电路元器件内置基板的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种电路元器件内置基板的制造方法，使用预浸渍材料等并具备电连接的可靠性。具备如下工序：电路元器件安装工序，在第1绝缘基板的原材料的厚度方向上形成1个或多个贯通孔，以电路元器件的上下侧电极端子朝向厚度方向的方式将电路元器件插入整个贯通孔或贯通孔的一部分中；内部过孔形成工序，在第2绝缘基板的原材料的厚度方向上形成1个或多个第1过孔，并将第1导电性组成物填充至第1过孔中，形成第1内部过孔；以及层叠加压加热工序，将分别形成有第1内部过孔的第2绝缘基板的原材料配置于插入有电路元器件的第1绝缘基板的原材料的两个面上，并在第2绝缘基板的原材料的外侧面分别配置并层叠布线构件，然后进行加压及加热。
【专利说明】电路元器件内置基板的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电路元器件内置基板的制造方法。
【背景技术】
[0002]随着近年来电子设备的小型化和薄型化、多功能化，对于安装于印刷基板的电子元器件的高密度安装化、及安装有电子元器件的电路基板的多功能化的要求日益增加。在这种情况下，开发出了将电子元器件嵌入基板中的电路元器件内置基板。
[0003]电路元器件内置基板中，由于通常将安装于印刷基板表面的有源元器件(例如，半导体元件)和无源元器件(例如，电阻、电容器)嵌入基板中，因此可减小基板的面积。另夕卜，与表面安装的情况相比，可提高配置电路元器件的自由度，因此还能有望通过使电路元器件间的布线最优化来改善高频特性等。
[0004]作为能容易地将电路元器件嵌入基板内的电路元器件内置基板的制造方法，提出有如下的方法:在表面预先安装有电路元器件的既有的多层印刷基板间，配置形成有用于实现电导通的内部过孔的绝缘片材，并通过加压加热处理形成为一体(例如参照专利文献I)。该制造方法无需蚀刻、镀敷等湿处理，就能容易地制造出多层的电路元器件内置基板。
[0005]为了进一步提高元器件的内置密度，还提出有如下的方法:在多层的印刷基板间，配置预先在厚度方向上纵向地嵌入有内置元器件的绝缘片材，并利用加压加热处理来使其形成为一体(例如参照专利文献2)。
[0006]接着，参照图8 (a)?图8⑴，说明专利文献2所公开的电路元器件内置基板的制造方法。图8(a)?图8(i)示出了用于对专利文献2中记载的现有的电路元器件内置基板的制造方法的各个工序进行说明的剖视结构图。
[0007]首先，如图8(a)所示，在由未固化的热固化性树脂与无机填充物的混合物构成的复合片材202的两表面贴付覆盖膜201。然后，如图8(b)所示，形成贯通孔203及过孔204，该贯穿孔203用于在复合片材202的厚度方向上纵向地插入电路元器件，过孔204用于形成内部过孔。
[0008]接着，如图8(c)所示，纵向地将电路元器件206插入贯通孔203，然后，如图8(d)所示，通过加热处理使贯通孔203收缩，堵塞住复合片材202与电路元器件206之间的缝隙。随后，如图8(e)及图8(f)所示，通过印刷分别将导电性组成物205a填充于过孔204与电路元器件206的电极端子部的两侧。然后，如图8(g)所示，通过加热处理使导电性组成物205a干燥并柱形(post)化，之后，剥离覆盖膜201。
[0009]然后，如图8 (h)所示，在嵌入有电路元器件206并形成有内部过孔205b的复合片材221的两主面上，配置并层叠形成有过孔连接盘232的多层的印刷基板231，该过孔连接盘232用于与内部过孔205b电连接，如图8 (i)所示，通过加压加热处理使其形成为一体，从而制造出电路元器件内置基板241。
现有技术文献 专利文献[0010]专利文献1:日本专利特开2003-197849号公报 专利文献2:日本专利特开2011-204811号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0011]然而，在上述的现有制造方法中，无法将广泛使用且低成本的预浸溃材料等用作为内置电路元器件的基板。
[0012]下面,说明其原因。
[0013]图9(a)?图9(c)中示出了记载于专利文献2中的电路元器件内置基板的制造方法中的、各个工序的局部俯视图及剖视结构图。
[0014]图9(a)示出了图8(c)中示出的将电路元器件206插入贯通孔203后的局部俯视图及剖视结构图。图9(b)示出了图8(d)中示出的通过加热处理使贯通孔203收缩时的局部俯视图及剖视结构图。图9(c)示出了图8(e)及图8(f)中示出的通过印刷来填充导电性组成物205a时的局部俯视图及剖视结构图。
[0015]在上述现有的制造方法中，如图9(a)所示，在将电路元器件206插入到形成于复合片材202中的贯通孔203后，如图9 (b)所示，通过加热处理使贯通孔203收缩，堵塞住复合片材202与电路元器件206之间的缝隙。通过将复合片材202与电路元器件206之间的缝隙堵塞住，从而能如图9(c)所示那样，即使在电路元器件206的电极端子部分填充导电性组成物205a，也能防止短路的发生。这里，为了通过图9 (b)的加热处理来得到贯通孔203收缩的效果，需要通过利用冲孔机来打通贯通孔203，这将留下加工变形，并且还需要包含丙烯酸类橡胶等橡胶成分以作为复合片材202的构成材料。
[0016]这里使用的复合片材202是定制材料，成本较高。
[0017]图10(a)?图10(c)中示出了在专利文献2中记载的电路元器件内置基板的制造方法中、将作为广泛使用的基板材料且以热固化性的环氧树脂为主要成分的预浸溃材料302用作为复合片材202时的、各个工序的局部俯视图及剖视结构图。图10(a)?图10(c)中的各工序表示分别与图9(a)?图9(c)相对应的工序。
