(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第1絶縁性基材の同一の主面上で互いに直接導通することなく隣接する前記導体パターン同士の間隔が最も狭くなる位置での間隔寸法は、前記第1絶縁性基材の異なる主面間で互いに直接導通することなく対向する前記導体パターン同士の間隔が最も狭くなる位置での間隔寸法より大きい、請求項1に記載の樹脂基板。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来の樹脂基板は、樹脂基板を構成する樹脂材料によっては容易に帯電が生じ、電子部品を樹脂基板に搭載する際や、樹脂基板を電子機器に搭載する際に、電子部品や電子機器に静電破壊を生じさせることがあった。前述の特許文献2に記載された構成では、信号ラインに流れるサージ電流をグランドに逃がすことはできるが、樹脂基板自体の帯電は防ぐことが難しかった。
【0007】
そこで、樹脂基板を帯電しにくくするために、樹脂基板において絶縁性を保ったまま実質的な電気抵抗率を低くすることが考えられる。具体的には、従来技術のように導電性粒子を樹脂に混ぜあわせることが考えられる。しかしながら、単に導電性粒子を樹脂に混ぜあわせるだけでは、樹脂基板の製造過程で時として導電性粒子が変形する等により、導体パターン間が短絡してしまう不良の発生率が高くなってしまう。
【0008】
そこで、本発明の目的は、帯電しにくく、かつ、導体パターン間が短絡してしまう不良の発生を抑制できる樹脂基板と、その樹脂基板を備えた電子機器と、を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この発明の樹脂基板は、基板厚み方向に対向する一対の主面を有する少なくとも1以上の絶縁性基材と、前記絶縁性基材の主面に形成された複数の導体パターンと、を備え、前記絶縁性基材は、複数の導電性粒子が樹脂に混ぜあわされた第1絶縁性基材を含み、前記複数の導体パターンのうちの少なくとも2つは、前記第1絶縁性基材の同一の主面上で互いに直接導通することなく隣接し、前記複数の導体パターンのうちの少なくとも2つは、前記第1絶縁性基材の異なる主面間で互いに直接導通することなく対向し、前記第1絶縁性基材の同一の主面上で互いに直接導通することなく隣接する前記導体パターン同士の間隔が最も狭くなる位置での間隔寸法は、前記第1絶縁性基材の異なる主面間で互いに直接導通することなく対向する前記導体パターン同士の間隔が最も狭くなる位置での間隔寸法以上である。特には、前記第1絶縁性基材の同一の主面上で互いに直接導通することなく隣接する前記導体パターン同士の間隔が最も狭くなる位置での間隔寸法は、前記第1絶縁性基材の異なる主面間で互いに直接導通することなく対向する前記導体パターン同士の間隔が最も狭くなる位置での間隔寸法より大きいことが好ましい。
【0010】
これらの構成では、導電性粒子によって、絶縁性基材の実質的な電気抵抗率を低くすることができ、基板部を帯電しにくくすることができる。ただし、複数の導電性粒子が絶縁性基材に混ぜあわされていると、導電性粒子の長手方向が絶縁性基材の主面平行方向に向き易くなる。このため、絶縁性基材の同一主面上で隣接する導体パターンの間が導電性粒子によって短絡され易くなってしまう。これに対し、上記構成では、絶縁性基材の同一主面上で隣接する導体パターン同士の最小間隔を広くするので、導体パターンの間が導電性粒子によって短絡されるような不良の発生を抑制することができる。
【0011】
前記複数の導電性粒子は、いずれかの方向において他の部分よりも径が長い部分を有するものを含んでもよい。また、前記導電性粒子はカーボンを含んでいてもよい。
【0012】
複数の導電性粒子が上記の形状のものを含むことで、導電性粒子の長手方向が絶縁性基材の主面平行方向に向き易くなるので、本発明の構成が特に有効となる。そして、カーボンはそのような導電性粒子の具体的な材料の一例である。また、カーボンは、一般的な樹脂材料よりは電気抵抗率が低いため、樹脂基板の絶縁性を保ったまま樹脂基板の実質的な電気抵抗率を低減するために樹脂に混ぜあわせる材料として適している。また、カーボンは化学的安定性が高く、この点でも樹脂に混ぜあわせる材料として適している。
