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JP-2026077237-A - 部品実装基板及びその製造方法

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Abstract

【課題】低抵抗なビア導体を有する信頼性の高い部品実装基板を提供する。 【解決手段】部品実装基板１００は、回路基板１０と、回路基板１０の実装面１０Ａに搭載された電子部品２０と、回路基板１０と電子部品２０を接続するハンダ３０とを備える。回路基板１０は、絶縁層１１，１２と、実装面１０Ａに設けられたパッド電極パターン１４１と、表面１１ａに設けられた導体パターン１２１と、パッド電極パターン１４１と導体パターン１２１の間に位置し、絶縁層１１，１２を貫通するビア１６０と、ビア１６０の内壁を覆う金属膜１７０とを含む。電子部品２０は端子電極２２を有する。ハンダ３０は、ビア１６０の外部に位置し、端子電極２２に接続される第１の部分３１と、ビア１６０の内部において金属膜１７０に囲まれた領域に位置する第２の部分３２とを含み、第１の部分３１と第２の部分３２が一体的である。 【選択図】図１

Inventors

  • 公文 幹宏
  • 花田 玲央

Assignees

  • ＴＤＫ株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (9)

  1. 実装面を有する回路基板と、 前記回路基板の前記実装面に搭載された電子部品と、 前記回路基板と前記電子部品を接続するハンダと、 を備え、 前記回路基板は、前記実装面及び前記実装面の反対側に位置する表面を有する絶縁層と、前記実装面に設けられたパッド電極パターンと、前記パッド電極パターンと重なるよう、前記表面に設けられた導体パターンと、前記パッド電極パターンと前記導体パターンの間に位置し、前記絶縁層を貫通するビアと、前記ビアの内壁を覆う金属膜と、を含み、 前記電子部品は、端子電極を有し、 前記ハンダは、前記ビアの外部に位置し、前記端子電極に接続される第１の部分と、前記ビアの内部において前記金属膜に囲まれた領域に位置する第２の部分とを含み、 前記第１の部分と前記第２の部分が一体的である、 部品実装基板。
  2. 前記ビアは、平面視で少なくとも一部が前記端子電極と重ならない、 請求項１に記載の部品実装基板。
  3. 前記ビアは、平面視で前記端子電極と重なる第１の領域と、平面視で前記端子電極と重ならない第２の領域とを含む、 請求項２に記載の部品実装基板。
  4. 前記パッド電極パターンに複数の前記ビアが設けられている、 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の部品実装基板。
  5. 実装面及び前記実装面の反対側に位置する表面を有する絶縁層と、前記実装面に設けられたパッド電極パターンと、前記パッド電極パターンと重なるよう、前記表面に設けられた導体パターンと、前記パッド電極パターンと前記導体パターンの間に位置し、前記絶縁層を貫通するビアと、前記ビアの内壁を覆う金属膜と、を含み、前記金属膜で囲まれた前記ビアの内部が空洞である回路基板を用意する第１の工程と、 前記空洞を閉塞しないよう、前記パッド電極パターンにハンダを供給する第２の工程と、 端子電極を有する電子部品を前記回路基板に搭載する第３の工程と、 前記ハンダを溶融させることにより、前記端子電極と前記ハンダを接続するとともに、前記空洞を前記ハンダで埋め込む第４の工程と、を備える、 部品実装基板の製造方法。
  6. 前記第３の工程は、前記端子電極と前記ハンダが接するよう、前記電子部品を前記回路基板に搭載する、 請求項５に記載の部品実装基板の製造方法。
  7. 前記第２の工程は、前記空洞に入り込まないよう前記ハンダを供給する、 請求項５に記載の部品実装基板の製造方法。
  8. 前記第２の工程は、一部が前記空洞に入り込み、残りの部分が前記空洞に入り込まないよう、前記ハンダを供給する、 請求項５に記載の部品実装基板の製造方法。
  9. 前記第２の工程は、前記パッド電極パターンに対して、複数のハンダを供給する、 請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の部品実装基板の製造方法。

