特開 2024-99146 配線基板及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024099146

(43)【公開日】2024-07-25

(54)【発明の名称】配線基板及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20240718BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023002868

(22)【出願日】2023-01-12

(71)【出願人】

【識別番号】000000158

【氏名又は名称】イビデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112472

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 弘

(74)【代理人】

【識別番号】100202223

【弁理士】

【氏名又は名称】軸見 可奈子

(72)【発明者】

【氏名】黒田 展久

(72)【発明者】

【氏名】村上 直也

【テーマコード（参考）】

5E316

【Ｆターム（参考）】

5E316AA02

5E316AA06

5E316AA12

5E316AA15

5E316AA32

5E316AA43

5E316CC04

5E316CC09

5E316CC10

5E316CC32

5E316CC54

5E316DD25

5E316DD32

5E316EE09

5E316EE33

5E316FF15

5E316FF18

5E316GG15

5E316GG16

5E316GG17

5E316HH33

5E316JJ12

5E316JJ13

5E316JJ26

(57)【要約】

【課題】コア基板に形成されるキャビティの内部に電子部品を封止する際、樹脂の中に気泡がとどまらないようにすることのできる配線基板を提供する。
【解決手段】本開示の配線基板は、コア基板を貫通するキャビティと、前記キャビティに収容される電子部品と、前記コア基板の表裏に積層される樹脂絶縁層と、を備える配線基板であって、前記キャビティ内は、前記コア基板の表裏の少なくとも一方の面より内側まで封止樹脂により充填され、前記キャビティ内のうち前記封止樹脂により充填されていない部分は、前記樹脂絶縁層により充填されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表裏に第１面と第２面とを有するコア基板と、
前記コア基板を貫通するキャビティと、
前記キャビティに収容される電子部品と、
前記コア基板の表裏に積層される樹脂絶縁層と、を備える配線基板であって、
前記電子部品は前記第２面側よりも前記第１面側に寄せて配置され、
前記キャビティ内は、前記第２面より内側までかつ前記電子部品を前記第２面側から覆うように封止樹脂により充填され、
前記キャビティ内のうち前記封止樹脂により充填されていない部分は、前記樹脂絶縁層により充填されている。

【請求項2】

請求項１に記載の配線基板において、
前記コア基板には、前記第１面側と前記第２面側とに導電層が積層されていて、
前記電子部品の前記第１面側の端部と、前記コア基板の前記第１面側の前記導電層と、前記封止樹脂の前記第１面側の端部と、が同じ高さに位置している。

【請求項3】

請求項２に記載の配線基板において、
前記電子部品は、前記第１面側の面に端面が前記コア基板の前記第１面側の前記導電層と同じ高さに位置する電極を有し、
前記第１面側の前記樹脂絶縁層には、前記電極と接続される第１ビア導体と、前記第１面側の前記導電層と接続される第２ビア導体と、が備えられている。

【請求項4】

請求項１に記載の配線基板において、
前記コア基板の厚さは、０．４ｍｍ以上でありかつ前記電子部品の厚さより５０μｍ以上厚くなっている。

【請求項5】

請求項１から４の何れか１の請求項に記載の配線基板において、
前記コア基板の表裏に形成されるビルドアップ層と、
前記第１面側の前記ビルドアップ層の最外導電層に配された部品搭載用のパッドと、を備える。

【請求項6】

第１面と第２面を表裏に有するコア基板にキャビティを形成し、そのキャビティに、一の面に電極を有する電子部品を収容することと、
前記コア基板の前記第１面及び前記第２面上に第１樹脂からなる樹脂絶縁層を積層することと、を含む配線基板の製造方法であって、
前記キャビティの前記第１面側の開口が粘着テープによって塞がれ、前記粘着テープに前記電極が当接するように前記電子部品が固定されることと、
前記コア基板の前記第１面が下を向いた状態で、前記キャビティ内に、前記電子部品が覆われかつ前記第２面より内側の高さまで封止樹脂が充填されることと、
前記キャビティ内のうち前記封止樹脂より前記第２面側が、前記第２面上の前記樹脂絶縁層と一体の前記第１樹脂により充填されることと、を含む。

