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JP2010251688A - 部品内蔵印刷配線板及びその製造方法 - Google Patents

部品内蔵印刷配線板及びその製造方法 Download PDF

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JP2010251688A
JP2010251688A JP2009179642A JP2009179642A JP2010251688A JP 2010251688 A JP2010251688 A JP 2010251688A JP 2009179642 A JP2009179642 A JP 2009179642A JP 2009179642 A JP2009179642 A JP 2009179642A JP 2010251688 A JP2010251688 A JP 2010251688A
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land
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Taku Ishioka
卓 石岡
Yutaka Akimoto
豊 秋元
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NEC Toppan Circuit Solutions Inc
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Abstract

【課題】外層に電子部品をはんだ付けする際にも内層の電気接続不良が発生しない信頼性の高い部品内蔵印刷配線板を得る。
【解決手段】第1の絶縁樹脂層上にランド開口穴を有するランドの配線パターンを備え、前記配線パターンにチップ部品が、非導電接着樹脂膜により接着され、前記チップ部品の電極が前記ランドに当接され、前記絶縁樹脂層と前記配線パターン上に前記チップ部品を避けるプリプレグ開口部を形成した開口プリプレグと、前記第1の絶縁樹脂層側から前記ランドの一部と前記ランド開口穴の上の前記電極を金属めっきで電気接続させたフィルドビアホールを有する部品内蔵印刷配線板を製造する。
【選択図】図8

Description

本発明は、多層の配線層と、多層のチップ部品の設置層を有する部品内蔵印刷配線板及びその製造方法に関する。
近年、半導体実装技術の発展により半導体装置を実装する印刷配線板においては、高密度、高精度の配線層を有する多層の印刷配線板が要求されている。高密度を実現する一つの方法として、集積回路チップを内蔵した印刷配線板が開発されている。従来技術における部品内蔵印刷配線板の製造方法は、特許文献1のように、はんだにより集積回路チップのバンプ電極をベースプレートのランドに接続する。そして、集積回路チップを設置した部品付き内層基板を層間絶縁層を介して積層して部品内蔵印刷配線板を製造していた。
特開2005−142178号公報
この従来技術の部品内蔵印刷配線板は、部品内蔵印刷配線板の外層への部品のはんだ付け工程におけるはんだリフロー処理により、内蔵された集積回路チップの複数のバンプ電極を内層のランドにはんだ付けしていたはんだが再熔融し、隣接するランドのはんだ同士が接触して内層のランド間をはんだで短絡させてしまう恐れがある問題があった。この問題を避けるため、電子部品の電極をランドに高温はんだではんだ付けする改善策が考えられるが、その場合は、その高温はんだのはんだ付け温度が高いため、電子部品をはんだ付けしたベースプレートの損傷が大きくなり、部品内蔵印刷配線板の品質を悪化させる問題があった。
また、集積回路チップのバンプ電極をベースプレートのランドに金−金接合、金−はんだ接合する技術もあるが、この接合は金属めっき接続に比べ接続信頼性が劣る問題があった。
本発明は上記問題に鑑み考案されたもので、製造コストを上昇させずに、集積回路チップのバンプ電極を高い接続信頼性でベースプレートのランドに電気接続させることを課題とする。
本発明は、上記課題を解決するために、第1の絶縁樹脂層の上にランドを有する配線パターンを形成し、前記配線パターンの上に非導電接着樹脂膜によりチップ部品を接着することで前記ランドに前記チップ部品の電極を当接させる第1の工程と、前記第1の絶縁樹脂層と前記配線パターンの上に前記チップ部品を避けるプリプレグ開口部を形成した開口プリプレグを設置し、前記開口プリプレグ上に前記チップ部品を避ける開口部を形成した内層基板を設置して前記内層基板上にBステージ状態の熱硬化性絶縁樹脂フィルムを設置し、積層し加熱・加圧することで印刷配線板中間体を製造する第2の工程と、前記印刷配線板中間体の前記第1の絶縁樹脂層側からレーザ穴あけにより、前記ランドと前記非導電接着樹脂膜を貫通して前記ランドの一部と前記電極の一部を露出させたビアホール用穴を形成する第3の工程と、前記ビアホール用穴に金属めっきして前記ランドと前記電極を電気接続させるビアホールを形成する第4の工程を少なくとも有することを特徴とする部品
内蔵印刷配線板の製造方法である。
また、本発明は、上記の部品内蔵印刷配線板の製造方法において、上記チップ部品が集積回路チップであり、上記電極がバンプ電極であることを特徴とする部品内蔵印刷配線板の製造方法である。
また、本発明は、上記の部品内蔵印刷配線板の製造方法において、上記第1の工程において、上記ランドをランド開口穴を有するパターンに形成し、上記第3の工程で、上記レーザ穴あけにより上記ランド開口穴を貫通させて上記電極を露出させるビアホール用穴を形成することを特徴とする部品内蔵印刷配線板の製造方法である。
また、本発明は、上記の部品内蔵印刷配線板の製造方法において、上記第1の工程において、上記第1の工程において、上記ランドを厚さが10μmから15μmの銅のパターンで形成し、上記第3の工程で、上記レーザ穴あけにより上記ランドの銅のパターンを貫通させて上記電極を露出させるビアホール用穴を形成することを特徴とする部品内蔵印刷配線板の製造方法である。
