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技術 モジュール印刷配線板およびその製造方法

出願人 京セラ株式会社
発明者 内藤政則川越淳男長瀬智哉
出願日 2016年4月26日 (4年2ヶ月経過) 出願番号 2016-088500
公開日 2017年11月2日 (2年8ヶ月経過) 公開番号 2017-199764
状態 拒絶査定
技術分野 プリント板の構造 プリント板の製造 半導体または固体装置のマウント
主要キーワード 部品収容部内 シールド基板 m地点 内蔵部品 非めっき 目標寸法 電磁相互作用 高温槽
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年11月2日)のものです。
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図面 (13)

解決手段

モジュール印刷配線板100は、コア基板を貫通する貫通孔である部品収容部と、前記部品収容部に収容された内蔵部品5と、前記コア基板の表面に絶縁樹脂層導体層とを交互に積層した積層体と、前記積層体の表裏面を貫通し、前記内蔵部品5を囲うように設けたスリット20と、前記スリットの内壁面に設けためっき部31とを含む。

効果

めっき部31により、電磁波の漏れを抑制し、外部からの電磁波の侵入を抑制する。

概要

背景

従来、部品内蔵モジュール基板(以下、モジュール基板)から外部への電磁波の漏れを抑制し、且つ外部の電磁波からモジュール基板を保護するために、モジュール基板の周囲の側面にビアを設けるか、あるいはモジュール基板の周囲に端部側面にめっきを施している。また、内蔵部品の収容部の壁面にめっきを施す方法もある(特許文献1、2参照)。

概要

モジュール印刷配線板100は、コア基板を貫通する貫通孔である部品収容部と、前記部品収容部に収容された内蔵部品5と、前記コア基板の表面に絶縁樹脂層導体層とを交互に積層した積層体と、前記積層体の表裏面を貫通し、前記内蔵部品5を囲うように設けたスリット20と、前記スリットの内壁面に設けためっき部31とを含む。めっき部31により、電磁波の漏れを抑制し、外部からの電磁波の侵入を抑制する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

コア基板を貫通する貫通孔である部品収容部と、前記部品収容部に収容された内蔵部品と、前記コア基板の表面に絶縁樹脂層導体層とを交互に積層した積層体と、前記積層体の表裏面を貫通し、前記内蔵部品を囲うように設けたスリットと、前記スリットの内壁面に設けためっき部と、を含むことを特徴とするモジュール印刷配線板

請求項2

前記スリットで囲う四隅に、スリットと非接続状態で、且つ内壁面がめっき部であるコーナービアを設ける請求項1に記載のモジュール印刷配線板。

請求項3

前記コーナービアの内壁面のめっき部と、前記スリットの内壁面のめっき部との間隙が100μm以下である請求項2に記載のモジュール印刷配線板。

請求項4

前記コーナービアの内壁面のめっき部と、前記スリットの内壁面のめっき部との間隙xが50μm≦x≦400μmの場合、めっき処理していない基板電界強度のy倍である請求項2に記載のモジュール印刷配線板。y=((1.5e-07x3)−(1e-05x2)+(2.5e-04x)+0.0034)/170

請求項5

前記めっき部が積層体の表裏面の少なくとも一方に形成される請求項1〜4のいずれかに記載のモジュール印刷配線板。

請求項6

前記内蔵部品がアンテナスイッチである請求項1〜5のいずれかに記載のモジュール印刷配線板。

請求項7

コア基板を貫通させて部品収容部を形成し、前記部品収容部に内蔵部品を収容し、前記コア基板の表面に絶縁樹脂層と導体層とを交互に積層して積層体を形成し、前記積層体の表裏面を貫通し、前記内蔵部品を囲うようにスリットを設け、前記スリットの内壁面をめっき処理してめっき部を設けたことを特徴とするモジュール印刷配線板の製造方法。