【請求項7】

請求項６に記載の配線基板において、
前記コア基板の前記第１面側の前記樹脂絶縁層に、前記電極に接続される第１ビア導体と、前記コア基板の前記第１面側に積層された導電層に接続される第２ビア導体とが形成される。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は配線基板及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の配線基板として、コア基板のキャビティ内部に内蔵された電子部品が樹脂によって封止されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特願２０２２－１３９０８８号公報（段落［００３０］）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した従来の配線基板においては、電子部品を樹脂で封止した際に、キャビティ内に気泡がとどまってしまうことがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の配線基板は、コア基板を貫通するキャビティと、前記キャビティに収容される電子部品と、前記コア基板の表裏に積層される樹脂絶縁層と、を備える配線基板であって、前記キャビティ内は、前記コア基板の表裏の少なくとも一方の面より内側まで封止樹脂により充填され、前記キャビティ内のうち前記封止樹脂により充填されていない部分は、前記樹脂絶縁層により充填されている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本開示の一実施形態に係る配線基板の断面図

【図2】配線基板の製造方法を示す断面図

【図3】配線基板の製造方法を示す断面図

【図4】配線基板の製造方法を示す断面図

【図5】配線基板の製造方法を示す断面図

【発明を実施するための形態】

【0007】

図１に示されるように、本実施形態に係る配線基板１０は、コア基板１１と、その表裏の両面（以下、「Ｆ面１１Ｆ」と「Ｓ面１１Ｓ」という）に積層される第１と第２のビルドアップ層１２Ａ，１２Ｂとを有する。

【0008】

コア基板１１は、例えば、絶縁性基材１１Ｋの両面に導電層１３を備えた構造をなしている。絶縁性基材１１Ｋは、例えば、複数のプリプレグ（ガラスクロス等の繊維からなる心材を樹脂含侵してなるＢステージの樹脂シート）が積層された構造をなしている。導電層１３は所定パターンに形成され、絶縁性基材１１Ｋを挟んで隣り合う導電層１３同士は、絶縁性基材１１Ｋを貫通するスルーホール導体１４Ｄによって接続されている。また、コア基板１１の厚さは１．２ｍｍ以上になっている。

【0009】

第１と第２のビルドアップ層１２Ａ，１２Ｂは、コア基板１１上に積層される絶縁層１５と導電層２０とを有している。導電層２０は所定パターンに形成され、絶縁層１５を貫通するビア導体２２Ｖによって導電層１３と接続されている。

【0010】

配線基板１０は最外層にソルダーレジスト層１７を備えている。ソルダーレジスト層１７には複数の開口１７Ｈが形成されており、導電層２０のうち、開口１７Ｈから露出する部分によって、部品搭載用のパッド１８が形成される。

【0011】

本実施形態の配線基板１０におけるコア基板１１には、キャビティ１６が貫通形成され、そのキャビティ１６に電子部品４０が収容されている。キャビティ１６は、例えば直方体状に形成されている。電子部品４０は、チップ型のコンデンサであって、キャビティ１６の平面形状より一回り小さい角柱体をなし、上面（コア基板１１のＦ面１１Ｆを向く面）に電極４１が備えられている。

【0012】

なお、キャビティ１６は、直方体状の空間でなくてもよく、コア基板１１のＦ面１１Ｆ又はＳ面１１Ｓ側に向かって幅狭となるようなテーパー状をなしていてもよい。また、キャビティ１６には、電子部品４０に限らず、金属ブロックが収容されていてもよい。さらに、電子部品４０は、コンデンサに限定されるものではなく、例えば、コイル、ダイオード、トランジスタ等であってもよく、形状についても角柱体に限らず、例えば、円柱体等であってもよい。また、電子部品４０の１対の電極４１は、上面にのみ設けられた構造に限らず、例えば、角柱体の両端部の全周に設けられた構造であってもよい。

【0013】

電子部品４０の厚さは、コア基板１１の厚さより薄くなっている。具体的には、電子部品４０の厚さはコア基板１１の厚さの３分の２以下、換言すればコア基板１１の厚さは電子部品４０の１．５倍になっている。また、電子部品４０はコア基板１１のＦ面１１Ｆ側に寄せて配置され、電極４１と導電層１３のＦ面１１Ｆ側の端部同士が同じ高さになっている。これにより、電子部品４０のＳ面１１Ｓ側の端部と、コア基板１１のＳ面１１側の開口上面との間には、空間１６Ｋが生じる。

