JP6062884B2 - 部品内蔵基板及びその製造方法並びに実装体 - Google Patents
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Description
この発明は、電子部品を内蔵した部品内蔵基板及びその製造方法並びに実装体に関する。
近年の小型精密電子機器を中心とした更なる小型化や高性能化の要求に対応するため、例えば部品内蔵基板技術によって、半導体デバイス等の電子部品の小型化を進めつつ高集積化に対応する必要性が増している。部品内蔵基板技術を用いたものとして、部品内蔵基板（例えば、下記特許文献１参照。）が知られている。
この部品内蔵基板は、複数の単位基板を積層して積層方向に複数の電子部品を内蔵してなるもので、電子部品が開口部に収容された両面基板が積層方向に複数積層され、中間基板が両面基板を含む他の単位基板の間に積層されて構成されている。これにより、電子部品を収容する箇所の厚さを薄くして、部品内蔵基板全体の薄型化を図っている。
一般的に用いられるシリコン半導体からなる電子部品では、例えばＴｊ温度（半導体素子温度）が１７５℃以上になると、半導体素子自体が熱により破壊されてしまう可能性がある。従って、電子部品の運用上のＴｊ温度は、例えば８０℃〜１００℃の範囲内に収まるように熱設計が行われている。
しかしながら、上記特許文献１に開示された従来技術の部品内蔵基板においては、内蔵された電子部品の周囲が、熱伝導係数が約０．２Ｗ／ｍｋ程度のエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの絶縁樹脂材料により覆われた構造を採用している。また、複数の電子部品間にも、絶縁樹脂材料からなる接着層や中間基板などが介在するのみである。
この絶縁樹脂材料は、熱伝導係数が約３７０Ｗ／ｍｋ程度の銅などの金属材料と比べると、約１／１０００倍程度の熱伝導係数を示すものである。このため、電子部品の熱が拡散され難く、放熱特性を考慮した構造設計が必要となるという問題がある。
この発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、部品内蔵基板全体の薄型化を図りつつ内蔵された電子部品の熱を層内において拡散させて放熱することができる部品内蔵基板及びその製造方法並びに実装体を提供することを目的とする。
本発明に係る部品内蔵基板は、複数の単位基板を積層し、積層方向に複数の電子部品を内蔵してなる多層構造の部品内蔵基板であって、前記複数の単位基板は、第１絶縁層を有し、第１電子部品が収容された開口部を備えた第１基板と、前記第１基板に隣接し、第２絶縁層の前記第１基板側の面に形成された第１配線層及び前記第２絶縁層の少なくとも前記第１基板側に設けられた第１接着層備えた中間基板とを含み、前記中間基板の前記第１配線層と前記第１電子部品とが前記第１接着層を介して対向するように配置され積層されていることを特徴とする。
本発明に係る部品内蔵基板によれば、第１基板に第１接着層を介して隣接する中間基板の第１配線層と第１基板の開口部に収容された第１電子部品とが、第１接着層を介して対向するように配置され積層されている。このため、第１電子部品の熱は第１接着層を通って第１配線層に伝導されるので、第１配線層を通って拡がる状態となり、層内で拡散して放熱することができる。また、第１電子部品は第１基板の開口部に収容されるので、各単位基板間に第１電子部品を収容するための絶縁体スペーサ等を配置する必要がなく、部品内蔵基板全体の薄型化を図ることができる。
本発明の一実施形態においては、前記複数の単位基板は、前記中間基板の前記第１基板とは反対側に配置され、第３絶縁層を有し、前記第１電子部品と積層方向に重なる位置に第２電子部品が収容された開口部を備えた第２基板を含み、前記中間基板は、前記第２絶縁層の前記第２基板側の面に形成された第２配線層及び前記第２絶縁層の前記第２基板側に設けられた前記第１接着層を有する。
本発明の他の実施形態においては、前記中間基板は、前記第２配線層と前記第２電子部品とが前記第１接着層を介して対向するように配置され積層されている。
本発明の更に他の実施形態においては、前記複数の単位基板は、前記第２基板と前記中間基板との間に配置され、第４絶縁層の一方の面に形成された第３配線層及び前記第４絶縁層を貫通し前記第３配線層と前記第２電子部品とを接続するビアを有し、前記第４絶縁層の他方の面側に設けられた第２接着層を備えた第３基板を含み、前記中間基板は、前記第２配線層と前記第３配線層とが前記第１接着層を介して対向するように配置され積層されている。