請求項8

前記部品収容部に前記内蔵部品を収容した後、前記部品収容部内絶縁性樹脂充填して硬化させ、部品を固定する請求項7に記載のモジュール印刷配線板の製造方法。

技術分野

0001

本開示は、モジュール印刷配線板およびその製造方法に関する。

背景技術

0002

従来、部品内蔵モジュール基板(以下、モジュール基板)から外部への電磁波の漏れを抑制し、且つ外部の電磁波からモジュール基板を保護するために、モジュール基板の周囲の側面にビアを設けるか、あるいはモジュール基板の周囲に端部側面にめっきを施している。また、内蔵部品の収容部の壁面にめっきを施す方法もある(特許文献1、2参照)。

先行技術

0003

特開2002−204071号公報
特開2013−74178号公報

0004

本開示のモジュール印刷配線板は、コア基板を貫通する貫通孔である部品収容部と、前記部品収容部に収容された内蔵部品と、前記コア基板の表面に絶縁樹脂層導体層とを交互に積層した積層体と、前記積層体の表裏面を貫通し、前記内蔵部品を囲うように設けたスリットと、前記スリットの内壁面に設けためっき部とを含む。

0005

本開示のモジュール印刷配線板の製造方法は、コア基板を貫通させて部品収容部を形成し、前記部品収容部に内蔵部品を収容し、前記コア基板の表面に絶縁樹脂層と導体層とを交互に積層して積層体を形成し、前記積層体の表裏面を貫通し、前記内蔵部品を囲うようにスリットを設け、前記スリットの内壁面をめっき処理してめっき部を設ける。

図面の簡単な説明

0006

本開示のモジュール印刷配線板の一実施形態の平面図である。
(a)は図1に示すP領域のモジュール印刷配線板の斜視図であり、(b)はその側面図である。
図2(a)に示すA−A線断面図である。
本開示のモジュール印刷配線板の別の実施形態の平面図である。
(a)は図4に示すQ領域のモジュール印刷配線板の斜視図であり、(b)はその側面図である。
本開示のモジュール印刷配線板のさらに別の実施形態の平面図である。
(a)は図6に示すR領域のモジュール印刷配線板の斜視図であり、(b)はその側面図である。
本開示のモジュール印刷配線板を回転させた時の電界強度最大値シミュレーションを示すグラフである。
非めっき部の間隙を変えて本開示のモジュール印刷配線板を回転させた時の電界強度の最大値のシミュレーションを示すグラフである。
(a)〜(e)は本開示のモジュール印刷配線板の製造方法の一実施形態を示す説明図である。
(f)〜(g)は本開示のモジュール印刷配線板の製造方法の一実施形態を示す説明図である。
(h)〜(i)は本開示のモジュール印刷配線板の製造方法の一実施形態を示す上面図である。

実施例

0007

本開示のモジュール印刷配線板の一実施形態を図1に基づいて説明する。図1に示すように、モジュール印刷配線板100は、少なくとも1つの内蔵部品5が内蔵される印刷配線板10がスリット20を挟んで複数配列されたものである。
なお、このモジュール印刷配線板100は、数百以上の印刷配線板10による集合体であり、図1に示すものはその一部分である。モジュール印刷配線板100は、スリット20で切断する工程などを経て印刷配線板10となる。

0008

スリット20は、モジュール印刷配線板100の表裏面を貫通する長穴であり、印刷配線板10の内蔵部品5を四方から囲い、且つ印刷配線板10が分離しないようにドリル加工レーザ加工などにより形成される。また、スリット20の内壁面にはめっき処理をしてめっき部31が形成される。このスリット20は、後にモジュール印刷配線板100を複数個の印刷配線板10に切断する際のガイドを兼ねており、めっき部31が印刷配線板10の側面となる。

0009

図2(a)および(b)は、図1に示すP領域で切断された印刷配線板10の斜視図および側面図である。図2(a)および(b)に示すように、印刷配線板10は、内蔵部品5を内蔵し、各側面にめっき部31を設けている。この印刷配線板10の側面のめっき部31は、モジュール印刷配線板100のスリット20の長さだけ設けられ、その両端部はめっき処理されていないので非めっき部41となる。