[0018]在该情况下，如图10(a)所示，在将电路元器件206插入到形成于预浸溃材料302中的贯通孔203后，如图10(b)所示，即使进行加热处理，贯通孔203也不收缩。因此，若将导电性组成物205a印刷填充于电路元器件206的电极端子部分，则如图10(c)所示，呈糊料状的导电性组成物205a进入预浸溃材料302与电路元器件206之间的缝隙，从而造成电路元器件206的电极端子间短路。
[0019]另外，在该制造方法中具有如下在工序中难以处理的问题:需要从两表面起在电路元器件206的电极端子部上印刷并填充呈糊料状的导电性组成物205a，因此，在表面侧填充后，对背面侧进行填充时，已在表面侧完成填充的糊料容易附着于放置复合片材的支承体(通常在基板上配置垫纸)等。
[0020]本发明将上述现有问题考虑在内，其目的在于，提供一种电路元器件内置基板的制造方法，利用以热固化性的环氧树脂为主要成分的预浸溃材料等来进一步提高电连接可靠性。
解决技术问题所采用的技术方案[0021 ] 为了达成上述目的，本发明的第一技术方案的电路元器件内置基板的制造方法包括如下步骤:
电路元器件安装工序，该电路元器件安装工序在第I绝缘基板的原材料的厚度方向上形成I个或多个贯通孔，以电路元器件的上下侧电极端子朝向所述厚度方向的方式、将电路元器件插入整个所述贯通孔或所述贯通孔的一部分；
内部过孔形成工序，该内部过孔形成工序在第2绝缘基板的原材料的厚度方向上形成I个或多个第I过孔，并将第I导电性组成物填充至所述第I过孔中，形成用于进行电连接的第I内部过孔；以及
层叠加压加热工序，该层叠加压加热工序将分别形成有所述第I内部过孔的所述第2绝缘基板的原材料配置于插入有所述电路元器件的所述第I绝缘基板的原材料的两个面上，并在所述第2绝缘基板的原材料的外侧面分别配置并层叠布线构件，然后进行加压及加热，
在所述层叠加压加热工序中，所述电路元器件的电极端子和所述第I内部过孔配置在分别相对应的位置上，所述第I内部过孔和形成在所述布线构件上的电极端子配置在分别相对应的位置上。
[0022]另外，本发明的技术方案2是基于本发明的技术方案I的电路元器件内置基板的制作方法，其特征在于，
在所述电路元器件安装步骤中，
在形成I个或多个所述贯通孔以后，并在将所述电路元器件插入整个所述贯通孔或所述贯通孔的一部分之前，
将堵塞所述贯通孔的开口的覆盖膜贴付至所述第I绝缘基板，在所述覆盖膜与所述第I绝缘基板的原材料的厚度方向上形成I个或多个第2过孔，将第2导电性组成物填充至所述第2过孔中，以形成用于进行电连接的第2内部过孔。
[0023]另外，本发明的技术方案3是基于本发明的技术方案2的电路元器件内置基板的制作方法，其特征在于，
所述第I绝缘基板是以环氧树脂为主要成分的预浸溃材料。
[0024]另外，本发明的技术方案4是基于本发明的技术方案I的电路元器件内置基板的制作方法，其特征在于，
在所述电路元器件安装步骤中，
在形成I个或多个所述贯通孔以后，将所述电路元器件插入所述贯通孔，并且将具有一定形状的导电性构件插入所述贯通孔的一部分。
[0025]另外，本发明的技术方案5是基于本发明的技术方案I的电路元器件内置基板的制作方法，其特征在于，
所述第I绝缘基板的原材料的厚度在所内置的所述电路元器件的长度的-0.2mm以上，+0.08mm 以下。
[0026]另外，本发明的技术方案6是基于本发明的技术方案I的电路元器件内置基板的制作方法，其特征在于，所述第2绝缘基板的原材料的厚度在0.03mm以上，0.2mm以下。
[0027]另外，本发明的技术方案7是基于本发明的技术方案I的电路元器件内置基板的制作方法，其特征在于， 所述电路元器件的电极端子为矩形，
形成在所述第2绝缘基板的原材料中的所述第I过孔的直径为0.03mm以上，0.3mm以下，并且在所述电路元器件的电极端子的对角尺寸以下。
[0028]另外，本发明的技术方案8是基于本发明的技术方案I的电路元器件内置基板的制作方法，其特征在于，
所述布线构件为多层的印刷基板。
发明效果
[0029]本发明能够提供一种电路元器件内置基板的制造方法，利用以热固化性的环氧树脂为主要成分的预浸溃材料等来进一步提高电连接可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1(1)(绝缘基板A制造工序)((a)?(f))(覆盖膜贴付工序、贯通孔形成工序、覆盖膜重贴工序、过孔形成工序、导电性组成物填充/加热处理工序、覆盖膜剥离/元器件插入工序)是表示用于说明本发明的实施方式I中的电路元器件内置基板的制造方法的各工序的、绝缘基板A的制造工序的剖视结构图，(2)(绝缘基板B制造工序)((g)?(j))(覆盖膜贴付工序、过孔形成工序、导电性组成物填充/加热处理工序、覆盖膜剥离工序)是表示用于说明本发明的实施方式I中的电路元器件内置基板的制造方法的各工序的、绝缘基板B的制造工序的剖视结构图，(3)(层叠一体化工序)((k)、(m))(层叠工序、加压加热处理工序)是表示用于说明本发明的实施方式I中的电路元器件内置基板的制造方法的各工序的、将绝缘基板A、绝缘基板B以及布线构件层叠并使其形成为一体的制造工序的剖视结构图。
图2(a)是在本发明的实施方式I的电路元器件内置基板的制造方法的层叠工序中、采用电路元器件从预浸溃材料穿出的结构的局部剖视结构图，图2(b)是在本发明的实施方式I的电路元器件内置基板的制造方法的层叠工序中、采用电路元器件沉陷于预浸溃材料内的结构的局部剖视结构图。