本発明の更に他の実施形態においては、前記中間基板の前記第１及び第２配線層の少なくとも一方は、前記第３基板の前記第３配線層と積層方向に重ならない領域に形成されている。
本発明に係る部品内蔵基板の製造方法は、複数の単位基板を積層し、積層方向に複数の電子部品を内蔵してなる多層構造の部品内蔵基板の製造方法であって、前記単位基板として第１絶縁層に第１電子部品が収容される開口部を形成して第１基板を作製する工程と、前記単位基板として第２絶縁層の前記第１基板側に配置される面に第１配線層を形成すると共に、前記第２絶縁層の少なくとも前記第１基板側に第１接着層を設けて中間基板を作製する工程と、前記第１基板の前記開口部に前記第１電子部品を収容し、前記第１基板に対して前記中間基板を前記第１配線層と前記第１電子部品とが前記第１接着層を介して対向するように隣接配置し、前記単位基板を積層方向に複数積層する工程とを備えたことを特徴とする。
本発明に係る部品内蔵基板の製造方法によれば、単位基板として作製された第１基板の開口部に第１電子部品を収容し、この第１基板に対して第１配線層が形成された中間基板を第１接着層を介して隣接配置し、第１配線層と第１電子部品とが第１接着層を介して対向するように単位基板を積層方向に複数積層することで部品内蔵基板を製造するので、上記部品内蔵基板の作用効果と同様の作用効果を奏する部品内蔵基板を容易に製造することができる。
本発明の一実施形態においては、前記単位基板として第３絶縁層に第２電子部品が前記第１電子部品と積層方向に重なる位置に収容される開口部を形成して第２基板を作製する工程を備え、前記中間基板を作製する工程では、前記第２絶縁層の前記第２基板側に配置される面に第２配線層を形成すると共に、前記第２絶縁層の前記第２基板側に前記第１接着層を設け、前記積層する工程では、前記第２基板を前記中間基板に対して前記第１基板とは反対側に配置して積層する。
本発明の他の実施形態においては、前記積層する工程では、前記第２基板を前記中間基板を介して前記第２電子部品と前記第２配線層とが前記第１接着層を介して対向するように配置して積層する。
本発明の更に他の実施形態においては、前記単位基板として第４絶縁層の一方の面に第３配線層を形成すると共に、前記第４絶縁層を貫通し前記第３配線層と前記第２電子部品とに接続されるビアを形成し、前記第４絶縁層の他方の面側に第２接着層を設けて第３基板を作製する工程を備え、前記積層する工程では、前記第３基板を前記第２基板と前記中間基板との間に、前記第２配線層と前記第３配線層とが前記第１接着層を介して対向するように配置して積層する。
本発明の更に他の実施形態においては、前記中間基板を作製する工程では、前記第１及び第２配線層の少なくとも一方を、前記第３基板の前記第３配線層と積層方向に重ならない領域に形成する。
本発明に係る実装体は、上記部品内蔵基板の表面及び裏面の少なくとも一つの実装面上に他の電子部品を表面実装したものである。
本発明によれば、部品内蔵基板全体の薄型化を図りつつ内蔵された電子部品の熱を層内において拡散させて放熱することができる。
以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係る部品内蔵基板及びその製造方法並びに実装体を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板を示す断面図である。図２は、部品内蔵基板の中間基板を示す上面図である。なお、図１は図２におけるＡ−Ａ’線断面を表した図である。図１及び図２に示すように、第１の実施形態に係る部品内蔵基板１は、複数の単位基板を積層して積層方向に複数の電子部品８０，９０を内蔵してなるものである。
部品内蔵基板１は、単位基板としての複数の両面基板１０と、中間基板２０と、複数の片面基板３０とを、例えば熱圧着により一括積層した構造を備えている。この部品内蔵基板１において、中間基板２０よりも積層方向の下方側に配置された両面基板１０は第１基板として機能する。
また、中間基板２０よりも積層方向の上方側に配置された両面基板１０は第２基板として、またこの第２基板である両面基板１０と中間基板２０との間に配置された片面基板３０は第３基板としてそれぞれ機能する。各電子部品８０，９０は、各両面基板１０に形成された開口部１９内に、例えば背面８１ａ，９１ａ側を積層方向の上方側に向けると共に電極形成面８１ｂ，９１ｂ側を積層方向の下方側に向けた状態でそれぞれ収容されている。
