JP5793372B2 - 部品内蔵基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、部品内蔵基板およびその製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、基板内に異方性導電膜を用いて電子部品が内蔵された部品内蔵基板およびその製造方法に関する。

近年、携帯機器の多機能化に伴い、半導体デバイスの更なる高機能化が求められている。これに対応して、半導体の配線技術の向上、配線の微細化および電極パッドの狭ピッチ化が進んでいる。一方、半導体デバイスが実装されるプリント配線基板は、製造コストを上昇させる微細化技術が適用されることは稀である。

半導体デバイスを再配線する技術の一つとして、ＷＬＣＳＰ(Wafer Level Chip Size Package)技術の開発が進んでいる。ＷＬＣＳＰは、シリコンウェハーを土台として、ウェハー上に直接配線をビルドアップ法で形成するものであり、パッケージサイズがチップサイズと等しくなる最小のパッケージである。しかし、プリント配線板の電極パッド（端子）ピッチの制約があるので、ウェハー上に配置できる端子の数が制限される問題がある。このため、ＷＬＣＳＰが適用される素子は少ないのが現状である。

この問題を解消するために、ＷＬＣＳＰ（以下、電子部品と呼ぶ）を内蔵した部品内蔵基板が開発されている。電子部品を内蔵することによって部品内蔵基板の上に別の部品を実装することが可能となり、パッケージ全体の配線密度を極めて高くすることができる。

このような部品内蔵基板の構造として、従来、図４に示すものが開示されている（特許文献１）。導電層が基板の両面に形成された両面基板がコア基板として用いられ、導電層が片面だけに形成された片面基板(CCL: Copper Clad Laminates)が、その導電層を外側にしてコア基板の上下に、キュアプレスによって貼り合せられている。さらに、コア基板内の空間部（キャビティ）に配された電子部品は、上下に貼り合わされた片面基板の導電層と、貫通電極部によって電気的に接続されている。

特開２００８−２７０３６２号公報

従来の部品内蔵基板は、両面基板をコアとして片面CCLを貼り合せた１−２−１構造がベースとなっている。数字の１は導体が片側に、数字の２は導体が両面に形成されたCCLを示す。この「１−２−１構造」は、片面CCLの外側面に導電層が配され、当該片面CCLの内側面に電子部品が接続された構造であるため、部品内蔵基板の内部に複数の電子部品を立体的に実装することが困難であり、複数の電子部品を同一の平面に実装するために実装面積が大きくなる問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、複数の電子部品を立体的に実装することが容易な、設計自由度の高い部品内蔵基板およびその製造方法の提供を課題とする。

本発明の請求項１に記載の部品内蔵基板は、絶縁基板の一方の面に第一導電層を備え、前記絶縁基板を貫通して前記第一導電層から前記絶縁基板の他方の面に伸びる第一の層間導通部を備え、前記他方の面側において前記第一の層間導通部と接続される第一電子部品を備える第一基板と、絶縁基板の両面に導電回路が形成され、前記第一電子部品を内部に配する空間部を設けた両面基板と、絶縁基板の他方の面に第二導電層を備え、前記絶縁基板を貫通して前記第二導電層から前記絶縁基板の一方の面に伸びる第二の層間導通部を備え、前記他方の面側において前記第二導電層と接続される第二電子部品を備える第二基板と、絶縁基板の他方の面に第三導電層を備え、前記絶縁基板を貫通して前記第三導電層から前記絶縁基板の一方の面に伸びる第四の層間導通部を備え、前記第二電子部品を内部に配する空間部を設けた第三基板と、を少なくとも備え、前記第一基板は、当該絶縁基板を貫通して前記第一導電層から当該絶縁基板の他方の面に伸びる第三の層間導通部を介し、前記両面基板の一方の面側に接続され、前記第二基板は前記第二の層間導通部を介して前記両面基板の他方の面側に接続されており、前記第二電子部品は異方性導電膜を介し、前記第二導電層と接続され、前記第三基板は、前記第四の層間導通部を介して、前記第二基板の他方の面側に接続されていることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の部品内蔵基板は、請求項１において、前記異方性導電膜はＡＣＰ又はＡＣＦであることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の部品内蔵基板の製造方法は、請求項１又は２に記載の部品内蔵基板の製造方法であって、第一基板、第二基板、両面基板および第三基板を準備し、前記第一基板に接続された第一電子部品が、前記両面基板の空間部の内部に配され、前記第一基板は、第三の層間導通部を介して前記両面基板の一方の面側に接続され、前記第二基板は、第二の層間導通部を介して前記両面基板の他方の面側に接続され、前記第二基板に接続された第二電子部品が、前記第三基板の空間部に配され、前記第三基板は、第四の層間導通部を介して前記第二基板の他方の面側に接続される様に位置合わせを行い積層し、前記第一基板、前記第二基板、前記両面基板および前記第三基板を一括でプレスすることを特徴とする。