图3 (a)是在本发明的实施方式I的电路元器件内置基板的制造方法中、在电路元器件从预浸溃材料穿出的层叠状态下经过加压加热处理后的电路元器件内置基板的局部剖视结构图，图3(b)是在本发明的实施方式I的电路元器件内置基板的制造方法中、电路元器件沉陷于预浸溃材料内的层叠状态下经过加压加热处理后的电路元器件内置基板的局部剖视结构图。
图4(a)?图4(c)是在本发明的实施方式I的电路元器件内置基板的制造方法中、使形成在绝缘基板B中的过孔的直径互不相同时剥离覆盖膜之前及以后的绝缘基板B的局部剖视结构图。
图5(a)是在本发明的实施方式I的电路元器件内置基板的制造方法中、采用使形成在绝缘基板B中的内部过孔的直径小于布线构件的电极端子的直径的结构的电路元器件内置基板的剖视结构图，图5(b)是在本发明的实施方式I的电路元器件内置基板的制造方法中、采用使形成在绝缘基板B中的内部过孔的直径大于布线构件的电极端子的直径的结构的电路元器件内置基板的剖视结构图。
图6 (I)(绝缘基板A制造工序)((a)?(c))(贯通孔形成工序、电路元器件插入工序、导电性构件插入工序)是表示用于说明本发明的实施方式2中的电路元器件内置基板的制造方法的各工序的、绝缘基板A的制造工序的剖视结构图，(2)(绝缘基板B制造工序)((d)?(g))(覆盖膜贴付工序、过孔形成工序、导电性组成物填充/加热处理工序、覆盖膜剥离工序)是表示用于说明本发明的实施方式2中的电路元器件内置基板的制造方法的各工序的、绝缘基板B的制造工序的剖视结构图，(3)(层叠一体化工序)((h)、(i))(层叠工序、加压加热处理工序)是表示用于说明本发明的实施方式2中的电路元器件内置基板的制造方法的各工序的、将绝缘基板A、绝缘基板B以及布线构件层叠并使其形成为一体的制造工序的剖视结构图。
图7是利用本发明的实施方式I或2的制造方法制成的电路元器件内置基板的局部剖视照片。
图8 (a)?图8(i)(覆盖膜贴付工序、贯通孔/过孔形成工序、电路元器件插入工序、力口热处理I工序、导电性组成物填充工序、导电性组成物填充(背面)工序、加热处理2/覆盖膜剥离工序、层叠工序、加压加热处理工序)是用于说明现有的电路元器件内置基板的制造方法的各工序的剖视结构图。
图9(a)?图9(c)是现有的电路元器件内置基板的制造方法的各工序的局部俯视图及剖视结构图。
图10(a)?图10(c)是在现有的电路元器件内置基板的制造方法中、将以热固化性的环氧树脂为主要成分的预浸溃材料用作为复合片材时的、各个工序的局部俯视图及剖视结构图。
【具体实施方式】
[0031]下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0032](实施方式I)
图1(1) ((a)?⑴)、图1(2) ((g)?(j))、图1(3) ((k)及(m))是用于说明本发明的实施方式I中的电路元器件内置基板的制造方法的各工序的剖视结构图。
[0033]图1(1) ((a)?(f))示出了内置电路元器件的绝缘基板A的制造工序，图1(2)((g)?(j))示出了形成有用于将电路元器件的电极端子与布线构件的电极端子相连的内部过孔的绝缘基板B的制造工序，图1(3) ((k)及(m))示出了将绝缘基板A、绝缘基板B以及布线构件层叠并使其形成为一体的制造工序。
[0034]首先，对图1(1) ((a)?(f))所示的绝缘基板A的制造工序进行说明。
[0035]绝缘基板A的制造工序即图1(1) (a)中，能例如将广泛使用的印刷基板材料即预浸溃材料用作为电绝缘性基板的原材料。下面，以预浸溃材料102作为绝缘性基板的原材料为例进行说明。
[0036]一般来说，预浸溃材料以玻璃纤维材料及作为树脂成分的热固化性树脂为主要成分，通过对固化剂、必要时对含有无机填充物的混合物进行加工来形成片材状。通过在根据所需要的特性对直径及网膜粗细进行了选择的玻璃纤维材料上涂布热固化性树脂，并成形为一定厚度，从而形成预浸溃材料。
[0037]在本实施方式I中，对玻璃纤维(规格为2116)涂布环氧树脂(重量比为55%)，形成一片厚度约为0.14mm的预浸溃材料，对玻璃纤维(规格为1080)涂布环氧树脂(重量比为70%)，形成四片厚度约为0.1mm的预浸溃材料，然后将上述五片预浸溃材料进行层叠，从而形成总厚度为0.54mm的预浸溃材料102。
[0038]在本实施方式I中，在假定内置的电路元器件是尺寸为0.6X0.3_的芯片型电阻的基础上，设定预浸溃材料102的厚度，然而，也可以根据内置的元器件的种类来改变预浸溃材料102的厚度。例如，若芯片型电阻的尺寸为0.4X0.2mm，则可以设定预浸溃材料102的总厚度为0.34_(上述一片厚度为0.14mm的预浸溃材料、及两片厚度为0.1mm的预浸溃材料)。
[0039]在本实施方式I中，在图1(1) (a)的覆盖膜贴附工序中，根据所希望的厚度重叠多片预浸溃材料，并在外侧一面配置厚度为0.02mm的覆盖膜101a，在温度为80°C、压力为0.5MPa、时间为I分钟的条件下、通过真空层压来使其贴合并形成为一体。通过施加80°C的温度，能使预浸溃材料的环氧树脂成分软化，使得预浸溃材料之间及覆盖膜IOla相粘接，并形成为一体。覆盖膜IOla例如可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚的薄膜。
[0040]此外，为了将热膨胀率抑制得较小，也可以在上述环氧树脂中添加二氧化硅粒子等无机填充物。另外。在环氧树脂以外，也可以使用耐热性较优的酚醛树脂或异氰酸酯树脂。另外，使用介质损耗角正切较小的氟树脂、例如使用包含聚四氟乙烯(PTFE树脂)，PPO(聚苯醚)树脂，液晶聚合物在内的树脂、或使这些树脂改性后的树脂，能提高电绝缘层的高频特性。另外，也可以采用不含有玻璃纤维的结构。