なお、第１基板として機能する両面基板１０の開口部１９内に収容された電子部品８０は第１電子部品として機能し、第２基板として機能する両面基板１０の開口部１９内に収容された電子部品９０は第２電子部品として機能する。部品内蔵基板１において内蔵される電子部品８０，９０は、上記のように２つに限定されるものではなく、更に多く内蔵されてもよい。
各両面基板１０は、それぞれ例えばフィルム状の第１及び第３絶縁層としての樹脂基材１１と、この樹脂基材１１の両面側にそれぞれ形成された配線１２とを備える。また、各両面基板１０は、例えば一方の配線１２及び樹脂基材１１を貫通するビアホール２内にめっき形成されて各配線１２を接続するビア１３を備える。
また、各両面基板１０は、それぞれ所定箇所において樹脂基材１１及び配線１２を除去した開口部１９を備える。開口部１９にはそれぞれ電子部品８０，９０が収容される。なお、第１及び第２基板を両面基板１０で構成しない場合は、樹脂基材１１と開口部１９により第１及び第２基板を構成すれば足りる。
中間基板２０は、例えば少なくとも一つの両面基板１０（図１においては積層方向の下方側の両面基板１０）に隣接し、フィルム状の第２絶縁層としての樹脂基材２１と、この樹脂基材２１の積層方向の下方側の面及び上方側の面にそれぞれ形成された第１及び第２配線層としての配線２２とを備える。
また、中間基板２０は、樹脂基材２１の少なくとも両面基板１０側（図１においては樹脂基材２１の両面側）に設けられた第１接着層としての接着層９を備える。更に、中間基板２０は、接着層９と共に樹脂基材２１を貫通するビアホール３内に充填形成された導電性ペーストからなるビア２３を備える。
配線２２は、図２に示すように、図２中破線で囲んだ電子部品８０と積層方向に重なる領域２９を含めて、樹脂基材２１の両面上のほぼ全面に亘ってベタ状態で形成されている。ビア２３は、本実施形態においては、配線２２と面方向において非接続の状態で形成されている。
ビア２３は、例えば層間信号伝送用の導電ビアとして機能する。ビア２３は、中間基板２０において、樹脂基材２１の面方向の端部よりやや内側の領域に、端部の外周に沿って所定間隔毎に形成されている。樹脂基材２１の積層方向の下方側の面に形成された配線（以下、「下方側の配線」と呼ぶ。）２２は、接着層９を介して電子部品８０の背面８１ａと対向配置され、樹脂基材２１の積層方向の上方側の面に形成された配線（以下、「上方側の配線」と呼ぶ。）２２は、樹脂基材２１を介して下方側の配線２２と対向配置されている。
このため、電子部品８０の熱は、背面８１ａ等から一旦接着層９に伝わり、下方側の配線２２に伝わった後、この下方側の配線２２に沿って面方向に拡がり拡散して放熱される。また、下方側の配線２２に伝わった熱は、更に樹脂基材２１を介して上方側の配線２２に伝わり、同様に上方側の配線２２に沿って面方向に拡がって拡散され放熱される。従って、中間基板２０の配線２２は、電子部品８０の熱を層内で拡散する放熱層として機能する。
各片面基板３０は、それぞれ例えばフィルム状の樹脂基材３１と、この樹脂基材３１の一方の面に形成された第３配線層としての配線３２とを備える。また、各片面基板３０は、樹脂基材３１の他方の面側に設けられた第２接着層としての接着層９ａと、この接着層９ａ及び樹脂基材３１を貫通するビアホール４内に充填形成された導電性ペーストからなるビア３３とを備える。なお、部品内蔵基板１の最表層側にそれぞれ配置される片面基板３０の外部に露出した配線３２上には、所望により例えば半田からなるバンプ４９が形成されている。
なお、詳細は後述するが、両面基板１０及び中間基板２０は両面ＣＣＬ（両面銅張積層板）により、また片面基板３０は片面ＣＣＬ（片面銅張積層板）によりそれぞれ構成することができる。各樹脂基材１１，２１，３１は、それぞれ例えば厚さ約１２μｍ〜２５μｍ程度の低誘電材料の樹脂フィルムにより構成されている。樹脂フィルムとしては、例えばポリイミド（ＰＩ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などを用いることができる。
配線１２，２２，３２は、例えば樹脂基材１１，２１，３１上にパターン形成された銅箔等の導電材からなる。中間基板２０の配線２２は、図２に示すように樹脂基材２１上にほぼベタ状に形成されている。部品内蔵基板１に内蔵された電子部品８０，９０は、例えばトランジスタ、集積回路（ＩＣ）、ダイオードなどの半導体素子の能動部品や、抵抗器、コンデンサ、リレー、圧電素子などの受動部品からなる。
図１に示す電子部品８０，９０は、例えば再配線を施したＷＬＰ（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ）を示している。各電子部品８０，９０の電極形成面８１ｂ，９１ｂ側には、図示しないパッド上に形成された複数の再配線電極８１，９１が設けられており、これら再配線電極８１，９１の周囲には図示しない絶縁層が形成されている。