【0014】

ここで、電子部品４０とキャビティ１６の内面との間に生じる隙間と、空間１６Ｋの一部は、封止樹脂１６Ｊによって充填されている。封止樹脂１６Ｊはキャビティ１６のうち、導電層１３のＦ面１１Ｆ側の端部からＳ面１１Ｓ側の開口より内側まで配され、電子部品４０をＳ面１１Ｓ側から覆っている。また、封止樹脂１６ＪのＦ面１１Ｆ側の端部は、電極４１及び導電層１３のＦ面１１Ｆ側の端部と面一になっている。

【0015】

なお、封止樹脂１６Ｊの材料としては、例えばポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂が好ましいが、その他の樹脂であってもよい。

【0016】

また、キャビティ１６内のうち封止樹脂１６ＪよりもＳ面１１Ｓ側は、第２のビルドアップ層１２Ｂ側に積層される絶縁層１５によって充填されている。詳細には、絶縁層１５として使用されるビルドアップ用の絶縁フィルム（心材を有さず、例えば、無機フィラーを含む熱硬化性樹脂からなるフィルム）が加熱プレス処理された際に溶解した絶縁樹脂１５Ｊ（図４（Ａ）参照）が、空間１６Ｋのうち封止樹脂１６Ｊによって充填されていない部分に流入することで充填される。

【0017】

なお、絶縁層１５は、ビルドアップ基板用の絶縁フィルム以外に、プリプレグやフィルム状のエポキシ樹脂等であってもよいし、それ以外のものであってもよい。

【0018】

また、Ｆ面１１Ｆ側の絶縁層１５のうち、キャビティ１６の開口を覆う部分には、絶縁層１５を貫通するビア導体２１Ｖが形成されている。ビア導体２１Ｖは、電子部品４０の電極４１に接続されている。一方で、コア基板１１のＳ面１１Ｓ側の絶縁層１５のうち、キャビティ１６の開口を覆う部分には、ビア導体２１Ｖは形成されていない。

【0019】

本実施形態の配線基板１０は、以下のように製造される。
（１）絶縁性基材１１Ｋの表裏に両面に銅箔（図示せず）が積層されている銅張積層板１１Ｄが用意され、銅張積層板１１Ｄに、例えば、ドリル加工等によってスルーホール１４Ｈが形成され、スルーホール１４Ｈ内が洗浄（デスミア処理）される（図２（Ａ））。

【0020】

（２）サブトラクティブ法により、銅張積層板１１Ｄの表裏の両面の銅箔（図示せず）上に所定パターンの導電層１３が形成されると共に、スルーホール１４Ｈの内面にスルーホール導体１４Ｄが形成される。これにより、コア基板１１が形成される。（図２（Ｂ））なお、同図には、コア基板１１のＦ面１１Ｆを上側、Ｓ面１１Ｓを下側にしている状態の例が示されている。

【0021】

（３）コア基板１１に、ルータ又は炭酸ガスレーザによってキャビティ１６が貫通形成される（図２（Ｃ））。

【0022】

（４）キャビティ１６が塞がれるように、ＰＥＴフィルムからなるテープ９０がコア基板１１のＦ面１１Ｆ上に貼り付けられる（図３（Ａ））。なお、図２～３，図４（Ａ）では、コア基板１１のＦ面１１Ｆを下側にしている状態が示されている。

【0023】

（５）電子部品４０が用意され、電子部品４０がマウンター（図示せず）によって電極４１がテープ９０と対向するようにキャビティ１６に収められる（図３（Ｂ））。

【0024】

（６）コア基板１１のＳ面１１Ｓ側から、キャビティ１６の内部に封止樹脂１６Ｊが充填される。ここで、封止樹脂１６Ｊは、キャビティ１６の内面と電子部品４０との隙間を埋め、電子部品４０をＳ面１１Ｓ側から覆い、キャビティ１６のＳ面１１Ｓ側の開口上面よりも下まで充填される（図３（Ｃ））。

【0025】

（７）封止樹脂１６Ｊが硬化された後、コア基板１１のＳ面１１Ｓ側の導電層１３上に、樹脂絶縁層１５としてビルドアップ基板用の絶縁フィルムが積層されて加熱プレスされる。その際、加熱により溶解した絶縁樹脂１５Ｊがキャビティ１６の封止樹脂１６Ｊによって充填されていない部分に充填される（図４（Ａ））。そして、テープ９０が除去される。