[0041 ] 此后，如图1 (I) (b)所示，在希望配置电路元器件106的位置上形成直径为0.37mm的贯通孔103。贯通孔103能够例如通过钻孔加工、激光加工、或利用穿孔机的模具加工而得以形成。作为在具有厚度且以玻璃纤维为内芯材料的预浸溃材料102上形成贯通孔103的加工方法，更优选选用钻孔加工。此外，以与内置的电路元器件106的电极端子部的对角线长相当的尺寸来设定贯通孔103的直径。
[0042]此后，为了不使导电性组成物105a在后续工序中进入贯通孔103中，如图1 (I) (C)所示，进行将贯通孔103的上部堵塞住的处理。
[0043]在本实施方式I中，在剥离并去除覆盖膜IOla后，与图1(1) (a)中的覆盖膜贴付工序相同，通过真空层压重新贴付至新的覆盖膜IOIb上。
[0044]此外，重新贴付的覆盖膜IOlb是本发明中堵塞贯通孔的开口的覆盖膜的一个示例。
[0045]此外，也可以不剥离覆盖膜101a，通过将有粘性的覆盖膜重叠地贴在单面上，来堵塞住贯通孔103。在该情况下，上侧的覆盖膜重叠有2片，因此可以使用厚度较薄的覆盖膜。
[0046]此后，如图1(1) (d)所示，在希望形成内部过孔105b的位置上形成过孔104。加工方法与贯通孔103的加工方法相同，使过孔104的直径为0.2mm。
[0047]接下来，如图1(1) (e)所示，将导电性组成物105a填充至过孔104。
[0048]导电性组成物105a例如可以使用将金属粒子与热固化性树脂混合后得到的导电性树脂组成物。金属粒子可以使用金、银、铜或镍等。由于金、银、铜或镍的导电性较优，因此优选金、银、铜或镍，而铜的导电性既优且迁移较少，因此特别优选为铜。使用经银覆盖铜后的金属粒子，也能满足迁移较少且导电性较优这双方面的特性。热固化性树脂例如可以使用环氧树脂、酚醛树脂或异氰酸酯树脂。由于环氧树脂的耐热性较好，因此特别优选为环氧树脂。[0049]另外，作为导电性组成物105a可以利用含有焊料的材料来进行金属接合。
[0050]通过将具有过孔104的预浸溃材料102设置在印刷机(未图示)的台面上，并利用印刷将导电性组成物105a直接从覆盖膜IOlb上方进行填充，从而来进行导电性组成物105a的填充。此时，上表面的覆盖膜IOlb起到印刷掩模、以及防止预浸溃材料102的表面受到污染的作用。
[0051]在图1(1) (e)的工序中，在填充导电性组成物105a后，通过进行80°C、30分钟左右的加热处理，来使导电性组成物105a干燥并柱形化，从而形成内部过孔105b。
[0052]此外，过孔104相当于本发明的第2过孔的一个示例，而导电性组成物105a相当于本发明的第2导电性组成物的一个示例。另外，内部过孔105b相当于本发明的第2内部过孔的一个示例。
[0053]此后，如图1(1) (f)所示，剥离覆盖膜IOla及IOlb后，纵向地将电路元器件106插入贯通孔103。此时，通过加热处理使内部过孔105b柱形化，因此即使内部过孔105b从预浸溃材料102的表面穿出也不会产生问题。此外，也可以在将电路元器件106插入后，剥离覆盖膜IOla及101b。
[0054]利用上述工序，能够在厚度方向上纵向地配置电路元器件106，并制造出形成有内部过孔105b的绝缘基板A121。
[0055]此外，绝缘基板A121相当于本发明的第I绝缘基板的一个示例，而预浸溃材料102是本发明的第I绝缘基板的原材料的一个示例。
[0056]另外，图1(1) (b)?图1(1) (f)所示的工序相当于本发明的电路元器件安装工序的一个示例。
[0057]接下来，对图1(2) ((g)?(j))所示的绝缘基板B的制造工序进行说明。绝缘基板B的制造方法与绝缘基板A相同。
[0058]图1 (2) (g)是覆盖膜贴付工序。预浸溃材料112的厚度为0.14mm，通过对玻璃纤维(规格为2116)涂布环氧树脂(重量比为55%),从而形成一片厚度为0.14mm的预浸溃材料。利用真空层压对预浸溃材料112的两个主面贴付厚度为0.02mm的覆盖膜111。
[0059]图1(2) (h)是过孔形成工序。利用钻孔加工或激光加工等在希望形成内部过孔115b的位置上对直径为0.15mm的过孔113进行加工。
[0060]图1 (2) (i)是导电性组成物填充工序及加热处理工序。利用印刷对过孔113填充导电性组成物115a。此后，利用加热处理使导电性组成物115a柱形化，形成内部过孔115b。
[0061]图1(2) (j)是覆盖膜剥离工序。通过剥离并去除覆盖膜111，从而能制造出形成有内部过孔115b的绝缘基板B122。
[0062]此外，绝缘基板B122相当于本发明的第2绝缘基板的一个示例，而预浸溃材料112相对于本发明的第2绝缘基板的原材料的一个示例。另外，过孔113相当于本发明的第I过孔的一个示例。另外，导电性组成物115a相当于本发明的第I导电性组成物的一个示例，而内部过孔115b相对于本发明的第I内部过孔的一个示例。
[0063]另外，图1(2) (h)?图1(2) (j)所示的工序相当于本发明的内部过孔形成工序的
一个示例。
[0064]接下来，对图1 (3) ((k)及(m))所示的层叠一体化工序进行说明。
[0065]如图1(3) (k)所示，在绝缘基板A121的两个主面上配置并层叠绝缘基板B122，并在绝缘基板B122的外侧面上配置并层叠布线构件131。此时，形成在绝缘基板A121上的电路元器件106的电极端子及内部过孔105b、形成在绝缘基板B122上的内部过孔115b、布线构件131的电极端子132 (例如，直径为0.3mm的过孔连接盘)在层叠时进行对准，并配置在同一坐标上。作为层叠对准的方法，可以通过对各基材形成基准孔(未图示)，并以销(pin)基准在加压加热夹具上进行层叠，从而能容易地完成对准。