ビア２３，３３は、ビアホール３，４内にそれぞれ充填された導電性ペーストからなる。導電性ペーストは、例えばニッケル、金、銀、銅、アルミニウム、鉄などから選択される少なくとも１種類の低電気抵抗の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛などから選択される少なくとも１種類の低融点の金属粒子とを含んでいる。
導電性ペーストは、これらの金属粒子にエポキシ、アクリル、ウレタンなどを主成分とするバインダ成分を混合したペーストからなる。このように構成された導電性ペーストは、硬化温度が約１５０℃〜２００℃で、硬化後の融点が約２６０℃以上となる金属焼結型の特性を備える。
また、導電性ペーストは、例えば含有された低融点の金属が２００℃以下で溶融し合金を形成することができ、特に銅や銀などとは金属間化合物を形成することができる特性を備えている。従って、各ビア２３，３３と配線１２，３２との接続部は、一括積層の熱圧着時に金属間化合物により合金化されることとなる。
なお、導電性ペーストは、例えば粒子径がナノレベルの金、銀、銅、ニッケルなどのフィラーが、上記のようなバインダ成分に混合されたナノペーストで構成することもできる。導電性ペーストは、その他、上記ニッケルなどの金属粒子が、上記のようなバインダ成分に混合されたペーストで構成することもできる。この場合、導電性ペーストは、金属粒子同士が接触することで電気的接続が行われる特性となる。
また、導電性ペーストのビアホール３，４内への充填方法としては、例えば印刷工法、スピン塗布工法、スプレー塗布工法、ディスペンス工法、ラミネート工法、及びこれらを併用した工法などを用いることができる。ビア１３は、上述したように樹脂基材１１の両面に形成された配線１２を層間接続するために、ビアホール２に施されためっきにより構成されている。
第１の実施形態に係る部品内蔵基板においては、図１に示すように、中間基板２０を含めて中間基板２０から積層方向の下方側に向かって、中間基板２０、両面基板１０及び片面基板３０の順に配置され、中間基板２０から積層方向の上方側に向かって、片面基板３０、両面基板１０及び片面基板３０の順に配置された６層に積層されている。
中間基板２０と下方側の両面基板１０及び上方側の片面基板３０とは、中間基板２０に設けられた接着層９によりそれぞれ接続され、各両面基板１０と片面基板３０とは、片面基板３０に設けられた接着層９ａによりそれぞれ接続されている。また、積層方向の最上部に配置された片面基板３０を除く各片面基板３０は、ビア３３の一部が接着層９ａ側において電子部品８０，９０の再配線電極８１，９１と接続されている。
また、各片面基板３０は、ビア３３のその他が配線１２又はビア１３と接続されて、配線３２が樹脂基材３１の電子部品８０，９０側とは反対側に位置する状態で配置されている。接着層９，９ａは、例えばエポキシ系やアクリル系などの、揮発成分が含まれた有機系接着材などからなる。
このように構成された部品内蔵基板１においては、上述したように電子部品８０が収容された両面基板１０に接着層９を介して隣接配置される中間基板２０の両面に配線２２が形成されている。このため、放熱層として機能する配線２２には、接着層９や樹脂基材２１を介して電子部品８０の熱が伝わるので、例えばこの熱を配線２２の面方向に層内で拡散して放熱することが可能となる。
また、電子部品８０，９０は両面基板１０の開口部１９に収容されて積層方向に内蔵されているので、電子部品８０，９０を内蔵する箇所の厚さを両面基板１０の厚さとほぼ同等の厚さに調整することができ、各単位基板間に電子部品８０，９０を収容するための絶縁体スペーサ等が不要で、部品内蔵基板全体の厚さを抑えて薄型化を図ることができる。
更に、簡単な構造の両面基板１０、中間基板２０及び片面基板３０を作製して電子部品８０，９０を収容した上で、例えば電子部品８０の背面８１ａと下方側の配線２２とをサーマルビアにより接続せずに、熱圧着により一括積層して部品内蔵基板１を製造することができるので、製造工程を簡素化することができる。
なお、開口部１９に収容された電子部品８０，９０は、その周囲を接着層９，９ａにより囲まれ、積層方向の各電子部品８０，９０間には中間基板２０の樹脂基材２１が介在している。このため、電子部品８０，９０のウェハダイが薄くても開口部１９内の体積調整が可能で、積層方向の機械的強度を確保してハンドリング性を高め、電子部品８０，９０間の絶縁信頼性を高めることもできる。