また、本発明は、上記の部品内蔵印刷配線板の製造方法において、上記内層基板が、内層貫通フィルドビアホールを有し、上記第3の工程が、上記印刷配線板中間体の両面から前記内層貫通フィルドビアホールに至る第2のビアホール用穴を形成し、上記第4の工程が、上記第2のビアホール用穴にビアホールめっきを形成することを特徴とする部品内蔵印刷配線板の製造方法である。
また、本発明は、第1の絶縁樹脂層上にランド開口穴を有するランドの配線パターンを備え、前記配線パターン上にチップ部品が、非導電接着樹脂膜により接着され、前記チップ部品の電極が前記ランドに当接され、前記絶縁樹脂層と前記配線パターン上に前記チップ部品を避けるプリプレグ開口部を形成した開口プリプレグと、前記チップ部品を避ける開口部を形成した内層基板を有し、前記第1の絶縁樹脂層側から前記ランドの一部と前記ランド開口穴の上の前記電極を金属めっきで電気接続させたビアホールを有することを特徴とする部品内蔵印刷配線板である。
また、本発明は、上記の部品内蔵印刷配線板において、上記チップ部品が集積回路チップであり、上記電極がバンプ電極であることを特徴とする部品内蔵印刷配線板である。
また、本発明は、上記の部品内蔵印刷配線板において、上記内層基板上に熱硬化性絶縁樹脂層を有し、上記内層基板が内層貫通フィルドビアホールを有し、上記内層基板の下の上記第1の絶縁樹脂層の下側から前記内層貫通フィルドビアホールに達するビアホールめっきと、上記内層基板の上の上記熱硬化性絶縁樹脂層の上側から前記内層貫通フィルドビアホールに達するビアホールめっきを有することを特徴とする部品内蔵印刷配線板である。
本発明の部品内蔵印刷配線板では、集積回路チップのバンプ電極とベースプレートのランドの接続が金属めっきにより接続されているので、この部品内蔵印刷配線板を他の印刷配線板にはんだ付けする際の加熱処理によってもバンプ電極とランドの接続強度が変わらず、高い信頼性の電気接続が得られる効果がある。
本発明の実施形態のベースプレートの製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態の部品付き内層基板の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態の印刷配線板中間体の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態の印刷配線板中間体の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態の部品内蔵印刷配線板の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態の部品内蔵印刷配線板の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態の部品内蔵印刷配線板の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態の部品内蔵印刷配線板の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の第3の実施形態の部品内蔵印刷配線板の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の第3の実施形態の部品内蔵印刷配線板の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の第3の実施形態の部品内蔵印刷配線板の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の第3の実施形態の部品内蔵印刷配線板の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の第3の実施形態の部品内蔵印刷配線板の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の第3の実施形態の部品内蔵印刷配線板の製造工程を模式的に示す断面図である。
以下、本発明の実施形態について図1から図8を基に説明する。
<第1の実施形態>
(工程1)
図1(a)のように、支持基板1として金属板を用い、例えば250μmの銅板を支持基板1として用い、その支持基板1をCZ処理などで粗化処理する。粗化処理は、研磨材によるサンドブラスト処理または酸化還元処理による黒化処理、過水硫酸系のソフトエッチング処理でも良い。次に、支持基板1に絶縁樹脂層2をロールラミネートまたは積層プレスで熱圧着させる。厚さ20μmから30μmのエポキシ樹脂をロールラミネートする。絶縁樹脂層2はガラス繊維やガラスフレークやフィラーなどの補強材入り絶縁樹脂層を用いることもできる。特に、絶縁樹脂層2には後工程による熱ストレスが何回も加わり熱ストレスにより内部にクラック不具合を生じ易くそのクラック不具合が拡大する恐れがあるので、絶縁樹脂層2にガラス繊維を入れることで、絶縁樹脂層2を強化しクラック不具合を防止する効果がある。なお、支持基板1を用いずにフィルム状の絶縁樹脂層2を単独で用いる事も可能である。
絶縁樹脂層2の樹脂材料として、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂(以下、BT樹脂と称す)、ポリイミド樹脂、PPE樹脂、フェノール樹脂、PTFE樹脂、珪素樹脂、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、PPS樹脂、PPO樹脂などの有機樹脂を使用することができる。また、これらの樹脂単独でも、複数樹脂を混合しあるいは化合物を作成するなどの樹脂の組み合わせも使用できる。更に、これらの材料に、ガラス繊維の補強材を混入させた絶縁樹脂層2を用いることができる。補強材には、アラミド不織布やアラミド繊維、ポリエステル繊維を用いることができる。
(工程2)
次に、必要に応じて絶縁樹脂層2の表面を粗化する。一般的には、クロム酸、過マンガ
