before the electric element 41 is built in, the electric element 41 can be easily inspected using the conductor pattern 22 of the single-sided conductor pattern film 21 to which the electric element 41 is connected.
[0092]
This is because it is necessary to establish electrical continuity with the electrode 42 of the electric element 41 when the electric element 41 is inspected alone. Therefore, especially when the electric element 41 is extremely small, the effect that the conductor pattern 22 can be used is great. In addition, since the inspection can be performed before the electric element 41 is built in, even if the electric element 41 is defective, it is possible to prevent the printed circuit board 100 from being defective.
[0093]
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the single-sided conductor pattern films 21 and 31 are laminated as shown in FIG. 1E or FIG. 4 when the printed board is manufactured. However, the invention is not limited to this laminated pattern. A double-sided conductor pattern film, a single-sided conductor pattern film, and a resin film not formed with a conductor pattern may be appropriately combined and laminated. However, according to the lamination of only the single-sided conductor pattern film as in the above-described embodiment, the manufacturing process can be simplified.
[0094]
As what laminates | stacks combining the single-sided conductor pattern films 21 and 31 and the resin film 23 which has not formed the conductor pattern, there exists a lamination pattern shown in FIGS. Among these, as shown in FIGS. 7 to 9, in particular, when the through-hole 35 into which the electric element 41 is inserted is provided only in the resin film 23 on which the conductor pattern is not formed, the freedom of circuit design in the substrate is achieved. There is an advantage that the degree is improved.
[0095]
Further, in the second embodiment, as shown in FIG. 3, the conductive paste 50 in which the conductive pattern 22 of the single-sided conductive pattern film 21 and the electrode 42 of the electric element 41 are filled in the via hole 24 is sintered. Although the connection is made by the conductive composition 51, the connection may be made without using the conductive composition 51 in the via hole 24.
[0096]
For example, as shown in FIG. 10, when the electrode 42a is formed in the film lamination direction of the electric element 41a and a gold bump is formed on the surface of the electrode 42a, the surface of the land portion 22a of the conductor pattern 22 is formed. After the nickel gold plating layer 22b is formed, the electrode 42a and the land portion 22a may be joined by crimping, ultrasonic machining, or the like.
[0097]
For example, as shown in FIG. 11, when the electrode 42a which consists of aluminum is formed in the film lamination direction of the electric element 41a, the nickel gold plating layer 22b formed in the surface of the land part 22a of the conductor pattern 22 is formed. After the gold bump 22c is formed on the electrode 42a, the electrode 42a and the land portion 22a may be joined by pressure bonding, ultrasonic processing, or the like.
[0098]
Further, for example, as shown in FIG. 12, when an electrode 42a made of aluminum is formed in the film lamination direction of the electric element 41a, a nickel gold plating layer 22b is formed on the surface of the land portion 22a of the conductor pattern 22. After that, the electrode 42a and the land portion 22a may be connected by wire bonding.
[0099]
In each of the above examples, the electrode of the electric element is formed in the film laminating direction of the electric element. However, if the electrical connection with the conductor pattern is possible, the electrode is formed in a direction other than the film laminating direction. It may be.
[0100]
Moreover, in each said embodiment, although the resin film which consists of 65-35 weight% of polyetheretherketone resin and 35-65 weight% of polyetherimide resin was used as the resin film 23, it is not restricted to this, Polyetherether A film in which a non-conductive filler is filled in a ketone resin and a polyetherimide resin may be used, or polyetheretherketone (PEEK) or polyetherimide (PEI) may be used alone.
[0101]
Further, a thermoplastic resin such as polyphenylene sulfide (PPS), thermoplastic polyimide, or a so-called liquid crystal polymer may be used. A resin film having an elastic modulus of 1 to 1000 MPa at a heating temperature at the time of hot pressing and having heat resistance necessary in a soldering process, which is a subsequent process, can be suitably used.
[0102]
Moreover, in each said embodiment, although the process of the surface of the electric element 41 inserted in the through-hole 35 was not performed at all, surface treatment for improving the adhesive force with the resin film 23, or adhesive Coating or the like may be performed.
[0103]
In each of the above embodiments, the heat sink 46 is provided on the entire surface of one side of the printed circuit board 100. However, the heat sink 46 may be provided on a part of one side or may be provided on both sides. Of course, a printed circuit board without the heat sink 46 may be used if there is no demand for improvement in heat dissipation.
[0104]
In the case where the heat sink 46 is provided, for example, a polyether imide sheet and a thermosetting filler containing a heat conductive filler are provided on the bonding surface of the heat sink 46 to the insulating base material 39 for the purpose of improving adhesion and heat conductivity. A so-called bonding sheet such as a thermoplastic resin sheet or a thermoplastic resin sheet containing a thermally conductive filler may be formed.
[0105]
Moreover, in each said embodiment, although the printed circuit board 100 was a 5 layer board | substrate, it cannot be overemphasized that the number of layers is not limited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic manufacturing process of a printed circuit board according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams showing a state where the surface of the printed circuit board has a concavo-convex shape, where FIG. 2A is a concave shape regardless of the present embodiment, and FIG. 2B is a convex shape according to the present embodiment; Shows the shape.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of a schematic manufacturing process of a printed circuit board according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of a schematic manufacturing process of a printed circuit board according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of a schematic manufacturing process of a printed circuit board according to another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing a part of a schematic manufacturing process of a printed circuit board according to another embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of a schematic manufacturing process of a printed circuit board according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a part of a schematic manufacturing process of a printed circuit board according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a part of a schematic manufacturing process of a printed circuit board according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a part of a schematic manufacturing process of a printed circuit board according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a part of a schematic manufacturing process of a printed circuit board according to another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a part of a schematic manufacturing process of a printed circuit board according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
21, 31 Single-sided conductor pattern film
22 Conductor pattern
22a Land
23 Resin film
24 via hole (bottomed via hole, part of via)
35 Through hole
36 Space
39 Insulating substrate
41 Electric elements
41a interface
42 electrodes
46 Heat sink (metal base member)
50 Conductive paste (connection material)
51 Conductive composition (connecting material, part of via)
100 Printed circuit board