次に、第１の実施形態に係る部品内蔵基板１の製造方法について説明する。
図３〜図６は、部品内蔵基板の製造方法による製造工程を示すフローチャートである。また、図７〜図９は、部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。まず、図３を参照しながら片面基板３０の製造工程について説明する。
図３〜図６は、部品内蔵基板の製造方法による製造工程を示すフローチャートである。また、図７〜図９は、部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。まず、図３を参照しながら片面基板３０の製造工程について説明する。
図３に示すように、樹脂基材３１の一方の面にベタ状態の銅箔などからなる導体層が形成された片面ＣＣＬを準備する。そして、この片面ＣＣＬの導体上に、例えばフォトリソグラフィによりエッチングレジストを形成した後にエッチングを行い、配線３２をパターン形成する（ステップＳ１００）。
配線３２の形成に関しては、公知のセミアディティブ法によって、例えば樹脂基材３１に蒸着又はスパッタリングなどにより導体薄膜を形成後、フォトリソグラフィなどによりめっきレジストを形成した後に電解めっきを行い、めっきレジストの剥離後にエッチングにより先に形成した導体薄膜を除去する方法で配線３２を形成してもよい。
このステップＳ１００にて用いられる片面ＣＣＬは、例えば厚さ約１２μｍ程度の銅箔からなる導体層に、厚さ約２５μｍ程度の樹脂基材３１を貼り合わせた構造からなる。この片面ＣＣＬとしては、例えば公知のキャスティング法により、銅箔にポリイミドのワニスを塗布してそのワニスを硬化させて作製されたものを用いることができる。
その他、片面ＣＣＬとしては、ポリイミドフィルム上にシード層をスパッタリングにより形成し、めっきにより銅を成長させて導体層を形成したものや、圧延又は電解銅箔とポリイミドフィルムとを接着材により貼り合わせて作製されたものなどを用いることもできる。
なお、樹脂基材３１は、必ずしもポリイミドフィルムからなるものである必要はなく、上述したように液晶ポリマーなどのプラスチックフィルムからなるものであってもよい。このことは、樹脂基材１１，２１についても同様である。また、上記エッチングには塩化第二鉄や塩化第二銅などを主成分とするエッチャントを用いることができる。
次に、樹脂基材３１の配線３２側と反対側の他方の面にラミネートなどにより接着材を貼り付けて（ステップＳ１０２）、接着層９ａを形成する。このステップＳ１０２にて貼り付けられる接着材としては、例えば厚さ約２５μｍ程度のエポキシ系熱硬化性フィルムを用いることができる。
接着材の貼り付けには真空ラミネータを用いて、例えば減圧下の雰囲気中にて接着材が硬化しない温度で０．３ＭＰａの圧力により加熱プレスして貼り合わせることが挙げられる。なお、接着層９，９ａに用いられる接着材は、上記エポキシ系の熱硬化性樹脂のみならず、アクリル系の接着材や、熱可塑性ポリイミドなどに代表される熱可塑性接着材などであってもよい。また、接着材は、必ずしもフィルム状である必要はなく、ワニス状の樹脂を塗布したものであってもよい。
接着層９ａを形成したら、接着層９ａ側から配線３２に向かって、例えばＵＶ−ＹＡＧレーザ等のレーザ装置を用いてレーザ光を照射し、接着層９ａ及び樹脂基材３１を貫通するビアホール４を所定箇所に形成する（ステップＳ１０４）。形成されたビアホール４内には、例えばプラズマデスミア処理が施される。
ビアホール４は、その他、炭酸ガスレーザ（ＣＯ２レーザ）やエキシマレーザなどで形成してもよく、ドリル加工や化学的なエッチングなどにより形成してもよい。また、デスミア処理は、ＣＦ４及びＯ２（四フッ化メタン＋酸素）の混合ガスにより行うことができるが、Ａｒ（アルゴン）などのその他の不活性ガスを用いることもできる。更に、デスミア処理は、いわゆるドライ処理ではなく、薬液を用いたウェットデスミア処理としてもよい。
ビアホール４を形成したら、例えばスクリーン印刷などの方法により上述したような構成の導電性ペーストをビアホール４内に充填して（ステップＳ１０６）、ビア３３を形成する。こうして、配線３２及びビア３３が形成され接着層９ａが備えられた樹脂基材３１を有する片面基板３０を複数製造する。
なお、必要に応じて別途製造した電子部品８０，９０の再配線電極８１，９１を、片面基板３０の所定のビアに、例えば図示しない電子部品用実装機（マウンタ）を用いて位置合わせする。そして、片面基板３０の接着層９ａ及びビア３３の導電性ペーストの硬化温度以下の温度で加熱することによって、電子部品８０，９０を仮留め接着して搭載する（ステップＳ１０８）。このようにして片面基板３０及び電子部品８０，９０が搭載された片面基板３０を複数準備しておく。