ン酸塩の水溶液などの酸化剤による表面粗化処理などのウェットプロセスや、プラズマ処理やアッシング処理などのドライプロセスが有効である。次に、無電解銅めっき処理により、絶縁樹脂層2の表面の全面に、厚さ0.5μmから3μmのめっき下地導電層3を形成する。次に、図1(b)のように、配線パターン部分5を開口して、その部分でめっき下地導電層3を露出させためっきレジスト4のパターンを形成する。次に、図1(c)のように、めっき下地導電層3を電極にして電解銅めっき処理により、配線パターン部分5で露出しためっき下地導電層3の面上に銅めっきを15μmの厚さに厚付けした配線パターン6を形成する。次に、めっきレジスト4を剥離する。次に、図1(d)のように、過水硫酸系のフラッシュエッチング処理により、絶縁樹脂層2上に残っている厚さ0.5μmから3μmのめっき下地導電層3を除去し、絶縁樹脂層2に配線パターン6を形成したベースプレート10を製造する。ここで、配線パターン6のうちには、集積回路チップ30のバンプ電極31を設置する位置に、直径が30μmから60μmのランド開口穴6aを有するドーナツ状のランド6bを含む配線パターン6を形成する。このランド開口穴6aは、後の工程7におけるレーザ穴あけの際に、そのレーザ穴あけによってランド6bの銅の面も露出させられる大きさに形成する。
(変形例1)
以上の工程2による配線パターン6の形成方法はセミアディティブ工法であるが、これ以外に、以下の製造方法でも同様に配線パターン6を形成することができる。すなわち、第1に、絶縁樹脂層2の表面を粗化した後に、無電解銅めっき処理でめっき下地導電層3を形成し、第2に、めっき下地導電層3の全面に電解銅めっきを12μmの厚さで加えた導体層を形成し、第3に、その導体層の表面にエッチングレジストパターンを形成することで導体層をエッチングして配線パターン6を形成する。第4にエッチングレジストを剥離する。以上のサブトラクティブ工法によっても配線パターン6を形成し図1(d)のベースプレート10を製造できる。
(工程3)
次に、図2(a)のように、ベースプレート10の集積回路チップ30の設置領域の絶縁樹脂層2と配線パターン6上に、NCF(Non Conductive Film:非導電フィルム)を貼り、あるいは、NCP(Non Conductiveresin Paste:非導電ペースト)を塗布して、非導電接着樹脂膜7を形成する。次に、図2(b)のように、その非導電接着樹脂膜7に、高さが300μm以下の集積回路チップ30で、銅や金などの金属のバンプ電極31を有する集積回路チップ30をフェイスダウンした熱圧着で、金属のバンプ電極31を侵入させることで非導電接着樹脂膜7を流動させて、金属のバンプ電極31を非導電接着樹脂膜7下の配線パターン6に接触させる。こうして、非導電接着樹脂膜7を形成した部品付き内層基板20を作成する。
次に、図2(b)の部品付き内層基板20上の銅の配線パターン6の表面の粗化処理として、脂肪酸カルボン酸1モルに対して2モル以上のアルカノールアミンを含有し銅イオン源とハロゲンイオン源を含有するマイクロエッチング剤で粗化し、次に、配線パターン6の表面にアゾール化合物と有機酸を含有する水溶液を接触させ配線パターン6の表面にアゾール化合物の厚い被膜を形成させることで後記する絶縁樹脂層形成時の樹脂の接着性を向上させる処理を行う。この処理のマイクロエッチング剤は腐食性が低いため、配線パターン6を侵さずに粗化できる。あるいは、銅の配線パターン6の表面の粗化処理として、酸化還元処理による黒化処理、又は、過水硫酸系のソフトエッチング処理を行うことも可能である。
(工程4)
次に、図3のように、厚さが約40μmのプリプレグの所定位置に、ドリル加工、パンチング、レーザー加工等の孔加工により集積回路チップ30の大きさのプリプレグ開口部
41を形成した開口プリプレグ40を形成する。次に、厚さが約60μmの内層基板8に、集積回路チップ30の大きさの開口部8aを形成する。ここで、プリプレグ開口部41及び開口部8aは、集積回路チップ30の大きさに合わせた孔を加工してあるため、後記する印刷配線板中間体50を形成する際、加熱、加圧成型時の加圧圧力が集積回路チップ30に集中しないようにできる効果がある。また、開口プリプレグ40の絶縁材料は、硬化後の基板面方向の熱膨張係数(JIS−C6481で試験した30から120℃における熱膨張係数)が8〜12×10−6/ケルビン程度の小さい値であり、処理条件TMAで試験して得られるガラス転移温度Tg値が160〜170℃程度の高いTgを有する材料を使用する。この特性を有する材料を使用することにより、ベースプレート10の絶縁性樹脂板の特性と整合し、以降の製造工程において基板内部にストレスが残留せず基板が反らず製造が安定する効果がある。
(工程5)
そして、図3のように、支持基板1を含む部品付き内層基板20と、その上に、プリプレグ開口部41と開口部8aによって集積回路チップ30を避けた開口プリプレグ40と内層基板8を重ね、その上に、Bステージ状態の熱硬化性絶縁樹脂フィルム42を重ねて積層する。Bステージ状態の熱硬化性絶縁樹脂フィルム42としてABF(味の素株式会社製商品名)を用いた。ABFは、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム44の表面に熱硬化性絶縁樹脂層43(厚さ40μm)が形成されている。この熱硬化性絶縁樹脂フィルム42の熱硬化性絶縁樹脂層43の面を開口部8aを有する内層基板8に向けて設置し、真空度133Pa以下、85℃から95℃で40秒から60秒間処理した後、大気圧に戻すことによってラミネートを行い、熱硬化性絶縁樹脂層43を開口部8aに充填した。
次に、PETフィルム44を剥離した後、真空プレスを用いて積層することで、図4のように印刷配線板中間体50を製造した。この積層工程の条件は、積層開始時点から約30分から60分の間の真空度を4kPa以下に減圧し、その後、大気圧に戻す。基板の加圧は、積層開始時点から10〜30分の間は0.5MPaで加圧し、その後に2〜3MPaに圧力を上げて加圧する。真空プレスの熱盤温度は80℃から130℃まで1.5〜2.5分で昇温し、真空度を大気圧に戻した後に基板温度が170℃以上に達するようにし、その基板温度に達したら加熱保持時間40分以上(例えば45分)保持して積層する。真空度は、基板温度が170℃以上に達する以前に大気圧に戻すが、このタイミングで真空度を大気圧に戻さないと樹脂中に気泡が発生する不具合を生じる。また、基板温度を170℃以上で40分以上保持しないと開口プリプレグ40からの樹脂による印刷配線板中間体50のチップ部品30aの集積回路チップ30と開口プリプレグ40の間の間隙の樹脂による充填性が悪くなる不具合を生じる。