Claims

導体パターン（２２）が形成され、導体パターン（２２）を底部とする有底ビアホール（２４）に接続材料（５０）が充填され、熱可塑性樹脂からなる複数の第１の樹脂フィルム（２３）と、同じく導体パターン（２２）が形成され、導体パターン（２２）を底部とする有底ビアホール（２４）に接続材料（５０）が充填され、更に電気素子（４１）を内蔵するための空間部（３６）を形成するための貫通孔（３５）が設けられ、前記第１の樹脂フィルム（２３）とともに絶縁基材（３９）となり、その樹脂フィルム（２３）と同一の熱可塑性樹脂からなる複数の第２の樹脂フィルム（３１）とを積層する積層工程と、
前記第２の樹脂フィルム（３１）に形成された前記空間部（３６）に前記電気素子（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、積層した前記第１及び第２の樹脂フィルム（２３、２１、３１）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、２１、３１）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、３１）に前記電気素子（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、
前記貫通孔（３５）を形成した前記複数の第２の樹脂フィルム（２３、３１）の厚さの総和を、前記貫通孔（３５）内に配置される前記電気素子（４１）の厚さと、同等あるいはそれ以下とし、
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。 A conductor pattern (22) is formed, a bottomed via hole (24) having the conductor pattern (22) as a bottom is filled with a connection material (50), and a plurality of first resin films (23) made of a thermoplastic resin; Similarly, a conductor pattern (22) is formed, and a bottomed via hole (24) having the conductor pattern (22) as a bottom is filled with a connection material (50), and further, a space (for incorporating an electric element (41) ( 36) through hole for forming (35) is provided, said first together with the insulating base resin film (23) (39) and Do Ri, made of the same thermoplastic resin and the resin film (23) A laminating step of laminating a plurality of second resin films (31);
An arranging step of arranging the electric element (41) in the space (36) formed in the second resin film ( 31 );
After the laminating step and the arranging step, each of the resin films (23 , 21 , 31 ) is heated by pressing the laminated body of the laminated first and second resin films (23 , 21, 31 ) from both sides. And a bonding process for mutual bonding,
In the method of manufacturing a printed circuit board incorporating the electrical element (41),
Before performing the laminating step, the through holes (35) having substantially the same dimensions as the outer shape of the electric element (41) in the resin film (23, 31 ) corresponding to the position where the electric element (41) is arranged. Having a hole forming step of forming
The sum of the thicknesses of the plurality of second resin films (23, 31) in which the through holes (35) are formed, and the thickness of the electric element (41) disposed in the through holes (35), Equal or less,
In the arranging step, the electric element (41) is inserted into the through hole (35).