次に、図４を参照しながら両面基板１０の製造工程について説明する。
まず、図４に示すように、樹脂基材１１の両面に導体層が形成された両面ＣＣＬを準備し（ステップＳ２００）、所定箇所に上述したようにビアホール２を形成して（ステップＳ２０２）、例えばプラズマデスミア処理を行う。
まず、図４に示すように、樹脂基材１１の両面に導体層が形成された両面ＣＣＬを準備し（ステップＳ２００）、所定箇所に上述したようにビアホール２を形成して（ステップＳ２０２）、例えばプラズマデスミア処理を行う。
次に、樹脂基材１１の全面にパネルめっき処理を施して（ステップＳ２０４）、導体層上及びビアホール２内にめっき層を形成し、配線１２及びビア１３の原型を形成する。そして、樹脂基材１１の両面にエッチングなどを施して、配線１２やビア１３などをパターン形成する（ステップＳ２０６）。
最後に、電子部品８０，９０が内蔵される部分の樹脂基材１１を上述したようなＵＶ−ＹＡＧレーザ等のレーザ装置を用いてレーザ光を照射することにより除去し、所定の開口径を有する開口部１９を形成して（ステップＳ２０８）、電子部品８０，９０が収容される開口部１９を有する両面基板１０を複数製造する。
次に、図５を参照しながら中間基板２０の製造工程について説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、例えばポリイミドフィルムからなる樹脂基材２１の両面に導体層８が形成された両面ＣＣＬを準備する（ステップＳ３００）。そして、図７（ｂ）に示すように、エッチングなどを施して両面に配線２２を形成する（ステップＳ３０２）。
まず、図７（ａ）に示すように、例えばポリイミドフィルムからなる樹脂基材２１の両面に導体層８が形成された両面ＣＣＬを準備する（ステップＳ３００）。そして、図７（ｂ）に示すように、エッチングなどを施して両面に配線２２を形成する（ステップＳ３０２）。
次に、図７（ｃ）に示すように、例えば樹脂基材２１の両面側に接着材を貼り付けて（ステップＳ３０４）、接着層９を形成する。そして、図７（ｄ）に示すように、各接着層９の表層にマスク材７を貼り付けて（ステップＳ３０６）、所定箇所にレーザ光を照射する。
これにより、図７（ｅ）に示すように、マスク材７、接着層９及び樹脂基材２１を貫通するビアホール３を形成する（ステップＳ３０８）。なお、上記ステップＳ３０８においては、後にビア２３が形成されるビアホール３内に配線２２が露出しないようにビアホール３を形成する。
そして、図７（ｆ）に示すように、形成したビアホール３内に導電性ペーストを充填して（ステップＳ３１０）、最後に、図７（ｇ）に示すように、マスク材７を除去し（ステップＳ３１２）、ビア２３を形成する。これにより、接着層９及び配線２２が両面側に設けられビア２３が形成された樹脂基材２１を有する中間基板２０を製造する。
このようにして複数の両面基板１０、中間基板２０及び複数の片面基板３０を作製したら、図６及び図８に示すように、各片面基板３０に搭載された各電子部品８０，９０と各両面基板１０の開口部１９とを位置合わせすると共に、各ビア２３，３３と各配線１２，３２とを位置合わせして位置決めし、積層する（ステップＳ４００）。
最後に、例えば熱圧着を行う場合は真空プレス機を用いて１ｋＰａ以下の減圧雰囲気中にて加熱加圧することで熱圧着により一括積層し（ステップＳ４０２）。図９に示すような部品内蔵基板１を製造する。その後、必要に応じて、最表層の配線３２上にバンプ４９を形成すれば、図１に示すような部品内蔵基板１を製造することができる。
なお、一括積層時には、層間や開口部１９内の接着層９，９ａの硬化と同時に、ビアホール３，４内に充填された導電性ペーストの硬化及び合金化が行われる。そして、金属間化合物の合金層により、各配線１２，３２やビア２３，３３の接続部の機械的強度を高め、接続信頼性を高めることができる。各基板１０，２０，３０の積層処理は、熱圧着による一括積層に限定されるものではない。
図１０は、本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板を備えた実装体を示す断面図である。実装体１００は、第１の実施形態に係る部品内蔵基板１の表面及び裏面側に、内蔵された電子部品８０，９０とは異なる他の電子部品９８，９９を表面実装したものである。表面実装された各電子部品９８，９９は、例えば約２６０℃程度の温度による半田リフロー処理によって形成されたバンプ４９を介して、片面基板３０の所定箇所の配線３２に接続されている。