0010

めっき部31は、印刷配線板10からの電磁波の漏れを抑制し、外部の電磁波から内蔵部品5を保護する役割を有する。印刷配線板10ではめっき部31の面積が多いほど効果があるので、印刷配線板10の表裏面にもグランドベタまたは電源ベタとなるめっき部31を設けてもよい。このめっき部31は、特に限定されないが、例えば金属めっきがよく、さらに好ましくは銅めっきであるのがよい。
非めっき部41は、スリット20が設けられていないモジュール印刷配線板100の側断面であり、後述するコア基板(絶縁板)と絶縁樹脂層と導体層とを積層した積層体のめっき部31を除く側面である。この非めっき部41の幅は100μm以下であるのがよい。

0011

図3は、図2(a)のA−A線断面図である。図3に示すように、印刷配線板10は、コア基板6(絶縁板6a)を貫通する貫通孔である部品収容部60と、この部品収容部60に収容された内蔵部品5と、コア基板6の表面に絶縁樹脂層8と導体層9とを交互に積層してなる積層体10aとを含む。内蔵部品5と導体層9とは、ビアホール7により電気的に接続している。また、積層体10aの表裏面および各側面にはめっき部31が設けられている。

0012

コア基板6は、絶縁板6aをドリル加工またはレーザ加工などにより貫通孔を設け、部品収容部60を形成し、この部品収容部60に内蔵部品5を収容したものである。

0013

絶縁板6aは、絶縁性を有する素材で形成されていれば特に限定されない。このような絶縁性を有する素材としては、例えば、エポキシ樹脂ビスマレイミドトリアジン樹脂ポリイミド樹脂ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂などの有機樹脂などが挙げられる。これらの有機樹脂は2種以上を混合して用いてもよい。絶縁板6aとして有機樹脂を使用する場合、有機樹脂に補強材を配合して使用するのが好ましい。補強材としては、例えば、ガラス繊維ガラス不織布アラミド不織布、アラミド繊維ポリエステル繊維などが挙げられる。これらの補強材は2種以上を併用してもよい。絶縁板6aは、好ましくはガラス繊維やガラス不織布などのガラス材入り有機樹脂から形成される。さらに、絶縁板1には、シリカ硫酸バリウムタルククレーガラス炭酸カルシウム酸化チタンなどの無機充填材が含まれていてもよい。絶縁板6aの厚みは特に限定されない。

0014

絶縁板6aには、少なくとも一方の面に配線パターン(図示せず)が形成されていてもよい。また、コア基板6の表裏面を電気的に接続するビアホール(図示せず)が形成されていてもよい。

0015

部品収容部60は、コア基板6にドリル加工やレーザ加工などで貫通孔を設けて形成される。内蔵部品5はこの部品収容部60に嵌め込まれるか、あるいは隙間を開けて収容される。部品収容部60の内壁面と内蔵部品5との間に隙間がある場合、この隙間に充填材61が充填され、硬化して内蔵部品5を固定する。この充填材61は特に限定されないが、例えば、絶縁性樹脂であるのがよい。

0016

内蔵部品5は、例えば、アンテナスイッチなどが挙げられる。このアンテナスイッチとしては、電磁波の影響を受けやすく、且つ複雑な電磁相互作用ノイズ源ともなる複数の周波数に対応した携帯電話用あるいはWi-Fi用アンテナスイッチなどが挙げられる。

0017

コア基板6の表面には、絶縁樹脂層8が積層されている。絶縁樹脂層8を形成する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂、フェノール樹脂ポリテトラフルオロエチレンPTFE)樹脂、ケイ素樹脂ポリブタジエン樹脂ポリエステル樹脂メラミン樹脂ユリア樹脂ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリフェニレンオキシド(PPO)樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は2種以上を混合してもよい。絶縁樹脂層8を形成する樹脂には、上述の補強材や無機充填材、フェノール樹脂やメタクリル樹脂からなる有機充填材が含まれていてもよい。