Description

本開示は部品実装基板及びその製造方法に関し、特に、回路基板の実装面に電子部品が表面実装された構成を有する部品実装基板及びその製造方法に関する。 特許文献１には、基板の表面から露出するよう、ビアの内部に導電性ペーストを埋め込んだ後、導電性ペーストと接するよう、電子部品を基板に搭載することによって、部品実装基板を作製する方法が開示されている。 国際公開第２０１０／１０３６９５号 図１は、本開示に係る技術の一実施形態による部品実装基板１００の構成を説明するための模式的な断面図である。図２は、部品実装基板１００の模式的な上面図である。図３は、変形例による部品実装基板１００Ａの構成を説明するための模式的な断面図である。図４は、部品実装基板１００の製造方法を説明するための模式的な上面図である。図５は、部品実装基板１００の製造方法を説明するための模式的な断面図である。図６（ａ）～（ｄ）は、パッド電極パターン１４１上に供給するペースト状のハンダ３０Ａとビア１６０の位置関係のいくつかの例について説明するための模式図である。図７（ａ）～（ｆ）は、電子部品２０と、パッド電極パターン１４１，１４２及びビア１６０と、ペースト状のハンダ３０Ａの供給位置との関係のいくつかの例について説明するための模式図である。 以下、添付図面を参照しながら、本開示に係る技術の実施形態について詳細に説明する。 図１は、本開示に係る技術の一実施形態による部品実装基板１００の構成を説明するための模式的な断面図である。図２は、部品実装基板１００の模式的な上面図である。 図１及び図２に示すように、本実施形態による部品実装基板１００は、回路基板１０と、回路基板１０に搭載された電子部品２０と、回路基板１０と電子部品２０を接続するハンダ３０，４０とを備える。電子部品２０は、半導体デバイスなどの能動部品であっても構わないし、インダクタやキャパシタなどの受動部品であっても構わないし、フィルターなどのＬＣ複合部品であっても構わない。図１及び図２に示す例の場合、電子部品２０は、素体部２１及び端子電極２２，２３を有する２端子型の電子部品であるが、電子部品２０に設けられた端子電極の数については特に限定されない。 回路基板１０は、複数の絶縁層が積層された構造を有する多層基板であっても構わない。図１に示す例の場合、回路基板１０が絶縁層１１～１３からなる３層構造である。絶縁層１１は、ガラスクロスなどの芯材を含まない樹脂材料からなるものであっても構わない。絶縁層１２，１３は、ガラスクロスなどの芯材を含む樹脂材料からなるものであっても構わない。図１に示す例では、絶縁層１１にＩＣチップ１４が埋め込まれている。つまり、回路基板１０は、ＩＣチップ内蔵基板である。回路基板１０がＩＣチップ内蔵基板である点は必須でない。 回路基板１０は、４つの配線層を有している。最下層に位置する配線層Ｌ１は、絶縁層１３の外表面１３ａに位置する。配線層Ｌ２は、絶縁層１１と絶縁層１３の間に位置する。つまり、配線層Ｌ２は、絶縁層１１の内表面１１ａと絶縁層１３の内表面１３ｂとの間に位置する。配線層Ｌ３は、絶縁層１１と絶縁層１２の間に位置する。つまり、配線層Ｌ３は、絶縁層１１の内表面１１ｂと絶縁層１２の内表面１２ｂとの間に位置する。最上層に位置する配線層Ｌ４は、絶縁層１２の外表面１２ａに位置する。絶縁層１２の外表面１２ａは、回路基板１０の実装面１０Ａを構成する。 配線層Ｌ１は、導体パターン１１１，１１２を含んでいる。配線層Ｌ２は、導体パターン１２１，１２２を含んでいる。配線層Ｌ３は、導体パターン１３１を含んでいる。配線層Ｌ４は、パッド電極パターン１４１，１４２及び導体パターン１４３，１４４を含んでいる。導体パターン１１１と導体パターン１２１は、絶縁層１３を貫通する複数のビア導体１５１を介して接続されている。導体パターン１１２と導体パターン１２２は、絶縁層１３を貫通する大径のビア導体１５２を介して接続されている。