図示の例では、部品内蔵基板１の裏面側に一つの電子部品９８が、表面側に二つの電子部品９９がそれぞれ表面実装されているが、表面側の二つの電子部品９９は、更にモールド樹脂などによる樹脂部材９７によって配線３２上で封止されている。このように構成された実装体１００においても、部品内蔵基板１に内蔵された電子部品８０の熱を中間基板２０の配線２２により層内で拡散して放熱するなど、上述した作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
また、中間基板２０が介在するため部品内蔵基板１全体の歪みや変形が抑えられているので、確実に電子部品９８，９９の表面実装を行うことができる。これと共に、部品内蔵基板１の構成部材に半田を用いていないため、半田リフロー時に基板内部で半田が再溶融することはなく、高い接続信頼性を確保することができる。
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る部品内蔵基板を示す断面図である。図１２は、部品内蔵基板の中間基板を示す上面図である。なお、図１１は図１２におけるＢ−Ｂ’線断面を表した図である。また、以降において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を附して説明を割愛することがある。
図１１及び図１２に示すように、第２の実施形態に係る部品内蔵基板１Ａは、中間基板２０の上方側の配線２２が、積層方向の上方側の電子部品９０と接続された片面基板３０の配線３２と積層方向に重ならない領域に形成されている点が、第１の実施形態に係る部品内蔵基板１と相違している。
すなわち、上方側の配線２２は、図１２に示すような領域２９内において配線３２と積層方向に重なる領域２９ａには形成されないパターンに形成されている。これにより、上記作用効果と同様の作用効果を奏すると共に、中間基板２０の上方側の配線２２とその直上の片面基板３０の電子部品９０と接続された配線３２とが一括積層時に接触することはなく、電気的接続信頼性をより向上させることができる。
図１３は、本発明の第３の実施形態に係る部品内蔵基板を示す断面図である。図１４は、部品内蔵基板の中間基板を示す上面図である。なお、図１３は図１４におけるＣ−Ｃ’線断面を表した図である。図１３及び図１４に示すように、第３の実施形態に係る部品内蔵基板１Ｂは、中間基板２０の上方側及び下方側の配線２２が、それぞれ積層方向に対向する片面基板３０の配線３２及び両面基板１０の配線１２と積層方向に重ならず、且つ各ビア２３により囲まれた領域内において例えば格子状パターンにパターン形成されている点が、第２の実施形態に係る部品内蔵基板１Ａと相違している。なお、配線２２のパターンは、格子状パターンのみならず、放熱設計に基づき種々のパターンで構成することができる。
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る部品内蔵基板を示す断面図である。なお、図１５においては、バンプ４９の図示は省略している。図１５に示すように、第４の実施形態に係る部品内蔵基板１Ｃは、中間基板２０の配線２２が各ビア２３により囲まれた領域内においてほぼベタ状態であり、中間基板２０よりも積層方向の上方側における各基板の配置構成が異なる点が、第１の実施形態に係る部品内蔵基板１と相違している。
すなわち、部品内蔵基板１Ｃにおいては、中間基板２０よりも積層方向の上方側に向かって、両面基板１０及び片面基板３０の順に配置されている。また、各両面基板１０の開口部に収容された電子部品８０，９０の背面８１ａ，９１ａ同士が、中間基板２０を挟んで積層方向に対向するように積層配置されている。
そして、このような構成で部品内蔵基板１の最表層に配置されていた片面基板３０が省略されている点が、第１の実施形態に係る部品内蔵基板１とは異なっている。各基板１０，２０，３０の積層配置態様は、積層方向の上方側から下方側又は下方側から上方側に向かって、それぞれ片面基板３０、両面基板１０、中間基板２０、両面基板１０及び片面基板３０となっている。
なお、電子部品９０の熱は、例えば接着層９を介して中間基板２０の上方側の配線２２に伝わり拡散して放熱される。このように、第４の実施形態に係る部品内蔵基板１Ｃは、複数の電子部品８０，９０を内蔵しつつ放熱特性を向上させた５層構造の部品内蔵基板を実現することができる。