【0013】
複数の前記絶縁性基材を積層していてもよい。この場合、前記複数の絶縁性基材は、熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。この構成では、複数の絶縁性基材を加熱プレスすることで一体化することができる。
【0014】
前記絶縁性基材に内蔵または搭載された第1電子部品を更に備えることが好ましい。
【0015】
この構成では、絶縁性基材の帯電による第1電子部品での静電破壊の発生を抑制し、高い良品率で樹脂基板を製造することができる。
【0016】
この発明の電子機器は、上述の樹脂基板と、前記樹脂基板を搭載した構造体と、前記構造体に搭載され、前記樹脂基板と電気的に接続された第2電子部品と、を備えることが好ましい。
【0017】
この構成では、樹脂基板の帯電による第2電子部品での静電破壊の発生を抑制し、高い良品率で電子機器を製造することができる。
【発明の効果】
【0018】
この発明によれば、導電性粒子を樹脂に混ぜ合わせることによって、絶縁性基材の実質的な電気抵抗率を低くすることができ、樹脂基板を帯電しにくくすることができる。また、導電性粒子を樹脂に混ぜ合わせた第1絶縁性基材の同一の主面上で隣接する導体パターン同士の間隔を広くするので、第1絶縁性基材に混ぜあわされる導電性粒子によって導体パターンの間が短絡するような不良の発生を抑制できる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の第1の実施形態に係る樹脂基板10について説明する。
図1は、樹脂基板10を側面側から見た断面図および部分拡大図である。
【0021】
樹脂基板10は、基板部1と電子部品(第1電子部品)4とを備えている。基板部1は、上主面2と下主面3とを有している。上主面2は、部品搭載面である。下主面3は、当該樹脂基板10の外部実装面である。電子部品4は、基板部1の上主面2に表面実装されている。なお、電子部品4は、全体または一部が基板部1に埋め込まれた(内蔵)状態で、基板部1に搭載されていてもよい。また、電子部品4は設けられていなくてもよい。
【0022】
基板部1は、少なくとも1層以上の平膜状の絶縁性基材5を備えている。全ての絶縁性基材5のうち、少なくとも1層は、樹脂6と、樹脂6に混ぜあわされた複数の導電性粒子7とを備えている。このような絶縁性基材5が本発明の「第1絶縁性基材」に相当する。本実施形態では、基板部1は、合計4層の絶縁性基材5を備え、4層全ての絶縁性基材5が第1絶縁性基材に相当している。
【0023】
導電性粒子7は、樹脂6の固有の電気抵抗率よりも低い電気抵抗率を持つものである。このような導電性粒子7が樹脂6中に複数分散していることにより、各絶縁性基材5は、実質的な電気抵抗率が樹脂6の固有の電気抵抗率よりも低いものになる。これにより、基板部1は、各絶縁性基材5が導電性粒子7を含まずに樹脂6のみで構成される場合よりも、帯電しにくくなっている。
【0024】
図2は、外部基板100に樹脂基板10を搭載してなる本発明の電子機器110を示す断面図である。外部基板100のような構造体に樹脂基板10を搭載する際、仮に基板部1の帯電量が大きければ、外部基板100上に設けられて樹脂基板10と電気的に接続される電子部品(第2電子部品)101にサージ電流が流れて静電破壊が生じる恐れがある。しかしながら、基板部1は、導電性粒子7が混ぜあわされていて電気抵抗率が低いので、帯電しにくい。したがって、この電子機器110を製造する際、外部基板100を介して樹脂基板10から電子部品101にサージ電流が流れて静電破壊が生じることを抑止することができる。すなわち、この電子機器110は、樹脂基板10の帯電による電子部品101での静電破壊の発生を抑制し、高い良品率で製造することができる。
【0025】
また、