0018

この絶縁樹脂層8には、その表面から内蔵部品5まで貫通するビアホール7が形成されている。ビアホール7は、縁樹脂層8の表面に形成される導体層9と内蔵部品5とを電気的に接続している。絶縁樹脂層8の表面に形成されている導体層9は、エッチングなどによって形成される。絶縁樹脂層8と導体層9とは、コア基板6の表面に交互に積層され、積層体10aを形成する。
なお、図3に示す印刷配線板10では、絶縁樹脂層8および導体層9は、コア基板2の上下面にそれぞれ2層積層されているが、これに限定されない。例えば、絶縁樹脂層8および導体層9を交互に積層させて多層ビルドアップ層としてもよい。

0019

(別の実施形態)
本開示の別の実施形態を図4に基づいて説明する。図4に示すように、モジュール印刷配線板101は、印刷配線板11がスリット20および四隅のビア71を挟んで複数配列されたものである。なお、先述したモジュール印刷配線板100および印刷配線板10と同じ部材には同符号を付して説明は省略する。

0020

ビア71は、モジュール印刷配線板101の表裏面を貫通する貫通孔であり、その内壁面にめっき部32が形成される。このビア71は、スリット20の両端部と非接続状態で設けられる。ビア71は、2つ以上の印刷配線板11同士の各角部に跨るよう設けてもよい。また、ビア71に形成されるめっき部32は、スリット20のめっき部31と同じ材質であってもよい。

0021

図5(a)および(b)は、図4に示すQ領域で切断された印刷配線板11の斜視図および側面図である。図5(a)に示すように、スリット20をガイドとしてモジュール印刷配線板101を切断したとき、ビア71も切断されて、印刷配線板11の四隅に配置されるコーナービア72となる。このコーナービア72は内壁面にめっき部32を有する。また、コーナービア72の弧の長さは、ビア71の円周の1/4程の大きさであるのがよい。
印刷配線板11の側面のコーナービア72とめっき部31との間には、非めっき部42が設けられる(図5(b))。この非めっき部42の幅は、図4に示すビア71とスリット20との間隙に相当する。

0022

印刷配線板11は非めっき部42を除き、側面および表裏面にはめっき部31が形成され、且つコーナービア72の内壁面にはめっき部32が形成される。そのため、印刷配線板11は、印刷配線板10と比べ、より広い面積をめっきで覆うことができる。

0023

(さらに別の実施形態)
本開示のさらに別の実施形態を図6に基づいて説明する。図6に示すように、モジュール印刷配線板102は、印刷配線板12がビア73を挟んで複数配列されたものである。印刷配線板12間の側面には、ビア73が間隙を空けて形成される。このビア73はモジュール印刷配線板102の表裏面を貫通する貫通孔であり、その内壁面にめっき部33が形成される。このビア73は、印刷配線板12をモジュール印刷配線板102から切り離す際のガイドとなり、例えば、ビア73が略半円状となるようにビア73の中心点で切断してもよい。

0024

図7(a)および(b)は、図6に示すR領域で切断された印刷配線板12の斜視図および側面図である。図7(a)に示すように、印刷配線板12は側面に、内壁面にめっき部33が形成された略半円状のビア73を有する。このとき、側面におけるビア73の間隙には非めっき部43が形成される。そのため、ビア73の数を増やすか、あるいは径を可能な限り大きくして配列し、ビア73同士の距離を狭めると、非めっき部43の幅も小さくなり、印刷配線板12の電磁波の漏れを抑制し、且つ外部からの電磁波の侵入を防ぐことができる。
なお、ビア73は、モジュール印刷配線板101のビア71のように、各角部に設けてもよい。