[0066]在图1 (3) (k)的工序中进行层叠的时刻，预浸溃材料102及112未受到压力，因此不引起树脂流动，并且由于还未加热至树脂固化的温度，因此预浸溃材料102及112处于未固化的状态。
[0067]此后，如图1(3) (m)所示，通过对绝缘基板A121、绝缘基板B122及布线构件131的层叠体进行加压加热来使其形成为一体，从而能制造出电路元器件内置基板141。
[0068]此外，通过使用多层的印刷基板作为布线构件131，从而能仅在图1(3) ((k)及(m))所示的工序中，制造出布线密度较高的多层的电路元器件内置基板。
[0069]此外，图1 (3) (k)及图1 (3) (m)所示的工序相当于本发明的层叠加压加热工序的一个示例。
[0070]此外，在预浸溃材料102、112及内部过孔105b、115b中的热固化性树脂发生固化的温度以上(例如150°C?260°C )，来进行图1(3) (m)的加压加热处理工序中的加热。通过上述加热，使绝缘基板A121的预浸溃材料102、绝缘基板B122的预浸溃材料112、电路元器件106及布线构件131机械性地紧密粘接。另外，通过内部过孔115b，使电路元器件106的电极端子与形成于布线构件131的电极端子132电连接。
[0071]另外，在图1(3) (m)的加压加热处理工序中，利用加热使预浸溃材料102、112及内部过孔105b、115b中的热固化性树脂固化时，进行加热的同时以压力IMpa?20Mpa进行加压，从而能够提高电路元器件内置基板141的机械强度。另外，通过对熔融于贯通孔103与电路元器件106间的间隙的树脂进行填充，或对内部过孔105b、115b进行充分的压缩，从而能使电连接处于良好的状态。在下述的实施方式中也一样。
[0072]另外，在图1(3) (m)的加压加热工序中，在150°C?260°C这样高温的真空状态下施加较大的压力，因此处于半固化状态的预浸溃材料102中的树脂的黏度暂时性地下降，并且由于施加有压力，因此产生流动。因此，利用预浸溃材料102填充内部过孔105b与过孔104的壁面之间的缝隙，此后，预浸溃材料102的树脂完全固化。因此，在图1(3) (m)的加压加热工序后，内部过孔105b与预浸溃材料102之间处于无缝的密接状态。
[0073]在上述本实施方式I的电路元器件内置基板141的制造方法中，没有直接对电路元器件106的电极端子印刷并填充导电性组成物105a的工序，因此即使预浸溃材料102与电路元器件106之间存在缝隙，电路元器件106的电极端子间也不会发生短路。另外，如图1(1) (e)所示，可以从单面对绝缘基板A121印刷并填充导电性组成物105a，因此工序中的处理较为容易。
[0074]在本实施方式I的结构中，电路元器件106的长度为0.6mm,与此相对，设定预浸溃材料102的厚度为0.54mm,因此电路元器件106相对于预浸溃材料102在单侧穿出0.03mm。另外，通过将覆盖膜的厚度设定为0.02_，从而能如图1(1) (f)所示那样，在插入电路元器件106时，将其大致配置于预浸溃材料102的厚度方向上的中央处附近。
[0075]另外，通过将内部过孔115b(直径为0.15mm)的直径设定得比内部过孔105b(直径为0.2mm)、电路元器件106的电极端子尺寸(对角线长为0.37mm)以及布线构件131的电极端子132的尺寸(直径为0.3mm)还小，能抵消层叠误差，因此，即使高密度地内置元器件，电路元器件内置基板141上相邻元器件间的绝缘性也不会产生问题。
[0076]另外，如图1(3) (m)所示，加压加热工序后的电路元器件内置基板141内的内部过孔105b呈现为圆柱形，其圆柱形的侧面平行于高度方向。另一方面，如图8(i)所示，在采用现有的电路元器件内置基板241的情况下，经加压加热工序后的内部过孔205b的侧面在高度方向上呈曲线状，形状与利用本实施方式I的制造方法制成的内部过孔105b不同。
[0077]图2 (a)及图2(b)是对本实施方式I中的电路元器件内置基板141的制造方法中、图1(3) (k)所示的层叠工序中的材料结构的组合例进行说明的局部剖视结构图。
[0078]作为预浸溃材料102的厚度的适用范围，相对于内置的电路元器件106的长度优选为-0.2?+0.08mm(单侧:-0.1?+0.04mm)。也就是说，在以预浸溃材料102的厚度为基准的情况下，单面侧上电路元器件106的穿出量优选为在-0.04?+0.1mm的范围内。
[0079]下面，说明理由。
[0080]绝缘基板B122的内部过孔115b的穿出量依赖于覆盖膜111的厚度。出于使用性或剥离性的问题、以及与绝缘基板B122的厚度间的关系的考虑，覆盖膜111使用0.005?0.05mm的厚度。
[0081]图2 (a)是电路元器件106从预浸溃材料102穿出的状态的示例，并且是例如采用电路元器件106的穿出量Al的尺寸为+0.1mm(适用范围的上限值)、内部过孔115b的穿出量BI为0.005mm的结构的局部剖视结构图。
[0082]在图2(a)所示的层叠状态的情况下，在内部过孔115b与电路元器件106的电极端子相抵接的状态下，具有(A1+B1)的压缩量，因此，在后续工序的图1(3) (m)所示的加压加热工序中，能使压力传递至内部过孔115b，并实现良好的连接。在将电路元器件106的穿出量Al增大至所需以上的情况下，为了抵消电路元器件106的穿出量而需要增大绝缘基板B122的厚度，因此加压时电路元器件106难以留在内置层的中央处，并且上下侧的内部过孔115b的压缩量容易产生差异，使得连接可靠性变差。另外，插入进贯通孔103内的电路元器件106难以配置于预浸溃材料102厚度方向的中央处。