【0026】

（８）上記（７）の工程と同様に、コア基板１１のＦ面１１Ｆ側の導電層１３上に、絶縁層１５としてのビルドアップ基板用の絶縁フィルムが積層されて加熱プレスされる（図４（Ｂ））。なお、図４（Ｂ）では、コア基板１１のＦ面１１Ｆを上側にしている状態が示され、以下、図４（Ｃ）及び図５についても同様である。

【0027】

（９）コア基板１１の両面の絶縁層１５のうち、導電層１３上及び電子部品４０の電極４１上にレーザが照射されて、絶縁層１５を貫通するテーパー状のビアホール２１Ｈ，２２Ｈが複数形成され、ビアホール２１Ｈ，２２Ｈ内が洗浄（デスミア処理）される。なお、ビアホール２１Ｈは電極４１上に、ビアホール２２Ｈは導電層１３上に形成される。次いで、無電解メッキ処理が行われ、樹脂絶縁層１５上と、ビアホール２１Ｈ，２２Ｈの内面とに無電解メッキ膜（図示せず）が形成される（図４（Ｃ））。

【0028】

（１０）無電解メッキ膜（図示せず）上に、所定パターンのメッキレジスト３１が形成される（図５（Ａ））。

【0029】

（１１）電解メッキ処理が行われると、ビアホール２１Ｈ，２２Ｈ内に電解メッキが充填されてビア導体２１Ｖ，２２Ｖが形成される（図５（Ｂ））。

【0030】

（１２）次いで、メッキレジスト３１が剥離されると共に、メッキレジスト３１の下側の無電解メッキ膜（図示せず）が除去される。そして、残された無電解メッキ膜及び電解メッキ膜により、導電層２０が形成される。次いで、導電層２０の上面にソルダーレジスト層１７が積層され、所定の位置に複数の開口１７Ｈがレーザ等で形成される。そして開口１７Ｈによって露出した導電層２０によって、パッド１８が形成される（図５（Ｃ）参照）。

【0031】

本実施形態の配線基板１０の構造及び製造方法の説明は以上である。ところで、従来の配線基板においては、電子部品の封止が、コア基板の導電層上に樹脂絶縁層としての絶縁フィルムが積層される際に、加熱により溶解した絶縁樹脂が、キャビティ内と電子部品との隙間に流入することにより行われていた。

【0032】

しかし、使用される電子部品がコア基板に対して薄いと、電子部品を収容したあとのキャビティ内の空間が大きくなり、絶縁フィルムが融解した絶縁樹脂だけでは量が不十分になっていた。そのため、キャビティ内部に気泡が入ってしまい、電子部品の封止が不十分であった。

【0033】

これに対し、本実施形態の配線基板１０では、樹脂絶縁層１５を積層する前に、キャビティ１６のうちコア基板１１のＳ面１１Ｓよりも内側までが封止樹脂１６Ｊによってあらかじめ充填されるため、封止に十分な量の樹脂が確保される。これによれば、キャビティ内部に気泡が入ることを抑制でき、封止の確実性が向上する。

【0034】

また、キャビティ１６内全部が封止樹脂１６Ｊによって充填される方法も考えられる。しかしこの場合、コア基板１１の平坦性の確保のためにキャビティ１６からあふれた封止樹脂１６Ｊを研磨する工程が必要になったり、その研磨の工程で導電層１３が一緒に研磨されてしまい、導電層１３が薄くなってしまうといった問題があった。

【0035】

これに対し本実施形態の配線基板１０では、封止樹脂１６ＪがＳ面１１Ｓよりも内側までしか充填されないため、キャビティ１６から封止樹脂１６Ｊがあふれにくくなり、研磨の工程が不要になるため、導電層１３が薄くなることも抑制できる。

【0036】

また、電子部品４０は、配線基板１０のＦ面１１Ｆ側に搭載される図示しない電子部品との接続距離を短くするために、コア基板１１のＦ面１１Ｆ側に寄せて配置されている。この構成では、キャビティ１６内の空間１６Ｋが大きくなり、従来の方法ではキャビティ１６内部に気泡が入りやすくなっているため、封止樹脂１６Ｊによる効果をより享受することができる。さらに、キャビティ１６のＦ面１１Ｆ側に気泡が入ってしまう場合よりも、電子部品４０がＦ面１１Ｆ側に保持されやすくなり、電子部品４０の電極４１とビア導体２１Ｖとの接続が維持されやすくなる。

