JP6316616B2 - 部品内蔵型基板 - Google Patents

Description

本発明は、チップ抵抗器等の電子部品が絶縁性の樹脂層に埋め込まれている部品内蔵型基板に係り、特に、樹脂層に搭載した他の電子部品が内蔵の電子部品と導通されている部品内蔵型基板に関するものである。

近年、電子機器の小型・軽量化や回路構成の複雑化に伴って、チップ抵抗器等の電子部品を回路基板の表面だけでなく内層にも実装して部品実装密度を高めるようにした部品内蔵型基板が実用に供されている。

この種の部品内蔵型基板では、通常、絶縁性の樹脂層からなる配線基板に電子部品を埋め込んだ後、この樹脂層にレーザ光を照射してビアホールを形成すると共に、そのビアホール内に銅メッキ処理等からなる接続ビアを形成することにより、内蔵された電子部品の外部電極と接続ビアとを接続するようにしている（例えば、特許文献１参照）。ここで、樹脂層としては一般的に不透明樹脂が使用されているため、樹脂層にビアホールを形成する際に内蔵された電子部品の外部電極を目視することができず、ビアホールの形成位置がずれて電子部品の外部電極と正しく接続されなくなる虞がある。

そこで従来より、ビアホールの形成位置と電子部品の外部電極とが多少ずれても問題ないように、表面電極に比べて裏面電極の面積を大きく設定したチップ抵抗器（電子部品）を予め準備しておき、かかるチップ抵抗器を表面電極の形成面を下向きにした状態で樹脂層に埋め込むようにした部品内蔵型基板が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２に開示された従来技術では、樹脂層に内蔵される電子部品の裏面電極が大きな面積に形成されているため、樹脂層にレーザ光を照射してビアホールを形成する際に、ビアホールの形成位置が正規の位置に対して多少ずれたとしても、ビアホールと外部電極（裏面電極）を確実に接続させることができる。

特開２００１−５３４４７号公報 特開２０１１−１９９１８８号公報

しかしながら、部品内蔵型基板に用いられる電子部品の小型化は促進される傾向にあり、例えば０６０３サイズ（０．６ｍｍ×０．３ｍｍ）と呼ばれる小型のチップ抵抗器になると、外部電極となる裏面電極の面積を大きくすることに限界があるため、特許文献２に開示された従来技術を採用しても十分な効果を期待することはできなくなる。特に、樹脂層として硬化時の収縮率が大きな絶縁性樹脂（例えばエポキシ系樹脂）を使用した場合、絶縁性樹脂の収縮に伴って電子部品の実装位置にずれが生じてしまうため、外部電極の大きさに限界のある小型の電子部品を用いると、ビアホールの僅かな位置ずれによって外部電極との接続が不完全になる虞がある。

また、樹脂層の表面に形成した配線パターンに他の電子部品を実装し、この電子部品を樹脂層に埋め込んだ電子部品と導通させる場合、特許文献１や特許文献２に開示された従来技術のように、絶縁層にビアホールを形成して配線パターンと内蔵部品の外部電極とを導通させると、ビアホールによって配線基板の薄型化が妨げられてしまうことになる。特に、これら２つの電子部品がそれぞれ絶縁層に内蔵されている多層基板の場合、各層に形成されるビアホールの長さが累積されて配線基板全体の厚みが非常に厚くなるだけでなく、上層の絶縁層の表面から下層に埋め込まれた電子部品の外部電極までの距離が長くなるため、ビアホールの孔明け加工やビアホール内のメッキ形成が困難になるという問題が発生する。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、内蔵の電子部品に対して他の電子部品を簡単かつ確実に導通させることができると共に薄型化に好適な部品内蔵型基板を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の部品内蔵型基板は、ベース基板に外部電極を有する第１電子部品が埋め込まれていると共に、前記ベース基板に外部電極を有する第２電子部品が搭載されている部品内蔵型基板において、前記第１電子部品の前記外部電極が前記第２電子部品の前記外部電極よりも大きな面積に設定されており、これら両外部電極どうしを直接重ねて導通させることにより、前記第１電子部品の前記外部電極の一部が前記第２電子部品の端面から露出するように構成した。

このように構成された部品内蔵型基板では、ベース基板に内蔵された第１電子部品の外部電極とベース基板に表面実装された第２電子部品の外部電極とが、ビアホールを介さずに直接重ね合わされて導通状態となっているため、ビアホールの位置ずれに起因する導通不良を解消することができると共に、ビアホールを省略した分だけ薄型化を図ることができる。しかも、第１電子部品の外部電極が第２電子部品の外部電極よりも大きな面積に設定されており、これら両外部電極を重ね合わせることにより、第１電子部品の外部電極の一部が第２電子部品の外部電極から露出するようになっているため、導電性接着剤や半田（クリーム半田）等の接着材料を用いて第１電子部品と第２電子部品を固着する際に、接着材料が両外部電極の接着面から外部電極の露出個所にはみ出し易くなって固着性を高めることができる。