[0083]图2 (b)是电路元器件106沉陷入预浸溃材料102内的状态的示例，并且是例如采用电路元器件106的穿出量A2的尺寸为-0.04mm(适用范围的下限)、内部过孔115b的穿出量B2为0.05mm的结构的局部剖视结构图。
[0084]在图2(b)所示的层叠状态的情况下，压缩量(B2+A2)的尺寸为+0.0lmm,因此，在后续工序的图1(3) (m)所示的加压加热工序中，能对内部过孔115b施加压力。若电路元器件106对预浸溃材料102的沉陷量为0.04mm以上(S卩、A2 < -0.04mm的情况)，则内部过孔115b的穿出量B2无法从覆盖膜111的厚度的设定界限增加至该值以上，因此无法在后续工序的图1(3) (m)所示的加压加热工序中对内部过孔115b施加压力。
[0085]为了使电路元器件106的单侧的穿出量为+0.03?+0.08mm，更优选为对预浸溃材料102的厚度进行设定，然而，在采用厚度种类受限的被广泛使用的材料的情况下，以及在绝缘基板A121的厚度偏离理想值的情况下，通过如上述那样调整内部过孔115b的穿出量，使得即使电路元器件106从预浸溃材料102的表面沉陷，也能毫无问题地进行连接。
[0086]图3 (a)及图3(b)是对本实施方式I中的电路元器件内置基板141的制造方法中、图1(3) (m)所示的加压加热工序后的材料结构的组合例进行说明的局部剖视结构图。
[0087]图3(a)示出了在图2(a)所示的结构中进行加压加热处理后的局部剖视结构图，图3(b)示出了在图2(b)所示的结构中进行加压加热处理后的局部剖视结构图。
[0088]预浸溃材料112的厚度的适用范围优选为0.03mm以上，0.2mm以下。下面，说明理由。
[0089]布线构件131的电极端子132的厚度一般为0.005?0.05mm左右。
[0090]如图3(a)所示，在电路元器件106从预浸溃材料102穿出的情况下，预浸溃材料112的厚度需要能抵消电路元器件106的穿出量(最大为0.1mm)与布线构件131的电极端子132的厚度(最大为0.05mm)。在内部过孔115b压缩后的厚度最小为0.05mm的情况下，预浸溃材料112的厚度(Cl)需要为0.2mm左右。然而，若厚度Cl在0.2mm以上，则预浸溃材料112变为2片的结构，因而会使成本上升，并且还将产生电路元器件内置基板141的厚度变厚的问题。
[0091]如图3(b)所示，也可以使电路元器件106不穿出预浸溃材料102，从而使预浸溃材料112的厚度(C2)仅抵消电极端子132的厚度(最小为0.005mm)。其中，若考虑到预浸溃材料112本身的使用性、覆盖膜111的剥离性以及确保稳定的内部过孔115b的穿出量的观点、或可获得的广泛使用的材料的厚度，则需要使其厚度在0.03mm以上。
[0092]此外，在图2(a)及图2(b)中，在电路元器件106的电极端子的上下表面的、未与内部过孔115b相接触的部分与绝缘基板B122间存在间隙，但在图1(3) (m)的加压加热工序中使预浸溃材料102及112中的树脂软化并流动，由此来填满该间隙。因此，如图3(a)及图3(b)所示，图1(3) (m)的加压加热工序后，电路元器件106的电极端子与绝缘基板B122间处于无缝的状态。
[0093]另一方面，内部过孔115b通过图1⑵⑴的加热处理变为柱形，因此即使在图1(3) (m)的加压加热工序中对其进行加压加热也难以流动。因此，在图1(3) (m)的加压加热工序时，内部过孔115b的部分不流入电路元器件106与预浸溃材料102之间的间隙、或电路元器件106与绝缘基板B122间的间隙，而预浸溃材料102或112的树脂会软化并流入填充至这些间隙中。
[0094]形成在绝缘基板B122中的内部过孔115b的直径L在0.03mm以上，0.3mm以下，并优选为内置的电路元器件106的电极端子的对角线尺寸以下。下面，说明理由。
[0095]图4(a)?图4(c)中示出了绝缘基板B122的制造工序中、剥离覆盖膜111之前及之后的剖视结构图。图4(a)?图4(c)示出了采用使过孔113的直径互不相同的结构时的绝缘基板B122的各个剖视结构图。
[0096]在图1 (2) (i)的导电性组成物填充工序中，对形成于绝缘基板B122的过孔113印刷并填充导电性组成物115a时，利用导电性组成物115a的粘性并通过刮刀法带走些许该导电性组成物115a，从而形成为凹陷的状态。对于此，过孔直径越大，则受到的影响越大，凹
陷量越深。
[0097]例如，在覆盖膜111的厚度为0.02mm的情况下，如图4(a)所示，若过孔113的直径LI为0.15mm，则填充导电性组成物115a以后的凹陷量为0.0lmm左右，如图4 (a)的右图所示，在剥离覆盖膜111以后，内部过孔115b较预浸溃材料112的表面呈现为凸状态，在后续工序的图1(3) (m)所示的加压加热工序中，内部过孔115b得到了足够的压缩，因此连接可靠性的状态良好。
[0098]若将内部过孔115b的直径L设定得小于0.03mm，则与电路元器件106的电极端子及布线构件131的电极端子132的连接面积变小，使得连接可靠性变差。
[0099]如图4(b)所示，若过孔113的直径L2为0.25mm，则填充导电性组成物115a以后的凹陷量为0.02mm左右，如图4(b)的右图所示，在剥离覆盖膜111以后，内部过孔115b的高度与预浸溃材料112的表面相同。