本発明の部品内蔵基板によれば、複数の電子部品を立体的に実装することが容易となる。このため、複数の電子部品が占める実装面積を小さくすることができる。また、電子デバイスパッケージ全体における電子部品の実装密度を高められる。さらに、本発明の部品内蔵基板は、電子部品を立体的に実装できるため、設計自由度が高い。
本発明の部品内蔵基板の製造方法によれば、電子部品を立体的に接続した部品内蔵基板を容易に製造できる。

本発明にかかる部品内蔵基板の第一実施形態の断面を示す模式図である。 本発明にかかる部品内蔵基板の製造方法の一例を示す模式的な断面図である。 本発明にかかる部品内蔵基板の製造方法の一例を示す模式的な断面図である。 従来の部品内蔵基板の断面を示す模式図である。

以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
［部品内蔵基板１０］
図１は本発明にかかる部品内蔵基板の第一実施形態である部品内蔵基板１０の模式的な断面図である。

部品内蔵基板１０は、第一電子部品４が接続された第一基板１、空間部Ｓ１が設けられた両面基板５、および第二電子部品１１が接続された第二基板７を少なくとも備えてなる。第一基板１の他方の面１ｂは、両面基板５の一方の面５ａに接着材１４を介して貼り合わされている。第二基板７の一方の面７ａは、両面基板５の他方の面５ｂに接着材１４を介して貼り合わされている。

第一基板１の一方の面１ａに形成された第一導電層２と、両面基板５の一方の面５ａに形成された導電回路６とは、第三の層間導通部１２によって電気的に接続されている。第三の層間導通部１２は、導電ペーストからなり、第一基板１を貫通して第一導電層２から第一基板１の他方の面１ｂに伸びて、さらに両面基板５の一方の面５ａに配された導電回路６に接続している。

第二基板７の他方の面７ｂに形成された第二導電層８と、両面基板５の他方の面５ｂに形成された導電回路６とは、第二の層間導通部９によって電気的に接続されている。第二の層間導通部９は、導電ペーストからなり、第二基板７を貫通して第二導電層８から第二基板７の一方の面７ａに伸びて、さらに両面基板５の他方の面５ｂに配された導電回路６に接続している。

両面基板５には、基板をくり貫いて形成された空間部Ｓ１（開口部）が設けられ、空間部Ｓ１の内部に第一電子部品４が配されている。第一電子部品４は、第一の層間導通部３を介して、第一基板１の一方の面１ａに形成された第一導電層２に電気的に接続されている。第一の層間導通部３は、導電ペーストからなり、第一基板１を貫通して第一導電層２から、第一基板１の他面１ｂ側に配された第一電子部品４の端子（不図示）に、再配線層１５を介して接続している。