図1中に示すように、基板部1は、複数の導体パターン8とビア導体9とを備えている。複数の導体パターン8は、それぞれ互いに分離した形状で、各絶縁性基材5の主面に設けられている。ビア導体9は、絶縁性基材5の異なる主面間で、基板厚み方向に対向する導体パターン8の組のうちの一つを直接導通させる。
【0026】
ここで、複数の導体パターン8は、第1絶縁性基材に相当するいずれかの絶縁性基材5の同一主面上で、互いに直接導通することなく主面平行方向に隣接する2つの導体パターン8の組を含んでいる。また、複数の導体パターン8は、第1絶縁性基材に相当する絶縁性基材5の異なる主面間で、直接導通することなく基板厚み方向に対向する導体パターン8の組を含んでいる。以下、上記した導体パターン8同士が互いに直接導通することなく主面平行方向に隣接する間隔が最も狭い位置をA1とし、位置A1における間隔寸法をL1とする。また、上記した導体パターン8同士が互いに直接導通することなく基板厚み方向に対向する間隔が最も狭い位置をA2とし、位置A2における間隔寸法をL2とする。そして、この基板部1においては、位置A1での間隔寸法L1を、位置A2での間隔寸法L2よりも大きくしている。
【0027】
また、
図1中で拡大して示すように、複数の導電性粒子7は、図中に破線で示す長手方向を有する形状のものを含んでいる。複数の導電性粒子7それぞれは、その材質や粒体製造工法にもよるが、球状や、柱状、針状、箔状、またはそれらが凝集した形状など多様な形状で絶縁性基材5内に存在しうる。
【0028】
ただし、複数の導電性粒子7は、絶縁性基材5の主面平行方向に沿って長手方向が向きやすい傾向を有する。例えば、複数の導電性粒子7のうち、長手方向が基板厚み方向よりも絶縁性基材5の主面平行方向に近い角度を向く導電性粒子7の数が、長手方向が基板厚み方向に近い角度を向く導電性粒子7の数よりも多くなり易い。このような傾向が生じる要因は、次に説明するような樹脂基板10の製造方法にある。
【0029】
図3は、樹脂基板10の製造フローを例示する図である。
図4は、樹脂基板10の製造過程の一部を示す模式図である。
図5は、樹脂基板10の製造過程での状態を示す断面図である。
【0030】
なお、以下では、サブトラクティブ法を用いて導体パターン8を形成する場合について説明するが、公知のセミアディティブ法、すなわち、レジスト上に金属膜を形成して、レジストを取り除くことで導体パターンを成形する工法を採用することもできる。また、以下の説明では単一の樹脂基板10となる部分のみについて説明するが、実際には、広大な原反シートに、複数の樹脂基板10を主面平行方向に縦横に配列した状態で製造し、原反シートから切りだすことで複数の樹脂基板10を一度に製造するとよい。また、以下、樹脂6を熱可塑性樹脂とする場合を例に説明する。
【0031】
サブトラクティブ法を用いる樹脂基板10の製造方法では、まず、後に樹脂6となる樹脂ペースト107とともに導電性粒子7を撹拌槽103に投入し、撹拌槽103にて樹脂ペースト107と導電性粒子7とを混ぜあわせる(
図3,4:S1参照)。導電性粒子7は、後に絶縁性基材5の電気抵抗率が1MΩ・cm程度となるように、その重量比を調整して撹拌槽103に投入される。なお、樹脂6は、任意の樹脂材料、例えば、液晶ポリマ樹脂、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PEI(ポリエーテルイミド)、PPS(ポニフェニレンスルファイド)、PI(ポリイミド)など、を用いることができる。例えば液晶ポリマ樹脂は、可撓性、熱可塑性等を有するものであり、液晶ポリマ樹脂を用いて樹脂基板10を構成すると、樹脂基板10に適切な絶縁性と可撓性とを持たせることができる。樹脂ペースト107は、粉体状の樹脂6をバインダー等に混ぜたものでもよく、熱可塑性を持つ樹脂6を溶融させたものでもよい。また、導電性粒子7は、任意の導電性材料、例えば、パーマロイやフェライト等の鉄系材料、純鉄、カーボンなど、を用いることができる。これらの導電性材料のうちでは、化学的安定性が高く、酸化や還元による電気抵抗率の変化が生じにくいカーボンを用いることが特に好ましい。