上記の構成において、ベース基板に第１電子部品を内蔵する手段は特に限定されないが、ベース基板に埋め込み用孔が設けられており、この埋め込み用孔に充填された樹脂層の内部に第１電子部品を埋め込むようにすることが好ましい。

上記の構成において、第２電子部品が、第１電子部品の外部電極を接続ランドとして固着された外部電極と、ベース基板上の配線パターンを接続ランドとして固着された外部電極とを有していると、第２電子部品に備えられる一対の外部電極のうち、一方の外部電極については第１電子部品の外部電極を接続ランドとして利用できるため、ベース基板上に必要とされる配線パターンの接続ランドを削減することができる。

本発明の部品内蔵型基板によれば、ベース基板に内蔵された第１電子部品に対してベース基板に表面実装された第２電子部品を簡単かつ確実に導通させることができると共に、ビアホールを省略した分だけ薄型化を図ることができる。

本発明の第１実施形態例に係る部品内蔵型基板の断面図である。 第１実施形態例に係る部品内蔵型基板の製造工程を示す説明図である。 本発明の第２実施形態例に係る部品内蔵型基板の断面図である。 本発明の第３実施形態例に係る部品内蔵型基板の断面図である。 本発明の第４実施形態例に係る部品内蔵型基板の断面図である。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１に示すように、本発明の第１実施形態例に係る部品内蔵型基板１は、エポキシ樹脂やポリイミド等の絶縁性樹脂からなるベース基板２と、このベース基板２に内蔵された第１電子部品３と、ベース基板２上に搭載された第２電子部品４と、ベース基板２の表面に設けられた配線パターン５等によって主に構成されている。

ベース基板２には埋め込み用孔２ａが形成されており、第１電子部品３は埋め込み用孔２ａに充填された絶縁性の樹脂層６の内部に埋め込まれている。第１電子部品３は例えばチップ抵抗器であり、詳細については図示省略されているが、この第１電子部品３の上面側には一対の第１表面電極や、第１表面電極に接続された抵抗体、抵抗体を覆う保護層、保護層の端部を覆う第２表面電極、第２表面電極を覆う外部電極３ａ等が設けられており、第１電子部品３の下面側には一対の裏面電極が設けられている。

第２電子部品４もチップ抵抗器であり、詳細については図示省略されているが、第２電子部品４の上面側には一対の表面電極や、表面電極に接続された抵抗体、抵抗体を覆う保護層が設けられており、第２電子部品４の下面側には外部電極４ａとして機能する一対の裏面電極が設けられている。この第２電子部品４は一方の外部電極４ａが第１電子部品３の外部電極３ａと直接重なるようにベース基板２上に搭載され、これら外部電極３ａ，４ａが導電性接着剤を用いて接続されると共に、第２電子部品４の他方の外部電極４ａが導電性接着剤を用いて配線パターン５に接続されている。

次に、上記の如く構成された部品内蔵型基板１の製造方法について、図２を参照しながら説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、ベース基板２の片面に銅箔からなる配線材料７を貼り付けた後、この配線材料７を公知のフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることにより、図２（ｂ）に示すように、ベース基板２の片面に配線パターン５を形成する。次に、ベース基板２に例えばレーザ光を照射することにより、図２（ｃ）に示すように、ベース基板２の所定位置に埋め込み用孔２ａを穿設する。

次に、この状態のままベース基板２を反転し、図２（ｄ）に示すように、配線パターン５に剥離板８を貼り付けて埋め込み用孔２ａの一方の開口端を塞いだ後、図２（ｅ）に示すように、第１電子部品３を埋め込み用孔２ａ内に挿入して剥離板８上に載置する。その際、第１電子部品３は外部電極３ａを下に向けた水平姿勢で埋め込み用孔２ａ内に収納されるため、一対の外部電極３ａの表面が平坦な剥離板８に当接することになる。

次に、図２（ｆ）に示すように、ベース基板２の上面にＰＥＥＫやＰＥＩ等の熱可塑性樹脂フィルムを被せ、これを加熱・加圧することで埋め込み用孔２ａの内部に樹脂層６を充填する。しかる後、ベース基板２を反転して剥離板８を剥がすと、図２（ｇ）に示すように、ベース基板２の上面から第１電子部品３の外部電極３ａと配線パターン５が露出し、これら外部電極３ａと配線パターン５が同一平面内に位置することになる。