第一導電層２は、第一基板１の一方の面１ａにおいて回路を形成している。第二導電層８は、第二基板７の他方の面７ｂにおいて回路を形成している。両面基板５の一方の面５ａ及び他方の面５ｂに形成された導電回路６は、両面基板５を貫通する貫通電極（貫通配線）を介して電気的に接続されている。

第二電子部品１１は、第二基板７の他方の面７ｂ側に配され、異方性導電膜１３を介して、第二導電層８に電気的に接続されている。異方性導電膜１３は、ＡＣＦ(Anisotoropic Conductive Film)又はＡＣＰ(Anisotoropic Conductive Paste)からなるものが好ましく用いられる。第二の電子デバイス１１の端子（不図示）は、樹脂又は銅からなるポストを用いた再配線層１６に接続されている。再配線層１６は封止樹脂で表面が絶縁されているが、再配線層１６がポスト上にせり上がった部位に、再配線層１６が露出した開口部が設けられている。この開口部において、再配線層１６と第二導電層８とが、異方性導電膜１３を介して電気的に接続されている。

ＡＣＦ又はＡＣＰに含まれる導電性のフィラーは、Ｎｉ、Ａｇなどの金属粒子やＡｕ／Ｎｉめっきされたプラスチックボールが好ましく用いられる。ＡＣＦを構成する樹脂は、耐リフロー性に優れたエポキシ系の熱硬化樹脂が好ましく用いられる。
第二電子デバイス１１の再配線層１６のポストは、樹脂ポストの方がポストの高さを低くできるので、銅ポストよりも好ましい。ポストの高さは導電性フィラーの粒子径（直径）よりも高くする。導電性フィラーの粒子径は、通常２〜８μｍ程度とすればよい。

第二電子部品１１は、第三基板２１をくり貫いて形成された空間部Ｓ２及び第四基板２３をくり貫いて形成された空間部Ｓ３の内部に配されている。

第三基板２１は、絶縁基板２１の他方の面２１ｂに導電層２２が配されてなる。第三基板２１において、絶縁基板２１を貫通する層間導通部２３が、導電層２２から絶縁基板２１の一方の面２１ａに伸びて、さらに第二導電層８に電気的に接続している。
第三基板２１の一方の面２１ａは接着材１４を介して第二基板７の他方の面７ｂに貼り合わされ、第三基板２１の他方の面２２ｂは接着材１４を介して第四基板２４の一方の面２４ａに貼り合わされている。

第四基板２４は、絶縁基板２４の他方の面２４ｂに導電層２５が配されてなる。第四基板２４において、絶縁基板２４を貫通する層間導通部２６が、導電層２５から絶縁基板２４の一方の面２４ａに伸びて、さらに第三基板２１の導電層２２に電気的に接続している。
第四基板２４の一方の面２４ａは接着材１４を介して第三基板２１の他方の面２１ｂに貼り合わされ、第四基板２４の他方の面２４ｂは接着材１４を介して第五基板２７の一方の面２７ａに貼り合わされている。

第五基板２７を構成する絶縁基板２７の他方の面２７ｂには、導電層２８が形成されている。第五基板２７において、絶縁基板２７を貫通する層間導通部２９が導電層２８から一方の面２７ａに伸びて、さらに第四基板２４の導電層２５に電気的に接続されている。
第五基板２７の一方の面２７ａは接着材１４を介して第四基板２４の他方の面２４ｂに貼り合わされている。

本実施形態の部品内蔵基板１０において、異方性導電膜１３を介して接続された電子部品１１は一つであるが、第二基板７、第三基板２１、第四基板２４、第五基板２７の構成を複数繰り返して積層することにより、必要な数の電子部品を立体的に内蔵した部品内蔵基板にすることができる。また、異方性導電膜により積層される電子部品は、第一電子部品４の直上の位置に配置されることが望ましい。そうすることによって、最も効率良く実装することが出来るため、パッケージサイズを小さくすることが出来る。
このように、異方性導電膜１３を用いて、第二導電層８と同じ側に配された第二電子部品１１が実装された第二基板７を用いることによって、複数の電子部品を立体的に内蔵できる本発明は、設計自由度の高い部品内蔵基板である。