【0032】
次に、前述した樹脂ペースト107をシート状に成形する(
図3,4:S2参照)。例えば、樹脂ペースト107を、キャリアフィルム104上に塗布し、キャリアフィルム104とともに樹脂ペースト107をドクターブレード105に引き出すことにより、樹脂ペースト107を一定の厚みに成形する。
【0033】
次に、一定の厚みに成形された樹脂ペースト107に熱処理等を施し、樹脂ペースト107を固化させ、樹脂シート108を形成する(
図3,5:S3参照)。
【0034】
上記のように樹脂シート108を成膜する工程(S2)では、ドクターブレード105などから樹脂ペースト107に加わる外力や、樹脂ペースト107の自重などによって、樹脂ペースト107に主面平行方向に拡がるような流動が生じる。この流動により、樹脂シート108の内部の導電性粒子7には、主面平行方向を長手方向とするような配向が生じ易くなる。
【0035】
次に、樹脂シート108の両面または片面に、後に導体パターン8が形成される金属箔106を加熱プレス等により貼り付け、これにより金属箔106が貼り付けられた状態の樹脂シート108を形成する(
図3,5:S4参照)。なお、前述したキャリアフィルム104に予め金属箔106を貼り付けておくことにより、樹脂シート108の片面に金属箔106を貼り付けることもできる。
【0036】
次に、樹脂シート108に導体パターン8やビア導体9を形成し、樹脂シート108から絶縁性基材5を形成する(
図3,5:S5参照)。例えば、サブトラクティブ法を用いる場合には、金属箔106をエッチングレジストでマスキングする。次に、エッチングレジストから露出する金属箔106をエッチングにより除去する。そして、エッチングレジストを洗浄する。このようにして、導体パターン8を成形することができる。
【0037】
また、樹脂シート108に貫通孔を形成して、貫通孔の内壁に無電解メッキを施したり、貫通孔に導体ペーストを充填して金属化させたりすることで、ビア導体9を形成することができる。
【0038】
次に、上記のようにして形成された絶縁性基材5を複数用意し、位置合わせした状態で積み重ねる。そして、基板厚み方向から加熱プレスすることにより、熱可塑性樹脂からなる各絶縁性基材5を密着させ、複数の絶縁性基材5を一体化した基板部1を形成する(
図3,5:S6参照)。
【0039】
なお、前述したビア導体9は、この工程での加熱プレスにより金属化させてもよい。この場合、ビア導体9を、異なる絶縁性基材5の主面に設けられた導体パターン8に直接接合させることができ、ビア導体9と導体パターン8との接続の確実性および頑健性を高めることができる。
【0040】
上記した各種の工程では、キャリアフィルム104に働く張力や、ドクターブレード105や金属箔106、他の絶縁性基材5を介して加わる外力などによって、絶縁性基材5に主面平行方向に伸びるような変形が生じる。このことによっても、絶縁性基材5の内部では、導電性粒子7に主面平行方向を長手とするような配向が生じ易くなる。
【0041】
次に、基板部1に電子部品4を表面実装する(
図3,5:S7参照)。例えば、基板部1に電子部品4を搭載した状態で、リフロー法などを用いて電子部品4の端子電極を導体パターン8にはんだ付けするとよい。また、超音波接合等により、電子部品4の端子電極をバンプ等を介して導体パターン8に接合してもよい。また、電子部品4を搭載する前に、導体パターン8を露出させながら基板部1の主面を覆うレジスト膜を成膜してもよい。
【0042】
この工程(S7)で、仮に基板部1の帯電量が大きければ、基板部1に実装される電子部品4にサージ電流が流れ、電子部品4に静電破壊が生じる恐れがある。しかしながら、本実施形態では基板部1に導電性粒子7が混ぜあわされていて電気抵抗率が低いので、基板部1が帯電しにくく、電子部品4の静電破壊を抑止することができる。
【0043】