この積層の加熱・加圧の際に開口プリプレグ40から樹脂が融け出して集積回路チップ30との間の間隙を充填する効果がある。こうして、図4に示すように、ベースプレート10上に集積回路チップ30を実装した内層基板20に、開口プリプレグ40と内層基板8と熱硬化性絶縁樹脂層43が積層された印刷配線板中間体50を製造する。
(変形例2)
以上の工程5に変えて、熱硬化性絶縁樹脂フィルム42を用いずに以下の製造工程で印刷配線板中間体50を形成することもできる。すなわち、図3のように、支持基板1を含む部品付き内層基板20と、その上に、プリプレグ開口部41と開口部8aによって集積回路チップ30を避けた開口プリプレグ40と内層基板8を重ね、その上に、厚さ約30μmのプリプレグと、その上に厚さ約12μmの銅箔を重ね、真空プレスを用いて積層することで、積層の加熱・加圧の際に上層のプリプレグと下層の開口プリプレグ40から樹脂が融け出して集積回路チップ30との間の間隙を充填する。次に、上層の厚さ約12μ
mの銅箔をクイックエッチングで除去する。こうして、図4のようにプリプレグが硬化して成る熱硬化性絶縁樹脂層43を有する印刷配線板中間体50を製造することができる。
(工程6)
次に、図5(a)のように、印刷配線板中間体50に樹脂付き銅箔をロールラミネートまたは積層プレスで熱圧着させる。例えば厚さ20μmから30μmのエポキシ樹脂などの絶縁樹脂層52と銅箔51から成る樹脂付き銅箔を印刷配線板中間体50にロールラミネートする。絶縁樹脂層52はガラス繊維やガラスフレークやフィラーなどの補強材入り絶縁樹脂層を用いることもできる。次に、図5(b)のように、樹脂付き銅箔をラミネートした印刷配線板中間体50から、外層の銅箔51と銅板の支持基板1をエッチングして除去する。なお、この製造方法の変形例として、銅箔を有さない樹脂フィルムのみを印刷配線板中間体50にロールラミネートすることで印刷配線板中間体50の上に絶縁樹脂層52を形成することもできる。
(工程7)
次に、図6(a)のように、以上の製造工程を経た印刷配線板中間体50にドリル加工で直径が0.06mmから2mmのスルホール下孔53を形成する。次に、絶縁樹脂層2の下から、高調波YAGレーザやエキシマレーザなどの紫外線レーザ、炭酸ガスレーザなどの赤外線レーザで穴開け加工することで、配線パターン6のランド6b上に、直径が0.04mmから0.2mmの穴で、ランド6bの銅の面を露出させるとともに直径が0.03mmから0.06mmのランド開口穴6aを貫通して、ランド開口穴6aに充填された非導電接着樹脂膜7に穴開けしてバンプ電極31を露出させてビアホール用穴54を形成する。ここで、ランド開口穴6aは加工用レーザのビーム直径より小さく形成でき、そのランド開口穴6aから小さなバンプ電極31の領域のみを露出させ、それ以外の集積回路チップ30の領域には加工用レーザを照射させないので、レーザ加工の際の集積回路チップ30に対する負荷を小さくできる効果がある。また、微細なバンプ電極31にランド開口穴6aを精密に位置合わせできる効果がある。
(工程8)
次に、絶縁樹脂層2と52の表面に粗化処理を施す。粗化処理は、過マンガン酸処理などのウェット処理、又は、プラズマデスミアなどのドライ処理を用いることができる。次に、めっき触媒付与及び無電解銅めっきを行って、めっき下地層(図示せず)を形成する。次に、めっき下地層の外側に、レジストを塗布するか、感光性ドライフィルムを貼着するかの方法で感光層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行ってめっきレジストパターンを形成する。次に、硫酸銅めっき浴中に浸漬し、めっき下地層をカソードにして電解銅めっきを行うことで、図6(b)のように、絶縁樹脂層2と52の表面に配線パターン56を形成し、配線パターン56と一体に、ビアホール用穴54を銅めっきで充填したフィルドビアホール55を形成し、スルホール下孔53の側壁面に銅めっきによるスルホールめっき57を形成する。次に、めっきレジストパターンを剥離処理し、めっきレジストパターン下部にあっためっき下地層をフラッシュエッチングで除去し、配線パターン56を形成する。
ここで、フィルドビアホール55は、ランド6bに形成したランド開口穴6aを貫通してバンプ電極31に達するビアホール用穴54に金属めっきして形成するため、金属めっきで集積回路チップ30のバンプ電極31と強固に電気接続させることができ、バンプ電極31との電気接続の信頼性を高くできる効果がある。また、フィルドビアホール55は、ビアホール用穴54に露出したランド6bの銅の面にもめっきされて形成されるため、ランド6bとも強固に電気接続させることができ、結局、バンプ電極31とランド6bとをめっきにより強固に接続させた接続信頼性の高い電気接続が得られる効果がある。
以上の処理では、配線パターン56の形成に、セミアディティブ法を用いたが、これに限定されない。すなわち、先ず、絶縁樹脂層2と5絶縁樹脂層52の表面のめっき下地層をカソードにした電解銅めっきにより全面に導体層を形成し、それと一体のフィルドビアホール55とスルホールめっき57を形成する。次に、全面形成された導体層の外側に、感光性ドライフィルムを貼着して感光層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行ってエッチングレジストパターンを形成する。そして、そのエッチングレジストパターンを保護膜にして導体層をエッチングして図6(b)の配線パターン56を形成することもできる。
(工程9)
次に、図7(a)のように、この基板の両面に絶縁樹脂層52bを形成する。
(工程10)
次に、図7(b)のように、絶縁樹脂層52bの所定位置にビアホール用穴54bを形成する。
(工程11)