＜＜部品内蔵基板の製造方法＞＞
以下、図面を参照して、本発明にかかる部品内蔵基板１０の製造方法の一例を示す。
まず、第一基板１、両面基板５、第二基板７、第三基板２１、第四基板２４、及び第五基板２７、並びに第一電子部品４及び第二電子部品１１を準備する。

第一基板１を構成するポリイミドからなる絶縁基板１の一方の面１ａに、銅箔からなる第一導電層２の回路を形成し、他方の面１ｂに接着材１４をラミネートする。他方の面１ｂ側からレーザーを照射してビアホールを形成した後、導電ペーストを印刷して第一の層間導通部３及び第三の層間導通部１２を設ける（図２(a)）。つづいて、絶縁基板１の他方の面１ｂ側において、印刷された導電ペーストからなる第一の層間導通部３に、第一電子部品４の再配線層１５の電極パッドを接続して実装する（図２(b)）。

第二基板７を構成するポリイミドからなる絶縁基板７の他方の面７ｂに、銅箔からなる第二導電層８の回路を形成し、さらに、ＡＣＦ又はＡＣＰを用いて、第二導電層８の所定位置に、第二電子部品１１を実装する。この際、第二電子部品１１の実装面には、ＡＣＦ又はＡＣＰに含まれる導電性フィラーの粒子径よりも高さのある樹脂ポストを備えた再配線層１６が形成されたものを用いる。これにより、確実に第二電子部品１１を第二導電層８の所定位置に電気的に接続できると共に、導電性フィラー同士の不要な接触を避けて、必要な絶縁性を維持できる。また、第二電子部品１１を第二導電層８に予め接続しておくことが望ましい。これにより、第二電子部品１１と第二導電層８とを導電性フィラーを介し確実に接続することができる。（図２(c)）。つづいて、絶縁基板７の一方の面７ａに接着材１４をラミネートする。一方の面７ａ側からレーザーを照射してビアホールを形成した後、導電ペーストを印刷して第二の層間導通部９を設ける（図２(d)）。

空間部Ｓ１となるキャビティ及び導電回路６を形成した両面基板５、空間部Ｓ２となるキャビティ及び導電層２２を形成した第三基板２１、空間部Ｓ３となるキャビティ及び導電層２５を形成した第四基板２４、及び回路をなす導電層２８を形成した第五基板２７を同様に準備する。キャビティの形成は、接着材１４のラミネート加工、レーザー照射によるビアホールの形成と導電性ペーストの印刷による層間導通部の形成後に、パンチングやドリル加工等により基板をくり貫くことによって形成できる。

図３に示すように、準備した各基板を積層方向に並べて、第一基板１に接続された第一電子部品４が、両面基板５の空間部Ｓ１の内部に配され、第一基板１は、第三の層間導通部１２を介して両面基板５の一方の面５ａ側に接続され、第二基板７は、第二の層間導通部９を介して両面基板５の他方の面５ｂ側に接続される様に、更に、
第二基板７に接続された第二電子部品１１が、第三基板２１の空間部Ｓ２及び第四基板２４の空間部Ｓ３の内部に配され、第三基板２１は、層間導通部２３を介して第二基板７の他方の面７ｂ側に接続され、第四基板２４は、層間導通部２６を介して第三基板２１の他方の面２１ｂ側に接続され、第五基板２７は、層間導通部２９を介して第四基板２４の他方の面２４ｂ側に接続される様に、
位置合わせを行って積層し、各基板を一括でプレスすることによって、図１に示す部品内蔵基板１０を製造できる。