【0037】

また、電子部品４０の電極４１と、導電層１３と、封止樹脂１６Ｊのコア基板１１のＦ面１１Ｆ側の端部がすべて同じ高さに並んでいることで、配線基板１０の平坦性を確保できる。さらに、封止樹脂１６Ｊが電極４１と導電層１３の端部まで充填されていることで、電子部品４０のキャビティ１６の内での位置が保持されやすくなる。

【0038】

また、コア基板１１の厚さが１．２ｍｍ以上かつ電子部品４０の厚さの１．５倍以上になっていることで、キャビティ１６に空間１６Ｋが大きく形成されるため、封止樹脂１６Ｊを充填することの効果をより享受しやすくなる。

【0039】

また、Ｆ面１１Ｆ側を下にしてキャビティ１６内に電子部品４０を収容し、封止樹脂１６Ｊを充填することで、キャビティ１６内部の空気がＳ面１１Ｓ側の開口から放出されるため、封止樹脂１６Ｊの内部に気泡がとどまりにくくなる。また、テープ９０によって電子部品４０が仮止めされ、かつ、コア基板１１のＦ面１１Ｆ側のキャビティ１６の開口が塞がれることで、電子部品４０を所望の位置に確実に封止することができるだけでなく、封止樹脂１６Ｊが流出することも防ぐことができる。

【0040】

［他の実施形態］
（１）上記実施形態ではコア基板１１の厚さは１．２ｍｍ以上でありかつ電子部品４０の厚さの１．５倍であったが、電子部品４０よりも厚くなっていればどのような厚さになっていてもよい。

【0041】

（２）上記実施形態では樹脂絶縁層１５が絶縁フィルムであったが、ペースト状の熱硬化性樹脂であってもよい。この構成であれば、キャビティ１６のうちコア基板１１のＳ面１１Ｓ側の手前まで封止樹脂１６Ｊを充填させ、加熱して硬化させた後、ペースト状の熱硬化性樹脂が導電層１３上及びキャビティ１６内部に塗布されて硬化される。

【0042】

（３）封止樹脂１６Ｊと絶縁樹脂１５Ｊとは、同じ種類の樹脂であってもよいし、互いに異なる種類の樹脂であってもよい。

【0043】

（４）上記実施形態のビルドアップ層１２Ａ，１２Ｂは、ともに導電層２０と樹脂絶縁層１５とが１層ずつ積層されていたが、この構成に限定されない。例えば、導電層２０と樹脂絶縁層１５とが複数ずつ交互に積層される構成であってもよい。

【0044】

（５）上記実施形態では、電子部品４０は第１ビルドアップ層１２Ａの導電層２０に接続されていたが、第２ビルドアップ層１２Ｂの導電層２０に接続される構成になっていてもよいし、その両方に接続されていてもよい。

【0045】

なお、本明細書及び図面には、特許請求の範囲に含まれる技術の具体例が開示されているが、特許請求の範囲に記載の技術は、これら具体例に限定されるものではなく、具体例を様々に変形、変更したものも含み、また、具体例から一部を単独で取り出したものも含む。

【符号の説明】

【0046】

１０ 配線基板
１１ コア基板
１２Ａ 第１ビルドアップ層
１２Ｂ 第２ビルドアップ層
１３ 導電層
１５ 樹脂絶縁層
１６ キャビティ
１６Ｊ 封止樹脂
１７ ソルダーレジスト層
１８ パッド
４０ 電子部品
９０ テープ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2024-01-09

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－２０７７６３号公報（段落［００２５］）

【手続補正書】

【提出日】2024-01-12

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0036】

また、電子部品４０は、配線基板１０のＦ面１１Ｆ側に搭載される図示しない電子部品との接続距離を短くするために、コア基板１１のＦ面１１Ｆ側に寄せて配置されている。従来の方法では、上記のように電子部品４０をコア基板１１の一方に寄せて配置してキャビティ１６内の空間１６Ｋが大きくなると、キャビティ１６内部に気泡が入りやすくなっていた。一方、本実施形態の方法では、キャビティ１６内の空間１６Ｋが大きくなっても、キャビティ１６内部に気泡が入ることを抑制できる。さらに、キャビティ１６のＦ面１１Ｆ側に気泡が入ってしまう場合よりも、電子部品４０がＦ面１１Ｆ側に保持されやすくなり、電子部品４０の電極４１とビア導体２１Ｖとの接続が維持されやすくなる。

【手続補正2】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図3】