以上のような製造方法を用いて樹脂基板10は製造することができる。このような製造方法が採用されることにより、平膜状の絶縁性基材5(樹脂シート)には、内部の導電性粒子7の長手方向が絶縁性基材5の主面平行方向を向くような作用が各種の工程で働く。
【0044】
したがって、何らの対策も施さなければ絶縁性基材5の主面平行方向に隣接する導体パターン8間が、導電性粒子7を介して短絡しやすくなってしまう。そこで、該樹脂基板10においては、
図1を用いて前述したように、第1絶縁性基材に相当する絶縁性基材5の同一主面上で互いに直接導通することなく隣接する導体パターン8同士の間隔が最も狭くなる位置A1での間隔寸法L1を、第1絶縁性基材に相当する絶縁性基材5の異なる主面間で互いに直接導通することなく対向する導体パターン8同士の間隔が最も狭くなる位置A2での間隔寸法L2よりも大きくする。このことにより、第1絶縁性基材に相当する絶縁性基材5においては、主面平行方向に隣接する導体パターン8間が、導電性粒子7を介して短絡することを抑止することができる。したがって、樹脂基板10は、導体パターン8の間が短絡するような不良の発生を抑制して高い良品率で製造することができる。
【0045】
なお、上述した製造方法はあくまで一例であり、樹脂基板10はその他の製造方法であっても製造することができる。どのような製造方法であっても、平膜状に樹脂シートを成膜する工程や、絶縁性基材の基板厚み方向に他部材を積層する工程は必要となるために、絶縁性基材において導電性粒子の長手方向が主面平行方向を向く傾向を避けることができない。したがって、どのような製造方法で樹脂基板10が製造されていたとしても、上述したように導体パターン間の間隔寸法を設定する構成は、導体パターン間の短絡を抑止するために有効である。
【0046】
また、この実施形態においては、樹脂基板10として4層の第1絶縁性基材を積層した構成を開示したが、本発明の樹脂基板は、このような構成に限られるものではなく、4層とは異なる層数の多層基板として、または単層の基板として構成することもできる。また導電性粒子を全ての絶縁性基材に混ぜあわせる他にも、一部の絶縁性基材のみに導電性粒子を混ぜあわせるようにしてもよい。その場合には、導電性粒子を混ぜあわせる絶縁性基材においてのみ、上述した導体パターン間の間隔寸法を設定するようにしてもよい。
【0047】
次に、本発明の第2の実施形態に係る樹脂基板10Aについて説明する。本実施形態は、基板部を1層の絶縁性基材で構成する場合を示す。
【0048】
図6は、樹脂基板10Aの模式断面図である。
【0049】
樹脂基板10Aは、基板部1Aを備えている。基板部1Aは、1層の平膜状の絶縁性基材5Aのみで構成されている。絶縁性基材5Aは、樹脂6と、樹脂6に混ぜあわされた複数の導電性粒子7とを備え、「第1絶縁性基材」に相当する。導電性粒子7が樹脂6中に複数分散していることにより、絶縁性基材5Aは、実質的な電気抵抗率が樹脂6の固有の電気抵抗率よりも低いものになり、帯電しにくくなっている。
【0050】
また、基板部1Aは、複数の導体パターン8Aを備えている。複数の導体パターン8Aは、それぞれ互いに分離した形状で、絶縁性基材5Aの主面に設けられている。また、複数の導体パターン8Aは、絶縁性基材5Aの同一主面上で互いに直接導通することなく隣接する導体パターン8Aの組と、絶縁性基材5Aの異なる主面間で、互いに直接導通することなく対向する導体パターン8Aの組とを含んでいる。
【0051】
そして、ここでも、絶縁性基材5Aの同一主面上で互いに直接導通することなく隣接する導体パターン8A間の主面平行方向の間隔が最も狭い位置A1での間隔寸法L1は、絶縁性基材5Aの異なる主面間で互いに直接導通することなく対向する導体パターン8A間の基板厚み方向での間隔が最も狭い位置A2での間隔寸法L2よりも大きくしている。
【0052】
このような構成の樹脂基板10Aにおいても、導電性粒子7に絶縁性基材5Aの主面平行方向を長手方向が向くような傾向が生じる。したがって、位置A1での間隔寸法L1を位置A2での間隔寸法L2よりも大きくすることにより、主面平行方向に隣接する導体パターン8A間が、導電性粒子7を介して短絡することを抑止することができる。したがって、樹脂基板10Aは、導体パターン8Aの間が短絡するような不良の発生を抑制して高い良品率で製造することができる。