[0100]如图4(c)所示，若过孔113的直径L3为0.3mm，则填充导电性组成物115a以后的凹陷量为0.03mm左右，如图4(c)的右图所示，在剥离覆盖膜111以后，内部过孔115b较预浸溃材料112的表面呈现为凹陷状态，使得在后续工序的图1(3) (m)所示的加压加热工序中，内部过孔115b难以受到压力，与布线构件131的电极端子132之间产生间隙，从而使电连接可靠性变差。然而，即使过孔113的直径L3为0.3_，通过增厚覆盖膜111至0.05mm,能够在剥离覆盖膜111后，使内部过孔115b较预浸溃材料112的表面呈凸状态。
[0101]图5(a)及图5(b)示出了本实施方式I中的图1(3) (m)所示的加压加热工序后的电路元器件内置基板141的剖视结构图。
[0102]图5(a)示出了采用使形成在绝缘基板B122中的内部过孔115b的直径比布线构件131的电极端子132的直径还要小的结构的电路元器件内置基板141的剖视结构图，图5(b)示出了采用使内部过孔115b的直径比电极端子132的直径要大的结构的电路元器件内置基板141的剖视结构图。
[0103]由于将电路元器件106纵向地内置在基板的厚度方向上的目的在于实现高密度安装，因此如图5(a)及图5(b)所示，对内置的电路元器件106进行密集地配置。因此，如图5(b)所示，若将内部过孔115b的直径设定得大于布线构件131的电极端子132的直径
0.3_，则将产生与相邻元器件间的绝缘性变差的问题。这是由于，因各种构成构件的加工精度或层叠精度而造成位置偏差，以及在后续工序的加压加热工序中因内部过孔115b受到压缩而使得内部过孔115b变宽等。
[0104]另外，在所内置的电路元器件106较小的情况下，出于高密度地内置电路元器件106的目的，有时根据电路元器件106的电极端子的对角线尺寸来缩小将布线构件131的电极端子132的直径。在该情况下，内部过孔115b的直径的最大尺寸被设定为电路元器件106的电极端子的对角尺寸以下。
[0105]此外，在本实施方式I中，对出于对上下侧的布线构件131之间进行电连接的目的、将内部过孔105b设置在预浸溃材料102中的结构进行了说明，然而，若能够仅利用所内置的电路元器件106对上下侧的布线构件131间进行电连接来设计电路，则无需内部过孔105b。此时，能省略图1(1) (c)?图1(1) (e)的工序，若在中途的工序中不污染预浸溃材料102的表面，则也可以不需要贴付覆盖膜101a。
[0106](实施方式2)
图6(1) ((a)?(C))、图6(2) ((d)?(g))、图6(3) ((h)及⑴)是用于说明本发明的实施方式2中的电路元器件内置基板的制造方法的各工序的剖视结构图。此外，对与实施方式I相同的结构付上相同的标号，并省略说明。
[0107]图6(1) ((a)?(C))示出了内置电路元器件及导电性构件的绝缘基板A的制造工序，图6(2) ((d)?(g))示出了形成有电路元器件的电极端子和导电性构件、以及用于与布线构件的电极端子进行连接的内部过孔的绝缘基板B的制造工序，图6(3) ((h)及(i))示出了将绝缘基板A、绝缘基板B以及布线构件层叠并使其形成为一体的制造工序。
[0108]首先，对图6(1) ((a)?(C))所示的绝缘基板A的制造工序进行说明。
[0109]在作为绝缘基板A123的制造工序的图6(1) (a)中，层叠多片例如被广泛使用的印刷基板材料即预浸溃材料，以作为电绝缘性基板的原材料，并通过真空层压等方法使其形成为一体化的厚度为0.54mm的预浸溃材料102，并通过钻孔加工或激光加工等形成直径为
0.37mm的贯通孔103。
[0110]此后，如图6(1) (b)所示，在希望形成贯通孔103b的位置插入电路元器件106。此后，如图6(1) (c)所示，在希望形成贯通孔103b的位置插入导电性构件107。导电性构件107使用金属棒材。若使用对铜的棒材进行金或锡等抗氧化镀敷处理后得到的棒材，则导电率变低，能实现与导电性组成物良好的连接状态。
[0111]此外，导电性构件107相当于本发明中的有一定形状的导电性构件的一个示例。
[0112]在本实施方式2中，将电路元器件106插入预浸溃材料102的贯通孔103以后插入导电性构件107，但即使交换插入顺序，或随机插入，也不会产生问题。另外，虽然以相同的尺寸来形成所有的贯通孔103，但也可以根据导电性构件107的尺寸来分别设定贯通孔103的尺寸。
[0113]在本实施方式2的绝缘基板A123中，无需利用导电性组成物来形成内部过孔，因此不在预浸溃材料102表面贴付覆盖膜，但为了保护预浸溃材料102的表面，即使贴付覆盖膜也不会产生问题。
[0114]接下来，对图6(2) ((d)?(g))所示的绝缘基板B的制造工序进行说明。关于绝缘基板B，其制造工序与在实施方式I中利用图1(2) ((g)?(j))说明的制造工序相同。
[0115]图6(2) (d)中，在覆盖膜贴付工序中，在厚度为0.14mm的预浸溃材料112的两个主面上真空层压厚度为0.02mm的覆盖膜111。
[0116]图6 (e)中，在过孔形成工序中，利用钻孔加工在希望形成内部过孔115b的位置对直径为0.15mm的过孔113进行加工。
[0117]在图6(f)中，在导电性组成物填充工序及加热处理工序中，通过印刷将导电性组成物115a填充至过孔113。此后，利用加热处理使导电性组成物115a柱形化，形成内部过孔 115b。
[0118]图6(g)中，在覆盖膜剥离工序中，通过剥离并去除覆盖膜111，从而能制造出形成有内部过孔115b的绝缘基板B122。
[0119]接下来，对图6(3) ((h)及(i))所示的层叠一体化工序进行说明。