次に、図8(a)のように、銅めっきにより、ビアホール用穴54bにフィルドビアホール55bを形成し、絶縁樹脂層52bの表面に配線パターン56bを形成する。さらに必要であれば、絶縁樹脂層、フィルドビアホール55b及び配線パターン56b形成を所定回数繰り返すことにより、所望の層数の配線パターン56bを形成する。
(工程12)
次に、この基板の配線パターン56bの電解めっきの粗化処理としてCZ処理を施す。次に、感光性ソルダーレジストをスプレーコート、ロールコート、カーテンコート、スクリーン法で約20μmの厚さに塗布し乾燥させて外層にソルダーレジストを形成する。または、感光性ドライフィルム・ソルダーレジストをロールラミネートで基板に貼り付けてソルダーレジストを形成する。次に、図8(b)のように、ソルダーレジストを露光・現像し外部接続パッド用開口部を開口させ、加熱硬化させてソルダーレジストパターン58を形成する。次に、ソルダーレジストパターン58の外部接続パッド用開口部に、無電解Niめっきを3μm以上形成し、その上に無電解Auめっきを0.03μm以上形成する。無電解Auめっきは1μm以上形成することも可能である。更にその上にはんだプリコートすることも可能である。また、無電解めっきでなく、電解Niめっきを3μm以上形成し、その上に電解Auめっきを0.5μm以上形成することも可能である。あるいは、めっき処理以外に、タフエースなどの有機防錆皮膜を形成することも可能である。
(工程13)
出来上がった基板の外形をダイサーなどで加工することで、個々の部品内蔵印刷配線板を得る。
また、本実施形態で、図6(b)のスルホールめっき57を、スルホール下孔53の孔の空間全体を充填する充填型のスルホールめっき57で形成することも可能である。
本実施形態では、集積回路チップ30をフェイスダウンで、NCFあるいはNCPの非導電接着樹脂膜7によりベースプレート10に接着して設置した上で、集積回路チップ30のバンプ電極31が接するランド6bにランド開口穴6aを形成しておき、ベースプレート10の絶縁樹脂層2側からレーザ穴あけで、ランド開口穴6aを貫通させてバンプ電極31を露出させるとともにランド6bの金属面を露出させるビアホール用穴54を形成する。そして、それを金属めっきで充填するフィルドビアホール55により、バンプ電極31とランド6bの強固な信頼性の高い電気接続を行える効果がある。
<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態では、第1の実施形態の工程2に対応する工程2において、配
線パターン6のランド6bは、ランド開口穴6aを形成せず、厚さが約10μmから15μmの銅のランド6bを形成する。そして、第1の実施形態の工程7に対応する工程7において、厚さが約10μmから15μmのランド6bの銅のパターンをレーザ穴あけのレーザで貫通させて、バンプ電極31を露出させるビアホール用穴54を形成する。これら以外の製造工程は、第1の実施形態と同じ製造工程で部品内蔵印刷配線板を製造する。
<第3の実施形態>
本発明の第3の実施形態では、第1の実施形態の工程4で用いた内層基板8として内層貫通フィルドビアホール59を形成した内層基板8を用いる。また、第1の実施形態の変形例2と同様にして、銅箔60に、ガラスクロスや有機繊維クロス等のフィラー入りのプリプレグ43bを熱硬化性絶縁樹脂43としたBステージ状態の樹脂を重ねた樹脂付き銅箔の熱硬化性絶縁樹脂フィルム42を用いる。
(工程1から工程3)
図9の下部に示すように、第1の実施形態の図1から図2に示す工程1から工程3までと同様な工程により、支持基板1の上に20μmから30μmの厚さの絶縁樹脂層2を形成し、その上に、中にランド開口穴6aを有するランド6bのパターンを有する配線パターン6を形成したベースプレート10を製造する。このベースプレート10として、支持基板1を用いずに絶縁樹脂層2を単独で用いたベースプレート10を用いる製造方法も可能である。そのベースプレート10の配線パターン6のランド6bとランド開口穴6aの上に、非導電接着樹脂膜7で集積回路チップ30や積層セラミックスコンデンサチップあるいは抵抗チップなどのチップ部品30aのバンプ電極31やコンデンサの端子などの電極31aを接着・接触させて、第1の実施形態の図2(b)の構造を形成する。
チップ部品30aは、撮像カメラで観察しつつ、微細なランド6bに精密に位置合わせして、非導電接着樹脂膜7を介して絶縁樹脂層2と配線パターン6の表面に接着する。それにより、チップ部品30aを微細なランド6bに精度良く位置合わせして設置することができる効果がある。チップ部品30aを配線パターン6に精密に位置合わせして設置することで、後でそのチップ部品30aを挿入する開口プリプレグ40のプリプレグ開口部41とチップ部品30aとの間の隙間を小さく形成できる効果がある。また、チップ部品30aの外形の位置合わせ誤差を見込んで形成する内層基板8の開口部8aの形を、チップ部品30aとの間の隙間を小さく形成できる効果がある。そのようにチップ部品30aと内層基板8の開口部8aとの隙間を小さくできるので、その隙間を充填させるために積層時にプリプレグから流れ出させる樹脂の量を少なくできる効果がある。そのため、積層時に、内層基板8の上に重ねるBステージの熱硬化性絶縁樹脂フィルム42のプリプレグ43bの厚さを薄くでき、それにより基板の厚さを薄くできる効果がある。
(工程4)
次に、図9に示すように、30μmから40μmの厚さのプリプレグの所定位置に、ドリル加工、パンチング、レーザー加工等の孔加工によりチップ部品30aの大きさのプリプレグ開口部41を形成した開口プリプレグ40を形成する。その開口プリプレグ40を、チップ部品30aをプリプレグ開口部41に挿入して、ベースプレート10の上の絶縁樹脂層2と配線パターン6の上に重ねる。また、厚さが約60μmの内層基板8に、直径が40μmから150μmの貫通孔を形成し、その貫通孔に銅めっきを充填して形成した柱状の内層貫通フィルドビアホール59を形成する。更に、この内層基板8にチップ部品30aの大きさの開口部8aを形成する。この内層基板8を、チップ部品30aを開口部8aに嵌め込むように位置合わせして、開口プリプレグ40の上に重ねることで、ベースプレート10の上の絶縁樹脂層2と配線パターン6の上に、開口プリプレグ40、その上に内層基板8を重ねた構造を作成する。