【0053】
次に、本発明の第3の実施形態に係る樹脂基板10Bについて説明する。本実施形態は、基板部を複数の絶縁性基材を積層して構成するが、一部の絶縁性基材のみに導電性粒子を混ぜあわせる場合を示す。
【0054】
図7は、樹脂基板10Bの模式断面図である。
【0055】
樹脂基板10Bは、基板部1Bを備えている。基板部1Bは、2層の平膜状の絶縁性基材5Bと2層の平膜状の絶縁性基材15Bとを積層して構成されている。絶縁性基材5Bは、樹脂6と、樹脂6に混ぜあわされた複数の導電性粒子7とを備え、「第1絶縁性基材」に相当する。絶縁性基材15Bは、樹脂6のみを備える。絶縁性基材5Bは、導電性粒子7が樹脂6中に複数分散していることにより、実質的な電気抵抗率が樹脂6の固有の電気抵抗率、すなわち、絶縁性基材15Bの電気抵抗率よりも低いものになっている。このような構成であっても、樹脂基板10Bは、電気抵抗率が低い絶縁性基材5Bを有しているので、絶縁性基材5Bを有しない場合よりも帯電しにくくなっている。
【0056】
また、基板部1Bは、複数の導体パターン8B,18Bとビア導体9Bとを備えている。複数の導体パターン8Bは、それぞれ互いに分離した形状で、絶縁性基材5Bの主面に沿って設けられている。複数の導体パターン18Bは、それぞれ互いに分離した形状で、絶縁性基材5Bの主面には沿わず、絶縁性基材15Bの主面のみに沿って設けられている。また、複数の導体パターン8Bは、絶縁性基材5Bの同一主面上で互いに直接導通することなく隣接する導体パターン8Bの組と、絶縁性基材5Bの異なる主面間で互いに直接導通することなく対向する導体パターン8Bの組とを含んでいる。
【0057】
そして、ここでも、絶縁性基材5Bの同一主面上で互いに直接導通することなく隣接する導体パターン8B間の主面平行方向の間隔が最も狭い位置A1での間隔寸法L1は、絶縁性基材5Bの異なる主面間で互いに直接導通することなく対向する導体パターン8B間の基板厚み方向での間隔が最も狭い位置A2での間隔寸法L2よりも大きくしている。
【0058】
このような構成の樹脂基板10Bにおいても、導電性粒子7に絶縁性基材5Bの主面平行方向を長手方向とするような傾向が生じる。したがって、位置A1での間隔寸法L1を位置A2での間隔寸法L2よりも大きくすることにより、主面平行方向に隣接する導体パターン8B間が、導電性粒子7を介して短絡することを抑止することができる。したがって、樹脂基板10Bは、導体パターン8Bの間が短絡するような不良の発生を抑制して高い良品率で製造することができる。
【0059】
なお、この構成では、導電性粒子7が混ぜあわされていない絶縁性基材15Bに設けられた複数の導体パターン18Bを備えているが、該複数の導体パターン18Bにおいては、導電性粒子7による短絡が生じる恐れはない。したがって、このような複数の導体パターン18B同士が互いに隣接する間隔は、前述した間隔寸法L1,L2より狭くてもよい。
【0060】
また、導電性粒子7が混ぜあわされている絶縁性基材5Bに設けられた複数の導体パターン8B同士であったとしても、ビア導体9Bを介して直接接続されている導体パターン8B同士の場合には、導電性粒子7による短絡が生じても構わない。したがって、ビア導体9Bを介して直接接続されている導体パターン8B同士が対向する間隔も、前述した間隔寸法L1,L2より狭くてもよい。
【0061】
また、この樹脂基板10Bにおいて、導体パターンからなるコイルパターンを形成する場合には、導電性粒子7をパーマロイのような磁性粒子とするとともに、絶縁性基材5Bにコイルパターンを設けるとよい。このようにすると、当該コイルパターンのサイズを小型にしても大きなインダクタンスを得ることができる。
【0062】
最後に、前記実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。