次に、第１電子部品３の外部電極３ａと配線パターン５の所定箇所に導電性接着剤を塗布した後、図２（ｈ）に示すように、ベース基板２上に第２電子部品４を搭載することにより、第２電子部品４の両外部電極４ａを導電性接着剤を介して第１電子部品３の外部電極３ａと配線パターン５にそれぞれ接着する。その結果、ベース基板２の埋め込み用孔２ａに内蔵された第１電子部品３の外部電極３ａと、ベース基板２の表面に実装された第２電子部品４の外部電極４ａとが、ビアホールを介さずに直接重ね合わされて導通状態となり、図１に示すような実装構造を有する部品内蔵型基板１が完成する。

以上説明したように、第１実施形態例に係る部品内蔵型基板１では、ベース基板２の埋め込み用孔２ａに樹脂層６が充填され、この樹脂層６に埋め込まれた内蔵部品である第１電子部品３の外部電極３ａと、ベース基板２に搭載された表面実装部品である第２電子部品４の外部電極４ａとが、ビアホールを介さずに直接重ね合わされて導通状態となっているため、ビアホールの位置ずれに起因する導通不良を解消することができると共に、ビアホールを省略した分だけ薄型化を図ることができる。

また、樹脂層６に埋め込まれた第１電子部品３の外部電極３ａとベース基板２の表面に設けられた配線パターン５とが同一平面内に位置しており、これら外部電極３ａと配線パターン５に第２電子部品４の両外部電極４ａが重ねられているため、第２電子部品４の外部電極４ａが第１電子部品３の外部電極３ａに対して傾くことなく平行な姿勢で密着されることになり、両者の導通の信頼性を極めて安定したものにすることができる。

ここで、上記した第１実施形態例では、第２電子部品４の両外部電極４ａを第１電子部品３の外部電極３ａとベース基板２上の配線パターン５に対してそれぞれ導電性接着剤を用いて接着する場合について説明したが、以下に説明する第２実施形態例や第３実施形態例のように、導電性接着剤の代わりに半田を用いて接着することも可能である。

図３に示すように、本発明の第２実施形態例に係る部品内蔵型基板２０では、第１電子部品３の外部電極３ａと第２電子部品４の外部電極４ａは平面的にほぼ同じ大きさであるが、第２電子部品４の外部電極４ａが第１電子部品３の外部電極３ａに対して互いの接触面の面内方向にずらして重ね合わされているため、それに伴って第１電子部品３の外部電極３ａの一部が第２電子部品４の端面から露出するようになっている。

このように構成された第２実施形態例に係る部品内蔵型基板２０においては、導電性接着剤や半田（クリーム半田）等の接着材料を用いて第１電子部品３と第２電子部品４を固着する際に、この接着材料が両外部電極３ａ，４ａの接着面から外部電極３ａの露出箇所にはみ出し易くなるため、接着材料の逃げ場所が確保されて固着性を高めることができる。特に、接着材料として半田を用いた場合、接着面から外部電極３ａの露出箇所にはみ出した半田が第２電子部品４の端面にフィレット９を形成するため、第１電子部品３と第２電子部品４の固着性が非常に良好なものとなる。

図４に示すように、本発明の第３実施形態例に係る部品内蔵型基板３０では、第１電子部品３の外部電極３ａは第２電子部品４の外部電極４ａよりも大きな面積に設定されており、大きい方の外部電極３ａ上に小さい方の外部電極４ａを重ねることにより、第１電子部品３の外部電極３ａの一部が第２電子部品４の端面から露出するようになっている。その際、第１電子部品３の上面側に設けられた外部電極３ａの面積自体を大きくし、この外部電極３ａに対して第２電子部品４の外部電極４ａを導通するようにしても良いが、第１電子部品３に表面電極と裏面電極を導通する端面電極を設けると共に、これら端面電極と表面電極および裏面電極を覆う外部電極部を設け、裏面電極のみが設けられた裏面の外部電極部に対して第２電子部品４の外部電極４ａを導通するようにすると、第１電子部品３に大きくて平坦な外部電極を容易に設けることが可能になる。

このように構成された第３実施形態例に係る部品内蔵型基板３０においても、導電性接着剤や半田（クリーム半田）等の接着材料を用いて第１電子部品３と第２電子部品４を固着する際に、この接着材料が両外部電極３ａ，４ａの接着面から外部電極３ａの露出箇所にはみ出し易くなるため、接着材料の逃げ場所が確保されて固着性を高めることができる。特に、接着材料として半田を用いた場合、接着面から外部電極３ａの露出箇所にはみ出した半田が第２電子部品４の端面にフィレット９を形成するため、第１電子部品３と第２電子部品４の固着性が非常に良好なものとなる。