１…第一基板、１ａ…第一基板の一面、１ｂ…第一基板の他面、２…第一導電層、３…第一の層間導通部、４…第一電子部品、５…両面基板、５ａ…両面基板の一方の面、５ｂ…両面基板の他方の面、６…導電回路、７…第二基板、７ａ…第二基板の一面、７ｂ…第二基板の他面、８…第二導電層、９…第二の層間導通部、１０…本発明の部品内蔵基板、１１…第二電子部品、１２…第三の層間導通部、１３…異方性導電膜、１４…接着材、１５…再配線層、１６…再配線層、２１…第三基板、２１ａ…第三基板の一方の面、２１ｂ…第三基板の他方の面、２２…導電層、２３…層間導通部、２４…第四基板、２４ａ…第四基板の一方の面、２４ｂ…第四基板の他方の面、２５…導電層、２６…層間導通部、２７…第五基板、２７ａ…第五基板の一方の面、２７ｂ…第五基板の他方の面、２８…層間導通部、２９…層間導通部、Ｓ１…空間部、Ｓ２…空間部、Ｓ３…空間部、１００…従来の部品内蔵基板、１０１…第一基板、１０１ａ…第一基板の一面、１０１ｂ…第一基板の他面、１０２…第一導電層、１０３…第一の層間導通部、１０４…第一電子部品、１０５…両面基板、１０５ａ…両面基板の一方の面、１０５ｂ…両面基板の他方の面、１０６…導電回路、１０７…第二基板、１０７ａ…第二基板の一面、１０７ｂ…第二基板の他面、１０８…第二導電層、１０９…第二の層間導通部、１１２…第三の層間導通部

Claims (3)

1. 絶縁基板の一方の面に第一導電層を備え、前記絶縁基板を貫通して前記第一導電層から前記絶縁基板の他方の面に伸びる第一の層間導通部を備え、前記他方の面側において前記第一の層間導通部と接続される第一電子部品を備える第一基板と、
   絶縁基板の両面に導電回路が形成され、前記第一電子部品を内部に配する空間部を設けた両面基板と、
   絶縁基板の他方の面に第二導電層を備え、前記絶縁基板を貫通して前記第二導電層から前記絶縁基板の一方の面に伸びる第二の層間導通部を備え、前記他方の面側において前記第二導電層と接続される第二電子部品を備える第二基板と、
   絶縁基板の他方の面に第三導電層を備え、前記絶縁基板を貫通して前記第三導電層から前記絶縁基板の一方の面に伸びる第四の層間導通部を備え、前記第二電子部品を内部に配する空間部を設けた第三基板と、を少なくとも備え、
   前記第一基板は、当該絶縁基板を貫通して前記第一導電層から当該絶縁基板の他方の面に伸びる第三の層間導通部を介し、前記両面基板の一方の面側に接続され、
   前記第二基板は前記第二の層間導通部を介して前記両面基板の他方の面側に接続されており、前記第二電子部品は異方性導電膜を介し、前記第二導電層と接続され、
   前記第三基板は、前記第四の層間導通部を介して、前記第二基板の他方の面側に接続されていることを特徴とする部品内蔵基板。
2. 前記異方性導電膜はＡＣＰ又はＡＣＦであることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵基板。
3. 請求項１又は２に記載の部品内蔵基板の製造方法であって、
   第一基板、第二基板、両面基板および第三基板を準備し、
   前記第一基板に接続された第一電子部品が、前記両面基板の空間部の内部に配され、
   前記第一基板は、第三の層間導通部を介して前記両面基板の一方の面側に接続され、
   前記第二基板は、第二の層間導通部を介して前記両面基板の他方の面側に接続され、
   前記第二基板に接続された第二電子部品が、前記第三基板の空間部に配され、
   前記第三基板は、第四の層間導通部を介して前記第二基板の他方の面側に接続される様に位置合わせを行い積層し、
   前記第一基板、前記第二基板、前記両面基板および前記第三基板を一括でプレスすることを特徴とする部品内蔵基板の製造方法。

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