ここで、プリプレグ開口部41及び開口部8aは、チップ部品30aの大きさに合わせた孔を加工してあるため、後記する印刷配線板中間体50を形成する際、加熱、加圧成型時の加圧圧力がチップ部品30aに集中しないようにできる効果がある。また、開口プリプレグ40の絶縁材料は、硬化後の基板面方向の熱膨張係数(JIS−C6481で試験した30から120℃における熱膨張係数)が8〜12×10−6/ケルビン程度の小さい値であり、処理条件TMAで試験して得られるガラス転移温度Tg値が160〜170℃程度の高いTgを有する材料を使用する。この特性を有する材料を使用することにより、ベースプレート10の絶縁性樹脂板の特性と整合し、以降の製造工程において基板内部にストレスが残留せず基板が反らず製造が安定する効果がある。また、特に、内層基板8では、その開口部8aに嵌め込むチップ部品30aの位置が配線パターン6に精密に位置合わせでき設置の位置誤差が少ないので、チップ部品30aの位置ずれを見込んだ開口部8aとチップ部品30aとの間の隙間を小さく設計できる効果がある。それにより、開口部8aとチップ部品30aとの間の隙間が少量の絶縁樹脂で充填できる効果がある。
(工程5)
そして、図9のように、支持基板1を含む部品付き内層基板20と、その上に、プリプレグ開口部41と開口部8aによってチップ部品30aを避けた開口プリプレグ40と内層基板8を重ね、その上に、30μmの厚さのBステージ状態の熱硬化性絶縁樹脂フィルム42を重ねて積層する。Bステージ状態の熱硬化性絶縁樹脂フィルム42としては、第1の実施形態の変形例2のように、厚さ12μmの銅箔60に厚さ30μmのプリプレグ43bを重ね合わせた樹脂付き銅箔を用いる。この熱硬化性絶縁樹脂フィルム42のプリプレグ43bの面を開口部8aを有する内層基板8に向けて設置する。
次に、真空プレスを用いて積層し、開口プリプレグ40とプリプレグ43bの樹脂を加熱して流動させて開口部8aに樹脂を充填し、硬化させて熱硬化性絶縁樹脂層43を形成する。積層後に銅箔60をクイックエッチングで除去することで、図10のように印刷配線板中間体50を製造する。この積層工程の条件は、積層開始時点から約30分から60分の間の真空度を4kPa以下に減圧し、その後、大気圧に戻す。基板の加圧は、積層開始時点から10〜30分の間は0.5MPaで加圧し、その後に2〜3MPaに圧力を上げて加圧する。真空プレスの熱盤温度は80℃から130℃まで1.5〜2.5分で昇温し、真空度を大気圧に戻した後に基板温度が170℃以上に達するようにし、その基板温度に達したら加熱保持時間40分以上(例えば45分)保持して積層する。真空度は、基板温度が170℃以上に達する以前に大気圧に戻すが、このタイミングで真空度を大気圧に戻さないと樹脂中に気泡が発生する不具合を生じる。また、基板温度を170℃以上で40分以上保持しないと開口プリプレグ40からの樹脂による印刷配線板中間体50のチップ部品30aと開口プリプレグ40の間の間隙の樹脂による充填性が悪くなる不具合を生じる。
この積層の加熱・加圧の際に開口プリプレグ40とプリプレグ43bから樹脂が融けだしてチップ部品30aとの間の間隙を充填する効果がある。こうして、図10に示すように、ベースプレート10上にチップ部品30aを実装した内層基板20に、開口プリプレグ40と内層基板8と熱硬化性絶縁樹脂層43が積層された印刷配線板中間体50を製造する。なお、以上の製造工程により、チップ部品30aを配線パターン6に精密に位置合わせできるため、チップ部品30aと内層基板8の開口部8aとの隙間を小さくできる。そのため、その隙間を充填させるために積層時にプリプレグから流れ出させる樹脂の量を少なくできるので、積層の際に、開口プリプレグ40の樹脂の融け出しのみでチップ部品30aと内層基板8の開口部8aとの隙間を埋めることも可能になる効果がある。そのため、熱硬化性絶縁樹脂フィルム42を用いない印刷配線板中間体50を製造することも可能である。すなわち、開口プリプレグ40の樹脂の融け出しのみでチップ部品30aと内層基板8の開口部8aとの隙間を埋めた印刷配線板中間体50を製造することも可能であ
る。
(工程6)
次に、図11(a)のように、印刷配線板中間体50に樹脂付き銅箔をロールラミネートまたは積層プレスで熱圧着させる。例えば厚さ20μmから30μmのエポキシ樹脂などの絶縁樹脂層52と銅箔51から成る樹脂付き銅箔をロールラミネートする。絶縁樹脂層52はガラス繊維やガラスフレークやフィラーなどの補強材入り絶縁樹脂層を用いることもできる。次に、図11(b)のように、印刷配線板中間体50の外層の銅箔51と銅板の支持基板1をエッチングして除去する。ここで、銅箔を用いない樹脂フィルムをロールラミネートして絶縁樹脂層52を形成することもできる。
(工程7)
次に、図12(a)のように、印刷配線板中間体50の下の絶縁樹脂層2の下から、高調波YAGレーザやエキシマレーザなどの紫外線レーザ、炭酸ガスレーザなどの赤外線レーザで穴開け加工することで、配線パターン6のランド6b上に、漏斗状の穴で、底面の直径が40μmで開口部の直径が60μmのビアホール用穴54を形成して、その穴の底面にランド6bの銅の面と電極31aを露出させる。すなわち、ビアホール用穴54は、直径は0.03mmから0.06mmのランド開口穴6aを貫通して、ランド開口穴6aに充填された非導電接着樹脂膜7に穴開けして電極31aを露出させる。
更に、同じく、レーザによる穴開け加工で、印刷配線板中間体50の下から、絶縁樹脂層2と開口プリプレグ40を貫通させて、内層基板8の内層貫通フィルドビアホール59の下面に達するビアホール用穴61を形成する。ビアホール用穴61は、漏斗状の穴の底面の直径が80μmで開口部の直径が100μmに形成して、その穴の底面に内層貫通フィルドビアホール59の下面を露出させる。更に、レーザによる穴開け加工で、印刷配線板中間体50の上から、絶縁樹脂層52と熱硬化性絶縁樹脂層43を貫通させて、内層基板8の内層貫通フィルドビアホール59の上面に達するビアホール用穴61を形成する。これにより、このビアホール用穴61の底面に内層貫通フィルドビアホール59の上面を露出させる。ここで、内層貫通フィルドビアホール59の上下のビアホール用穴61は、上下とも、同じ厚さの、20μmから30μmの厚さの絶縁樹脂層2あるいは絶縁樹脂層52と、30μmから40μmの厚さの開口プリプレグ40あるいはプリプレグ43bから成る熱硬化性絶縁樹脂層43とを貫通させて形成するので、ビアホール用穴61の製造条件を変えずに上下のビアホール用穴61を連続した工程で速やかに加工できる効果がある。