導体パターン１２２は、絶縁層１１に設けられた大径のビア導体１５３を介して、ＩＣチップ１４の端子電極１４ａに接続されている。導体パターン１３１と導体パターン１４３は、絶縁層１２を貫通するビア導体１５４を介して接続されている。 パッド電極パターン１４１は、平面視で導体パターン１２１と重なりを有している。そして、パッド電極パターン１４１と導体パターン１２１の間には、絶縁層１１，１２を貫通するビア１６０が設けられている。図１に示す例では、ビア１６０が２つの絶縁層１１，１２を貫通して設けられているが、単一の絶縁層を貫通して設けられていたものであっても構わないし、３層以上の絶縁層を貫通して設けられていたものであっても構わない。また、図１に示す例では、ビア１６０の断面がテーパー状であるが、ビア１６０の断面はほぼ垂直であっても構わない。ビア１６０の内壁は金属膜１７０で覆われている。金属膜１７０は、パッド電極パターン１４１及び導体パターン１２１と一体化していても構わない。 ハンダ３０は、ビア１６０の外部に位置し、実装面１０Ａに搭載された電子部品２０の端子電極２２に接続される第１の部分３１と、ビア１６０の内部において金属膜１７０に囲まれた領域に位置する第２の部分３２とを含む。ハンダ３０の第１の部分３１は、端子電極２２とパッド電極パターン１４１の間に挟まれた部分や、端子電極２２の側面を覆うフィレット部分を含む。ハンダ３０の第１の部分３１と第２の部分３２は一体的である。これにより、電子部品２０の端子電極２２は、ハンダ３０を介してパッド電極パターン１４１に接続されるとともに、ハンダ３０及び金属膜１７０を介して導体パターン１２１に接続される。 図２に示す例では、端子電極２２の一部がビア１６０と重なりを有している。つまり、ビア１６０は、平面視で端子電極２２と重なる第１の領域１６１と、平面視で端子電極２２と重ならない第２の領域１６２とを含んでいる。図２に示す例では、第１の領域１６１よりも第２の領域１６２の方が平面視における面積が大きい。このように、端子電極２２とビア１６０の第１の領域１６１が重なるレイアウトを用いれば、端子電極２２と導体パターン１２１との間の電気抵抗が低下するだけでなく、電子部品２０によって生じる熱が、ハンダ３０及び金属膜１７０を介して効率よく外部に放熱される。しかも、ビア１６０の第１の領域１６１が電子部品２０の搭載領域として用いられることから、実装面１０Ａ上における集積度を高めることも可能となる。 但し、端子電極２２の一部とビア１６０の一部が平面視で重なりを有する点は必須でなく、図３に示す変形例による部品実装基板１００Ａのように、平面視で、端子電極２２とビア１６０が重なりを有していなくても構わない。 次に、本実施形態による部品実装基板１００の製造方法について説明する。 まず、図１に示した回路基板１０を用意する。この時点では、ビア１６０の内壁を覆う金属膜１７０で囲まれた領域はまだ空洞である。この状態で、模式的な断面図である図４及び模式的な平面図である図５に示すように、ペースト状のハンダ３０Ａ，４０Ａをそれぞれパッド電極パターン１４１，１４２に供給する。図４及び図５に示す例では、パッド電極パターン１４１に供給するハンダ３０Ａを、２箇所に分けて供給している。２箇所に分けて供給されたハンダ３０Ａは、いずれも一部がパッド電極パターン１４１上に供給され、残りの部分がビア１６０の内部の空洞に入り込むように供給されるが、この時点では、ビア１６０の内部の空洞が完全に閉塞されず、外部に開放された空間が残るよう、ハンダ３０Ａを供給する。 次に、端子電極２２がハンダ３０Ａと接し、端子電極２３がハンダ４０Ａと接するよう、回路基板１０の実装面１０Ａに電子部品２０を搭載する。そして、加熱を行うことにより、ペースト状のハンダ３０Ａ，４０Ａを溶融させる。