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、
前記第１の樹脂フィルム（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に記載のプリント基板の製造方法。 In the electric element (41), an electrode (42) is formed in the laminating direction of the resin film (23),
Before performing the lamination step, the first resin film (23) corresponds to the position of the electrode (42) of the electric element (41) inserted into the through hole (35). The bottomed via hole (24) is formed while being filled with the connection material (50),
The electrode (42) of the electric element (41) and the conductor pattern (22) are electrically connected via the connection material (50) by heating while applying pressure in the bonding step. The printed circuit board manufacturing method according to claim 1, wherein

前記第１及び第２の樹脂フィルム（２３）には、前記積層工程を行なう前に、前記導体パターン（２２）が形成され、
前記配置工程を行う前に、前記第１の樹脂フィルム（２３）の一つに形成された導体パターン（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または請求項２に記載のプリント基板の製造方法。 Prior to performing the laminating step, the conductor pattern (22) is formed on the first and second resin films (23),
Before performing the arrangement step, electrically connecting the conductor pattern (22) formed on one of the first resin films (23) and the electrode (42) of the electric element (41). The printed circuit board manufacturing method according to claim 1 , wherein the printed circuit board is manufactured.

前記電気素子（４１）には、前記第１及び第２の樹脂フィルム（２３）の積層方向に前記電極（４２）が形成され、
前記第１及び第２の樹脂フィルム（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）と前記第１の樹脂フィルム（２３）の一つに形成された導体パターン（２２）とを電気的に接続することを特徴とする請求項３に記載のプリント基板の製造方法。 In the electric element (41), the electrode (42) is formed in the stacking direction of the first and second resin films (23),
The first and second resin films (23) correspond to the positions of the electrodes (42) of the electric element (41) inserted into the through holes (35) before the lamination step. And the bottomed via hole (24) is formed while being filled with the connection material (50),
Before performing the arranging step, a conductor pattern (formed on one of the electrode (42) and the first resin film (23) of the electric element (41) through the connection material (50) ( 22) is electrically connected to the printed circuit board according to claim 3 .

前記電気素子（４１ａ）には、前記第１及び第２の樹脂フィルム（２３）の積層方向に前記電極（４２ａ）が形成され、
前記第１の樹脂フィルム（２３）の一つには、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３に記載のプリント基板の製造方法。 In the electric element (41a), the electrode (42a) is formed in the stacking direction of the first and second resin films (23),
One of the first resin films (23) corresponds to the position of the electrode (42a) of the electric element (41a) inserted into the through hole (35) before performing the lamination step. And the said conductor pattern (22) is formed as a land part (22a),
The electrode (42a) of the electric element (41a) and the land portion (22a) of the conductor pattern (22) are electrically connected before performing the arranging step. The manufacturing method of the printed circuit board of description.

前記電気素子（４１ａ）には、前記第１及び第２の樹脂フィルム（２３）の積層方向に前記電極（４２ａ）が形成され、
前記第１の樹脂フィルム（２３）の一つには、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３に記載のプリント基板の製造方法。 In the electric element (41a), the electrode (42a) is formed in the stacking direction of the first and second resin films (23),
In one of the first resin films (23), the conductor pattern (22) is formed as a land portion (22a) before performing the laminating step,
The electrode (42a) of the electric element (41a) and the land portion (22a) of the conductor pattern (22) are electrically wire-bonded before performing the arranging step. 4. A method for producing a printed circuit board according to 3 .

前記第１及び第２の樹脂フィルム（２３）は、前記接着工程の加熱温度において、弾性率が１〜１０００ＭＰａであ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。 The method for producing a printed circuit board according to claim 1 , wherein the first and second resin films (23) have an elastic modulus of 1 to 1000 MPa at a heating temperature in the bonding step .

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（２３）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７のいずれか１つに記載のプリント基板の製造方法。 The laminated resin film (23), further comprising a base member forming step of forming a metal base member (46) on an outer surface of the resin film (23) located on the outermost side. The manufacturing method of the printed circuit board as described in any one of Claim 7 .

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８に記載のプリント基板の製造方法。 After the laminating step and the base member forming step, the resin film (23) and the metal base are heated by pressing the laminate of the resin film (23) and the metal base member (46) from both sides. The method for manufacturing a printed circuit board according to claim 8 , wherein the members (46) are bonded to each other .