(工程8)
次に、絶縁樹脂層2と絶縁樹脂層52の表面に粗化処理を施す。粗化処理は、過マンガン酸処理などのウェット処理、又は、プラズマデスミアなどのドライ処理を用いることができる。次に、めっき触媒付与及び無電解銅めっきを行って、めっき下地層(図示せず)を形成する。次に、めっき下地層の外側に、レジストを塗布するか、感光性ドライフィルムを貼着するかの方法で感光層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行ってめっきレジストパターンを形成する。次に、硫酸銅めっき浴中に浸漬し、めっき下地層をカソードにして電解銅めっきを行うことで、図12(b)のように、絶縁樹脂層2と52の表面に配線パターン56を形成し、配線パターン56と一体に、ビアホール用穴54を銅めっきで充填したフィルドビアホール55を形成し、ビアホール用穴61の側壁面に銅めっきによるビアホールめっき62を形成する。次に、めっきレジストパターンを剥離処理し、めっきレジストパターン下部にあっためっき下地層をフラッシュエッチングで除去し、配線パターン56を形成する。
ここで、フィルドビアホール55は、ランド6bの中のランド開口穴6aを貫通して電
極31aに達するビアホール用穴54に金属めっきして形成するため、金属めっきでチップ部品30aの電極31aと強固に電気接続させることができ、電極31aとの電気接続の信頼性を高くできる効果がある。また、フィルドビアホール55は、ビアホール用穴54に露出したランド6bの銅の面にも電解銅めっきが形成されるため、ランド6bとも強固に電気接続させることができ、結局、チップ部品30aの電極31aとランド6bとをめっきにより強固に接続させた接続信頼性の高い電気接続が得られる効果がある。これにより、チップ部品30aの電極31aが、それに最も近い絶縁樹脂層2の上の層の配線パターン6に、ハンダ付けよりも高い信頼性で電気接続される効果がある。しかも、この電気接続は、従来技術において多量のハンダを用いてチップ部品30aの電極31aをランド6bに電気接続させていた従来技術に比べて、小さな寸法のランド6bのパターンを配線パターン6に形成するだけで、強固な電気接続をすることができるので、絶縁樹脂層2の上の配線パターン6の配線密度を高くできる効果がある。
また、電極31aに接する絶縁樹脂層2の上面の配線パターン6と、絶縁樹脂層2の下面に後に形成する配線パターン56とに配線パターンを形成できるので、両配線層を利用することで高い配線密度が得られる効果がある。更に、電極31aに接続するフィルドビアホール55は、絶縁樹脂層2を貫通して形成されるので、絶縁樹脂層2の厚さ以上の厚さを有する十分な高さを有する効果がある。また、フィルドビアホール55は、それに強固に接続されるランド6bが絶縁樹脂層2を上から支え、更に、フィルドビアホール55と一体に形成される配線パターン56が絶縁樹脂層2を下から支え、絶縁樹脂層2を上下から支える構造を構成するため、十分強い機械的強度で絶縁樹脂層2に固定され、機械的に信頼性が高い構造に形成でき、その強固な構造で電極31aを支えることができるので電極31aを強固に固定できる効果がある。
以上の処理では、配線パターン56の形成に、セミアディティブ法を用いたが、これに限定されない。すなわち、先ず、絶縁樹脂層2と5絶縁樹脂層52の表面のめっき下地層をカソードにした電解銅めっきにより全面に導体層を形成し、それと一体のフィルドビアホール55とビアホールめっき62を形成する。次に、全面形成された導体層の外側に、感光性ドライフィルムを貼着して感光層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行ってエッチングレジストパターンを形成する。そして、そのエッチングレジストパターンを保護膜にして導体層をエッチングして図6(b)の配線パターン56を形成することもできる。
(工程9)
次に、図13(a)のように、この基板の両面に、厚さ30μmのプリプレグに厚さ9μmの銅箔64を重ねて成る樹脂付き銅箔を重ね、積層プレスで熱圧着させ、プリプレグを硬化させた絶縁樹脂層63を形成する。

(工程10)
次に、図13(b)のように、この基材の両面に、炭酸ガスレーザによる穴開け加工で、厚さ9μmの銅箔64とその下地の絶縁樹脂層63を貫通させて、漏斗状の穴の底面の直径が55μmで開口の直径が75μmのビアホール用穴54bを形成する。次に、クイックエッチングすることで銅箔64を除去する。
(工程11)
次に、図14(a)のように、銅めっきにより、ビアホール用穴54bにフィルドビアホール55bを形成し、絶縁樹脂層63の表面に配線パターン56bを形成する。さらに必要であれば、絶縁樹脂層、フィルドビアホール55b及び配線パターン56b形成を所定回数繰り返すことにより、所望の層数の配線パターン56bを形成する。
(工程12)
次に、第1の実施形態と同様にして、外層にソルダーレジストパターン58を形成し、その外部接続パッド用開口部に、無電解Niめっきを3μm以上形成し、その上に無電解Auめっきを0.03μm以上形成する。
(工程13)
出来上がった基板の外形をダイサーなどで加工することで、個々の部品内蔵印刷配線板を得る。
第3の実施形態では、内層貫通フィルドビアホール59を有する内層基板8を用いるため、チップ部品30aを内蔵した印刷配線板中間体50を貫通するスルホール下孔53を形成する必要が無く、印刷配線板中間体50の両面からレーザ穴あけ加工で内層貫通フィルドビアホール59に達するビアホール用穴61をあけてビアホールめっき62を形成することで印刷配線板中間体50の表裏を導通させることができる。それにより、スルホール下孔53の加工位置とレーザ穴あけで形成するビアホール用穴54との加工位置のミスマッチが少なくなり、ビアホール用穴54等と配線パターン56との位置合わせ精度も良くなり、精度の良い部品内蔵印刷配線板が得られる効果がある。