これにより、ハンダに対する濡れ性の高い金属膜１７０に沿って、ビア１６０の内部にハンダ３０Ａが流入し、図１に示すように、ビア１６０の内部が流動したハンダ３０で埋め込まれる。その結果、ハンダ３０は、ビア１６０の外部に位置し、端子電極２２に接続される第１の部分３１と、ビア１６０の内部に位置する第２の部分３２が一体化された状態となる。 このように、本実施形態においては、ビア１６０の内部の空洞を閉塞しないよう、ペースト状のハンダ３０Ａを供給した後、加熱によりハンダ３０Ａを流動させていることから、ビア１６０の内部にボイドが残りにくい。しかも、流動したハンダ３０は、端子電極２２と接するとともに、ビア１６０の内部に埋め込まれることから、あらかじめビア１６０を導電性ペーストなどで埋め込む工程が不要となる。 尚、図４及び図５を用いて説明した方法では、１つのパッド電極パターン１４１に対してハンダ３０Ａを２箇所に供給しているが、この点は必須でなく、１箇所にまとめて供給しても構わない。しかしながら、ビア１６０の内部の空洞を閉塞しないよう、十分な量のハンダを供給するためには、複数箇所に分けてハンダ３０Ａを供給することが有利である。また、図４及び図５を用いて説明した方法では、一部がビア１６０の空洞に入り込むようハンダ３０Ａを供給しているが、この点は必須でなく、ビア１６０の空洞に入り込まないようハンダ３０Ａを供給しても構わない。この場合であっても、パッド電極パターン１４１及び金属膜１７０の濡れ性により、流動したハンダ３０がビア１６０の空洞に流入し、図１に示す構造を得ることができる。 以下、パッド電極パターン１４１上に供給するペースト状のハンダ３０Ａとビア１６０の位置関係のいくつかの例について説明する。 図６（ａ）に示す例では、１つのパッド電極パターン１４１に対して２つのビア１６０が割り当てられており、２つのビア１６０のそれぞれ一部と重なるよう、２つのビア１６０の間にペースト状のハンダ３０Ａを供給している。これによれば、加熱により流動したハンダ３０が２つのビア１６０に入り込みやすくなる。また、ペースト状のハンダ３０Ａの一部は、パッド電極パターン１４１外に位置しているが、パッド電極パターン１４１の外側はハンダに対する濡れ性の低いソルダーレジストで覆われているため、加熱によりハンダ３０を流動させると、表面張力によって、ハンダ３０がパッド電極パターン１４１上に凝集する。 図６（ｂ）に示す例では、１つのパッド電極パターン１４１に対して２つのビア１６０が割り当てられており、ビア１６０と重ならないよう、ペースト状のハンダ３０Ａを２箇所に供給している。このように、平面視でビア１６０を挟むよう、ペースト状のハンダ３０Ａを２箇所に供給すれば、より多くのハンダを供給することが可能となる。 図６（ｃ）に示す例では、１つのパッド電極パターン１４１に対して２つのビア１６０が割り当てられており、一部がビア１６０と重なるよう、ペースト状のハンダ３０Ａを、２つのビア１６０の配列方向に対して垂直な方向にオフセットして供給している。図６（ｃ）に示す例ではビア１６０の平面形状が略矩形である。このように、ビア１６０の平面形状を略矩形とすれば、ビア１６０のボリュームが増大することから、端子電極２２と導体パターン１２１との間の電気抵抗がより低下するとともに、電子部品２０によって生じる熱をより効率よく外部に放熱することが可能となる。 図６（ｄ）に示す例は、ビア１６０の内部にもペースト状のハンダ３０Ａを供給している点において、図６（ｂ）に示した例と相違している。但し、ビア１６０の内部に供給したペースト状のハンダ３０Ａは、ペースト状態においてビア１６０の内部を閉塞するものではなく、且つ、ビア１６０の内部の空洞よりもボリュームが小さい。このように、ビア１６０の内部にペースト状のハンダ３０Ａを付加的に供給しても構わない。 次に、電子部品２０と、パッド電極パターン１４１，１４２及びビア１６０と、ペースト状のハ