[0120]如图6(3) (h)所示，在绝缘基板A123的两个主面上配置并层叠绝缘基板B122，并在绝缘基板B122的外侧面上配置并层叠布线构件131。此时，形成在绝缘基板A123上的电路元器件106的电极端子及导电性构件107、形成在绝缘基板B上的内部过孔115b、以及布线构件131的电极端子132(例如，直径为0.3mm的过孔连接盘)在层叠时进行对准，并配置在同一坐标上。
[0121]此后，如图6(3) (i)所示，通过对绝缘基板A123、绝缘基板B122及布线构件131的层叠体进行加压加热来使其形成为一体，从而能制造出电路元器件内置基板142。
[0122]如上所述，在本实施方式2中，不使用由实施方式I中使用的导电性组成物105a构成的内部过孔105b，而是使用由金属棒材的导电性构件107来实现电导通。由此，无需对绝缘基板A123印刷并填充导电性组成物，因此能大幅度地减少工序。另外，将0Ω的芯片型电阻(并联电阻)用作为导电性构件107也能得到相同的效果。
[0123]此外，对于各实施方式中使用的预浸溃材料102及112，加压加热后厚度也不发生变化，但在使用加压加热后会在厚度方向上收缩的绝缘基板材料的情况下，预先设想收缩量来设定绝缘性基板的原材料厚度即可。
[0124]图7是利用本实施方式I或2的制造方法制成的电路元器件内置基板的局部剖视照片，是内置尺寸为0.6X0.3mm的芯片型电阻作为电路元器件106的电路元器件内置基板的局部放大照片。
[0125]如上述说明的那样，根据本发明，用于将纵向地内置于基板厚度方向的电路元器件的电极端子与布线构件的电极端子进行电连接的内部过孔并非直接形成于电路元器件的电极端子部，而是在另外准备的较薄的绝缘性材料中形成内部过孔，并在使其柱形化后进行层叠，使其形成为一体，由此，未对绝缘性材料进行限定，无论使用何种材料都能防止电路元器件的电极端子间产生短路。
[0126]因此，通过本发明能够实现一种电路元器件内置基板的制造方法，即使将广泛使用且成本较低的预浸溃材料等用作为内置电路元器件的绝缘材料，也能高密度地内置电路元器件，并且不会在电路元器件端子间产生短路，能进一步提高电连接可靠性。
工业上的实用性
[0127]本发明所涉及的电路元器件内置基板的制造方法使用以热固化性的环氧树脂为主要成分的预浸溃材料等，具有提高电连接的可靠性的效果，适用于电路元器件内置基板及电路元器件内置模块等。
标号说明
[0128]101a、101b、lll 覆盖膜
102,112预浸溃材料(电绝缘性基板的原材料)
103贯通孔 104,113 过孔
105a、115a导电性组成物(导电性树脂糊料)
105b、115b内部过孔
106电路元器件
107导电性构件(金属棒材)
121、123绝缘基板A 122绝缘基板B
131布线构件(多层印刷基板)
132布线构件的电极端子(过孔连接盘)
141,142电路元器件内置基板
【权利要求】
1.一种电路元器件内置基板的制造方法，其特征在于，具备如下工序: 电路元器件安装工序，该电路元器件安装工序在第I绝缘基板的原材料的厚度方向上形成I个或多个贯通孔，以电路元器件的上下侧电极端子朝向所述厚度方向的方式、将电路元器件插入整个所述贯通孔或所述贯通孔的一部分； 内部过孔形成工序，该内部过孔形成工序在第2绝缘基板的原材料的厚度方向上形成I个或多个第I过孔，并将第I导电性组成物填充至所述第I过孔中，形成用于进行电连接的第I内部过孔；以及 层叠加压加热工序，该层叠加压加热工序将分别形成有所述第I内部过孔的所述第2绝缘基板的原材料配置于插入有所述电路元器件的所述第I绝缘基板的原材料的两个面上，并在所述第2绝缘基板的原材料的外侧面分别配置并层叠布线构件，然后进行加压及加热， 在所述层叠加压加热工序中，所述电路元器件的电极端子和所述第I内部过孔配置在分别相对应的位置上，所述第I内部过孔和形成在所述布线构件上的电极端子配置在分别相对应的位置上。
2.如权利要求1所述的电路元器件内置基板的制造方法，其特征在于， 在所述电路元器件安装工序中，在形成I个或多个所述贯通孔以后，并在将所述电路元器件插入整个所述贯通孔或所述贯通孔的一部分之前，将堵塞所述贯通孔的开口的覆盖膜贴付至所述第I绝缘基板，在所述覆盖膜与所述第I绝缘基板的原材料的厚度方向上形成I个或多个第2过孔，将第2导电性组成物填充至所述第2过孔中，以形成用于进行电连接的第2内部过孔。
3.如权利要求2所述的电路元器件内置基板的制造方法，其特征在于， 所述第I绝缘基板是以环氧树脂为主要成分的预浸溃材料。
4.如权利要求1所述的电路元器件内置基板的制造方法，其特征在于， 在所述电路元器件安装工序中，在形成I个或多个所述贯通孔以后，将所述电路元器件插入所述贯通孔，并且将具有一定形状的导电性构件插入所述贯通孔的一部分。
5.如权利要求1所述的电路元器件内置基板的制造方法，其特征在于， 所述第I绝缘基板的原材料的厚度为所内置的所述电路元器件的长度的-0.2mm以上，+0.08mm 以下。
6.如权利要求1所述的电路元器件内置基板的制造方法，其特征在于， 所述第2绝缘基板的原材料的厚度在0.03mm以上,0.2mm以下。
7.如权利要求1所述的电路元器件内置基板的制造方法，其特征在于， 所述电路元器件的电极端子为矩形， 形成在所述第2绝缘基板的原材料中的所述第I过孔的直径为0.03mm以上，0.3mm以下，并且在所述电路元器件的电极端子的对角尺寸以下。
8.如权利要求1所述的电路元器件内置基板的制造方法，其特征在于， 所述布线构件为多层的印刷基板。
【文档编号】H05K3/32GK103687333SQ201310436345
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2012年9月25日
【发明者】林祥刚, 塚原法人, 反田耕一, 前羽阳介 申请人:松下电器产业株式会社