0025

次に、図2,5,7に示す印刷配線板10、印刷配線板11および印刷配線板12を用いて電界強度のシミュレーションを行った。実際のモジュール印刷配線板を模すため、外形寸法は2.5mm×2.1mmとした。その結果を図8に示す。モジュール印刷配線板の場合、外形寸法の縦横は大きくても10mm強である。
図8に示すグラフは、印刷配線板10(端面シールド基板と表記)、印刷配線板11(端面+ビアシールド基板と表記)および印刷配線板12(ビアシールド基板と表記)の基板をそれぞれX軸およびZ軸を中心に回転させた時、それぞれの印刷配線板の中心(内蔵部品5)から50mm地点観測した電界強度の最大値を示している。なお、図5の印刷配線板11は、非めっき部42の幅を25μmと200μmとしたものをそれぞれ用意した。また、シールドなしとは、めっき処理をしていない基板を指す。

0026

図8によれば、四隅にコーナービア72を配置し、各非めっき部42の幅を25μmとした印刷配線板11が最も電磁波の漏れを抑制し、且つ外部からの電磁波の侵入を防ぐことができた。これは、スリット20のめっき部31以外に、コーナービア72のめっき部32を設けて、印刷配線板における非めっき部の幅(面積)を狭めたことによるものである。

0027

次に、図2の印刷配線板10で非めっき部41の幅が200μmとしたものと、図5の印刷配線板11で各非めっき部42の幅を25μm〜400μmとしたものとを用意し、他は図8と同じ条件を用いて電界強度のシミュレーションを行った。その結果を図9に示す。

0028

図9に示すように、印刷配線板11の非めっき部42の幅が、印刷配線板10の非めっき部41の幅よりも大きくなると、電界強度は強くなる。反対に、印刷配線板11の非めっき部42が、印刷配線板10の非めっき部41の幅より狭くなると、電界強度は弱くなることがわかる。また、非めっき部の幅が200μmの場合、印刷配線板10および印刷配線板11の電界強度は同程度になる。

0029

図9によれば、印刷配線板11の非めっき部42の幅は100μm以下であるのがよいことがわかる。
また、印刷配線板11の非めっき部42の幅を50μm以下にしても、電界強度を弱める効果はほとんど変わらない。そのため、印刷配線板からの電磁波の漏れを抑制するには、非めっき部の隙間の目標寸法を50μmにしてもよいことがわかる。

0030

なお、めっき処理していない基板の電界強度を基準に、非めっき部の幅(x)とした場合の電界強度(y)は、下記関係式近似できる。よって、非めっき部の幅は、必要な電界強度に応じて、下記関係式を満足するように適宜選択すれば良い。表1にシミュレーション結果と式1の結果比較を示す。
式1:y=((1.5e-07x3)−(1e-05x2)+(2.5e-04x)+0.0034)/170
式1の適用範囲: 50μm≦x≦400μm

0031

0032

次に、図10および11を用いて、本開示のモジュール印刷配線板の製造方法の一実施形態を説明する。なお、各部材の説明は上述した通りであるので省略する。

0033

本開示のモジュール印刷配線板の製造方法は、例えば、次のように製造される。まず、絶縁板を貫通させて部品収容部を形成し、部品収容部に内蔵部品を収容してコア基板を形成する。次に、コア基板の表面に絶縁樹脂層と導体層とを交互に積層し、積層体を形成する。次に、積層体の表裏面を貫通し、内蔵部品を囲うようにスリットを設け、スリットの内壁面にめっき部を設ける。以下、詳細に説明する。

0034

まず、図10(a)に示すように、内蔵部品5を収容するための部品収容部60を絶縁板6aにドリル加工やレーザ加工などで形成する。

0035

次に、部品収容部60を形成した絶縁板6aの下面に粘着剤層を有したPETフィルム62を貼り付けた後、アンテナスイッチなどの内蔵部品5を部品収容部60内に収容する。内蔵部品5の高さは特に限定されないが、絶縁板6aの表層以下であるよい。
この時、図10(b)に示すように、部品収容部60と内蔵部品5との間に隙間65が生じる場合、PETフィルム62を貼り付けることによって、部品収容部60内から内蔵部品5を落下させないようにすることができる。このPETフィルム62の代わりに、繰り返し使用できるMagiCarrier(株式会社京写製)、flex Carrier(株式会社ユー・エムアイ製)などを使用してもよい。