第1の実施形態から第3の実施形態の製造方法により、集積回路チップなどのチップ部品30aをフェイスダウンで、そのバンプ電極などの電極31aをNCFあるいはNCPの非導電接着樹脂膜7により絶縁樹脂層2上のランド6bに接触させた構造で、絶縁樹脂層2の下から形成してランド6bを貫通して電極31aに達するビアホール用穴54に金属めっきが充填されたフィルドビアホール55により電極31aとランド6bが電気接続された部品内蔵印刷配線板が得られる。この電極31aとランド6bの接続が金属めっきにより接続されているので、この部品内蔵印刷配線板を他の印刷配線板にはんだ付けする際の加熱処理によっても電極31aとランド6bの接続強度が変わらす、高い信頼性の電気接続が得られる効果がある。また、電極31aとランド6bを高いはんだ付け温度で接続する必要が無いので、ベースプレート10に与える損傷を少なくできるので品質の良い部品内蔵印刷配線板が得られる効果がある。
なお、本発明のベースプレート10は、金属板以外の樹脂基板の支持基板1を用いることも可能である。また、支持基板1を用いずにフィルム状の絶縁樹脂層2を単独で用いたベースプレート10を用いることも可能である。
1・・・支持基板
2、52、52b、63・・・絶縁樹脂層
3・・・めっき下地導電層
4・・・めっきレジスト
5・・・配線パターン部分
6、56、56b・・・配線パターン
6a・・・ランド開口穴
6b・・・ランド
7・・・非導電接着樹脂膜
8・・・内層基板
8a・・・開口部
10・・・ベースプレート
20・・・部品付き内層基板
30・・・集積回路チップ
30a・・・チップ部品
31・・・バンプ電極
31a・・・電極
40・・・開口プリプレグ
41・・・プリプレグ開口部
42・・・熱硬化性絶縁樹脂フィルム
43・・・熱硬化性絶縁樹脂層
43b・・・プリプレグ
44・・・PETフィルム
50・・・印刷配線板中間体
51、60、64・・・銅箔
53・・・スルホール下孔
54、54b、61・・・ビアホール用穴
55、55b・・・フィルドビアホール
57・・・スルホールめっき
58・・・ソルダーレジストパターン
59・・・内層貫通フィルドビアホール
62・・・ビアホールめっき

Claims (8)

  1. 第1の絶縁樹脂層の上にランドを有する配線パターンを形成し、前記配線パターンの上に非導電接着樹脂膜によりチップ部品を接着することで前記ランドに前記チップ部品の電極を当接させる第1の工程と、前記第1の絶縁樹脂層と前記配線パターンの上に前記チップ部品を避けるプリプレグ開口部を形成した開口プリプレグを設置し、前記開口プリプレグ上に前記チップ部品を避ける開口部を形成した内層基板を設置して前記内層基板上にBステージ状態の熱硬化性絶縁樹脂フィルムを設置し、積層し加熱・加圧することで印刷配線板中間体を製造する第2の工程と、前記印刷配線板中間体の前記第1の絶縁樹脂層側からレーザ穴あけにより、前記ランドと前記非導電接着樹脂膜を貫通して前記ランドの一部と前記電極の一部を露出させたビアホール用穴を形成する第3の工程と、前記ビアホール用穴に金属めっきして前記ランドと前記電極を電気接続させるビアホールを形成する第4の工程を少なくとも有することを特徴とする部品内蔵印刷配線板の製造方法。
  2. 請求項1記載の部品内蔵印刷配線板の製造方法において、前記チップ部品が集積回路チップであり、前記電極がバンプ電極であることを特徴とする部品内蔵印刷配線板の製造方法。
  3. 請求項1記載の部品内蔵印刷配線板の製造方法において、前記第1の工程において、前記ランドをランド開口穴を有するパターンに形成し、前記第3の工程で、前記レーザ穴あけにより前記ランド開口穴を貫通させて前記電極を露出させるビアホール用穴を形成することを特徴とする部品内蔵印刷配線板の製造方法。
  4. 請求項1記載の部品内蔵印刷配線板の製造方法において、前記第1の工程において、前記ランドを厚さが10μmから15μmの銅のパターンで形成し、前記第3の工程で、前記レーザ穴あけにより前記ランドの銅のパターンを貫通させて前記電極を露出させるビアホール用穴を形成することを特徴とする部品内蔵印刷配線板の製造方法。
  5. 請求項1乃至4の何れか一項に記載の部品内蔵印刷配線板の製造方法において、前記内層基板が、内層貫通フィルドビアホールを有し、前記第3の工程が、前記印刷配線板中間体の両面から前記内層貫通フィルドビアホールに至る第2のビアホール用穴を形成し、前記第4の工程が、前記第2のビアホール用穴にビアホールめっきを形成することを特徴とする部品内蔵印刷配線板の製造方法。
  6. 第1の絶縁樹脂層上にランド開口穴を有するランドの配線パターンを備え、前記配線パターン上にチップ部品が、非導電接着樹脂膜により接着され、前記チップ部品の電極が前記ランドに当接され、前記絶縁樹脂層と前記配線パターン上に前記チップ部品を避けるプリプレグ開口部を形成した開口プリプレグと、前記チップ部品を避ける開口部を形成した内層基板を有し、前記第1の絶縁樹脂層側から前記ランドの一部と前記ランド開口穴の上の前記電極を金属めっきで電気接続させたビアホールを有することを特徴とする部品内蔵印刷配線板。
  7. 請求項6記載の部品内蔵印刷配線板において、前記チップ部品が集積回路チップであり、前記電極がバンプ電極であることを特徴とする部品内蔵印刷配線板。
  8. 請求項6記載の部品内蔵印刷配線板において、前記内層基板上に熱硬化性絶縁樹脂層を有し、前記内層基板が内層貫通フィルドビアホールを有し、前記内層基板の下の前記第1の絶縁樹脂層の下側から前記内層貫通フィルドビアホールに達するビアホールめっきと、前記内層基板の上の前記熱硬化性絶縁樹脂層の上側から前記内層貫通フィルドビアホールに達するビアホールめっきを有することを特徴とする部品内蔵印刷配線板。
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