図５は本発明の第４実施形態例に係る部品内蔵型基板４０の断面図であり、この部品内蔵型基板４０は、前述した第１電子部品３と第２電子部品４がそれぞれ絶縁層に内蔵された多層基板となっている。すなわち、ベース基板２の樹脂層６に埋め込まれた第１電子部品３とベース基板２上に搭載された第２電子部品４は、第１乃至第３実施形態例と同様に互いの外部電極３ａ，４ａどうしを直接重ね合わせて導通状態となっており、第２電子部品４もベース基板２に積層された絶縁性の上部樹脂層４１の内部に埋め込まれている。上部樹脂層４１の表面には配線パターン４２が設けられており、第１電子部品３と第２電子部品４は上部樹脂層４１に設けられた接続ビア４３を介して配線パターン４２に接続されている。

上記の如く構成された部品内蔵型基板４０の製造方法について簡単に説明すると、ベース基板２の樹脂層６に埋め込まれた第１電子部品３に対して第２電子部品４を導通させるまでの工程は図２の（ａ）〜（ｈ）と同じであり、しかる後に、第２電子部品４を覆うようにＰＥＥＫやＰＥＩ等の熱可塑性樹脂フィルムをベース基板２上に敷設し、これを加熱・加圧して上部樹脂層４１を形成する。次に、上部樹脂層４１にレーザ光を照射して第１電子部品３の外部電極３ａと第２電子部品４の上面側の外部電極４ｂに達するビアホールを形成した後、そのビアホールの内部を含めて上部樹脂層４１の表面全体に銅メッキ等を施すことでビアホールの内部に接続ビア４３を形成し、最後に表面のメッキ層をエッチングして配線パターン４２を形成する。

このように構成された第４実施形態例に係る部品内蔵型基板４０では、下層のベース基板２の樹脂層６に埋め込まれた第１電子部品３の外部電極３ａと、上層の上部樹脂層４１に埋め込まれた第２電子部品４の外部電極４ａとが、ビアホールを介さずに直接重ね合わされて導通状態となっているため、ビアホールの位置ずれに起因する導通不良を解消することができると共に、上部樹脂層４１の表面から第１電子部品３の外部電極３ａまでの距離がビアホールを省略した分だけ短くなるため、ビアホールの孔明け加工やビアホール内のメッキ形成を容易に行うことができる。

また、多層基板の上下各層に第１電子部品３と第２電子部品４が互いに平行な姿勢で内蔵されており、第２電子部品４の外部電極４ａが第１電子部品３の外部電極３ａに対して傾くことなく密着されているため、両者の導通の信頼性を極めて安定したものにすることができると共に、ビアホールの形成時に深さが変わってしまうことを防止できる。

なお、上記第１乃至第４実施形態例では、ベース基板２に内蔵される第１電子部品やその第１電子部品に導通される第２電子部品としてチップ抵抗器を例示して説明したが、チップコンデンサやＩＣチップ等の外部電極を有する他の電子部品を用いることも可能である。

１，２０，３０，４０ 部品内蔵型基板
２ ベース基板
２ａ 埋め込み用孔
３ 第１電子部品
３ａ 外部電極
４ 第２電子部品
４ａ 外部電極
５ 配線パターン
６ 樹脂層
７ 配線材料
８ 剥離板
９ フィレット
４１ 上部樹脂層
４２ 配線パターン
４３ 接続ビア

Claims (3)

1. ベース基板に外部電極を有する第１電子部品が埋め込まれていると共に、前記ベース基板に外部電極を有する第２電子部品が搭載されている部品内蔵型基板において、
   前記第１電子部品の前記外部電極が前記第２電子部品の前記外部電極よりも大きな面積に設定されており、これら両外部電極どうしを直接重ねて導通させることにより、前記第１電子部品の前記外部電極の一部が前記第２電子部品の端面から露出するようにしたことを特徴とする部品内蔵型基板。
2. 請求項１の記載において、前記ベース基板に埋め込み用孔が設けられており、前記第１電子部品は前記埋め込み用孔に充填された樹脂層の内部に埋め込まれていることを特徴とする部品内蔵型基板。
3. 請求項１または２の記載において、前記第２電子部品は、前記第１電子部品の前記外部電極を接続ランドとして固着された外部電極と、前記ベース基板上の配線パターンを接続ランドとして固着された外部電極とを有していることを特徴とする部品内蔵型基板。