0036

次に、部品収容部60に収容した内蔵部品5の周辺部と部品収容部60の内壁面(内周面)との間隙部分に、絶縁性樹脂などの充填材61を充填し、硬化させる。充填材61を充填する方法としては、例えば、スクリーン印刷スプレーディスペンサなどの方法で実施される。充填後、充填材61が熱硬化樹脂であれば高温槽熱硬化させ、紫外線硬化型樹脂であれば紫外線照射によって硬化させる。なお、充填材61の高さは絶縁板6aの表層と同じであるのがよい。そのため、はみ出した部分の充填材61は切削研磨などで除去する。
充填材61が硬化した後、PETフィルム62を絶縁板6aから剥離させると、図10(c)に示すようにコア基板6が形成される。

0037

次に、図10(d)に示すように、コア基板6の表面に絶縁樹脂層8を積層した後、絶縁樹脂層8の表層から内蔵部品5まで貫通するビアホール下穴7aを形成する。このビアホール下穴7aはレーザ加工などによって形成され、必要に応じてデスミア処理粗面化処理が行われる。

0038

次に、図10(e)に示すように、絶縁樹脂層8の表層に、銅めっき90により導体層9を形成すると共に、ビアホール下穴7aを銅めっき90で埋めてビアホール7を得る。

0039

次に、図11(f)に示すように、絶縁樹脂層8および導体層9を交互に積層して、任意の層数の積層体1aを得る。この後、さらにビアホール7を形成してもよい(図11(g))。

0040

次に、図12(h)に示すように、積層体1a表裏面を貫通し、且つ内蔵部品5を囲うように、長穴状のスリット2をドリル加工やレーザ加工などで設ける。このスリット2は互いに非接続状態であるのがよい。

0041

最後に、図12(i)に示すように、スリット2の内壁面と、積層体1aの表裏面とをめっき処理してめっき部3を設ければ、モジュール印刷配線板110が完成する。
この後、モジュール印刷配線板110から印刷配線板1を切り出すときは、スリット2をガイドとして、例えばB−B線およびC−C線で切断すれば、内蔵部品5を備え、且つ側面にめっき部3を備えた印刷配線板1を容易に切り出すことができる。
スリット2以外の箇所は、モジュール印刷配線板110を切断して印刷配線板1を形成する時にめっき処理されず、非めっき部となる。この非めっき部が少ない程、印刷配線板1の電磁波の漏れを抑制し、且つ外部の電磁波から保護することができるため、スリット2の形成と同時に、貫通孔であるビア(図示せず)を併設し、このビアの内壁面にもめっき部を設けてもよい。

0042

以上、詳細に説明したように、本開示によれば、内蔵部品を収容した印刷配線板を複数個配列して形成されるモジュール印刷配線板において、印刷配線板の側面にめっき部を設けた。そのため、側面にめっき部を設けない従来のモジュール印刷配線板と比べて、モジュール印刷配線板の内部の内蔵部品からの電磁波の漏れを抑制し、且つ外部の電磁波からモジュール印刷配線板の内蔵部品を保護することができる。
また、より好ましくは、スリットで囲う四隅に、スリットと非接続状態で、且つ内壁面がめっき部であるコーナービアを設けて、非めっき部の幅を100μm以下にすれば、電磁波の漏れおよび侵入をより改善することができる。

0043

1,10,11,12印刷配線板
1a,10a積層体
2,20スリット
3,31,32,33 めっき部
41,42,43非めっき部
5内蔵部品
6コア基板
6a絶縁板
60部品収容部
61充填材
62PETフィルム
65 隙間
7ビアホール
7aビアホール下穴
71ビア
72コーナービア
73 ビア
8絶縁樹脂層
9導体層
90銅めっき
100,101,102,110モジュール印刷配線板
P,Q,R 領域
L レーザ

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