導体パターン（２２）が形成され、導体パターン（２２）を底部とする有底ビアホール（２４）に接続材料（５０）が充填され、熱可塑性樹脂からなる複数の第１の樹脂フィルム（２３）と、同じく導体パターン（２２）が形成され、導体パターン（２２）を底部とする有底ビアホール（２４）に接続材料（５０）が充填され、更に電気素子（４１）を内蔵するための空間部（３６）を形成するための貫通孔（３５）が設けられ、前記第１の樹脂フィルム（２３、２１）と同一の熱可塑性樹脂からなる複数の第２の樹脂フィルム（２３、３１）と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、A conductor pattern (22) is formed, a bottomed via hole (24) having the conductor pattern (22) as a bottom is filled with a connection material (50), and a plurality of first resin films (23) made of a thermoplastic resin; Similarly, a conductor pattern (22) is formed, and a bottomed via hole (24) having the conductor pattern (22) as a bottom is filled with a connection material (50), and a space portion for incorporating an electric element (41) ( A plurality of second resin films (23, 31) made of the same thermoplastic resin as the first resin films (23, 21) are provided. An insulating base material (39) bonded to each other by heating with post-pressurization;
前記第２の樹脂フィルム（２３、３１）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、前記第１の樹脂フィルム（２３、２１）の積層方向に形成された電極（４２）が、前記接続材料（５０）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、By providing a through hole (35) in the second resin film (23, 31), the first resin film is arranged in the space (36) formed in the insulating base (39). The electrode (42) formed in the stacking direction of (23, 21) includes an electrical element (41) connected to the conductor pattern (22) via the connection material (50),
前記貫通孔（３５）を形成した前記複数の第２の樹脂フィルム（２３、３１）の厚さの総和を、前記貫通孔（３５）内に配置される前記電気素子（４１）の厚さと、同等あるいはそれ以下とし、The sum of the thicknesses of the plurality of second resin films (23, 31) in which the through holes (35) are formed, and the thickness of the electric element (41) disposed in the through holes (35), Equal or less,
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。The electrical element (41) is sealed by the resin film (23) extruded in the direction of the space (36) by being heated while being pressurized, and the electrical element (41) is sealed with the insulating base ( 39) A printed circuit board incorporated in the printed circuit board.

導体パターン（２２）が形成され、導体パターン（２２）を底部とする有底ビアホール（２４）に接続材料（５０）が充填され、熱可塑性樹脂からなる複数の第１の樹脂フィルム（２３）と、同じく導体パターン（２２）が形成され、導体パターン（２２）を底部とする有底ビアホール（２４）に接続材料（５０）が充填され、更に電気素子（４１）を内A conductor pattern (22) is formed, a bottomed via hole (24) having the conductor pattern (22) as a bottom is filled with a connection material (50), and a plurality of first resin films (23) made of a thermoplastic resin; Similarly, the conductor pattern (22) is formed, and the bottomed via hole (24) with the conductor pattern (22) at the bottom is filled with the connection material (50), and the electric element (41) is further inserted. 蔵するための空間部（３６）を形成するための貫通孔（３５）が設けられ、前記第１の樹脂フィルム（２３）と同一の熱可塑性樹脂からなる複数の第２の樹脂フィルム（３１）と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、A plurality of second resin films (31) which are provided with a through hole (35) for forming a space (36) for storing and are made of the same thermoplastic resin as the first resin film (23). And an insulating base material (39) bonded to each other by applying pressure after lamination,
前記第２の樹脂フィルム（３１）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、By providing the through hole (35) in the second resin film (31), the second resin film (31) is disposed in the space (36) formed in the insulating base (39), and the electrode (42) is a conductor pattern ( 22) and an electrical element (41) connected to,
前記貫通孔（３５）を形成した前記複数の第２の樹脂フィルム（３１）の厚さの総和を、前記貫通孔（３５）内に配置される前記電気素子（４１）の厚さと、同等あるいはそれ以下とし、The total thickness of the plurality of second resin films (31) in which the through holes (35) are formed is equal to the thickness of the electric element (41) disposed in the through holes (35) or Less than that,
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。The electrical element (41) is sealed by the resin film (23) extruded in the direction of the space (36) by being heated while being pressurized, and the electrical element (41) is sealed with the insulating base ( 39) A printed circuit board incorporated in the printed circuit board.

前記第１及び第２の樹脂フィルム（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１０または請求項１１に記載のプリント基板。The elastic modulus is 1 to 1000 MPa at the heating temperature when the first and second resin films (23) are heated while being pressurized. Printed board.

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１０ないし請求項１２のいずれか１つに記載のプリント基板。The printed circuit board according to any one of claims 10 to 12, wherein a metal base member (46) is bonded to a surface of the insulating base (39).