図１６は、本発明の第５の実施形態に係る部品内蔵基板を示す断面図である。なお、図１６においては、バンプ４９の図示は省略している。図１６に示すように、第５の実施形態に係る部品内蔵基板１Ｄは、中間基板２０の配線２２が各ビア２３により囲まれた領域内においてほぼベタ状態であり、中間基板２０の上方側及び下方側の配線２２が、積層方向の上方側及び下方側の電子部品９０，８０と接続された片面基板３０の配線３２と積層方向に重ならない領域に形成されており、且つ中間基板２０よりも積層方向の下方側における各基板の配置構成が異なる点が、第２の実施形態に係る部品内蔵基板１Ａと相違している。
すなわち、部品内蔵基板１Ｄにおいては、中間基板２０よりも積層方向の下方側に向かって、片面基板３０、両面基板１０及び片面基板３０の順に配置されている。また、各両面基板１０の開口部に収容された電子部品９０，８０の電極形成面９１ｂ，８１ｂ同士が、片面基板３０、中間基板２０及び片面基板３０を挟んで積層方向に対向するように積層配置されている。中間基板２０に隣接する各片面基板３０における電子部品９０，８０と接続された配線３２同士は、接着層９及び樹脂基材２１を挟んで対向配置されている。
これにより、上記作用効果と同様の作用効果を奏すると共に、中間基板２０の上方側及び下方側の配線２２とそれぞれの直近の片面基板３０の電子部品９０，８０と接続された配線３２とが一括積層時に接触することはなく、電気的接続信頼性をより向上させることができる。
これら第２〜第５の実施形態に係る部品内蔵基板１Ａ〜１Ｄの構成によっても、基板内部に内蔵された電子部品の熱を層内で拡散して放熱し、簡単な製造工程で製造でき部品内蔵基板全体の薄型化を図ることができるという第１の実施形態の作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
１ 部品内蔵基板
２，３，４ ビアホール
９，９ａ 接着層
１０ 両面基板
１１，２１，３１ 樹脂基材
１２，２２，３２ 配線
１３，２３，３３ ビア
１９ 開口部
２０ 中間基板
３０ 片面基板
８０，９０ 電子部品
８１，９１ 再配線電極
８１ａ，９１ａ 背面
８１ｂ，９１ｂ 電極形成面
１００ 実装体
２，３，４ ビアホール
９，９ａ 接着層
１０ 両面基板
１１，２１，３１ 樹脂基材
１２，２２，３２ 配線
１３，２３，３３ ビア
１９ 開口部
２０ 中間基板
３０ 片面基板
８０，９０ 電子部品
８１，９１ 再配線電極
８１ａ，９１ａ 背面
８１ｂ，９１ｂ 電極形成面
１００ 実装体
Claims (2)
- 複数の単位基板を積層し、積層方向に複数の電子部品を内蔵してなる多層構造の部品内蔵基板であって、
前記複数の単位基板は、
第１絶縁層を有し、第１電子部品が収容された開口部を備えた第１基板と、
前記第１基板に隣接し、第２絶縁層、前記第２絶縁層の前記第１基板側の面に形成された第１配線層、前記第２絶縁層の前記第１基板側の面とは反対側の面に形成された第２配線層、前記第２絶縁層の前記第１基板側及びその反対側に設けられた第１接着層並びに前記第２絶縁層及び第１接着層を貫通すると共に前記第１配線層及び第２配線層と非接続に形成された第１層間導電層とを備えた中間基板と、
前記中間基板の前記第１基板とは反対側に配置され、第３絶縁層を有し、前記第１電子部品と積層方向に重なる位置に第２電子部品が収容された開口部を備えた第２基板と、
前記第２基板と前記中間基板との間に配置され、第４絶縁層、この第４絶縁層の一方の面に形成された第３配線層、前記第４絶縁層を貫通し前記第３配線層と前記第２電子部品とを接続するビア、及び前記第４絶縁層の他方の面側に設けられた第２接着層を備えた第３基板とを含み、
前記第１基板、前記中間基板及び前記第３基板は、前記第１配線層と前記第１電子部品とが前記第１接着層を介して対向するように配置されると共に、前記第２配線層と前記第３配線層とが前記第１接着層を介して対向するように配置され積層され、
前記中間基板の前記第１及び第２配線層の少なくとも前記第２配線層は、前記第３基板の前記第３配線層と積層方向に重ならない領域に形成されている
ことを特徴とする部品内蔵基板。 - 複数の単位基板を積層し、積層方向に複数の電子部品を内蔵してなる多層構造の部品内蔵基板の製造方法であって、
前記単位基板として第１絶縁層に第１電子部品が収容される開口部を形成して第１基板を作製する工程と、
前記単位基板として第２絶縁層の前記第１基板側に配置される面に第１配線層を形成し、前記第２絶縁層の前記第１基板側とは反対側に配置される面に第２配線層を形成し、前記第２絶縁層の前記第１基板側及びその反対側に第１接着層を設けると共に、前記第２絶縁層及び第１接着層を貫通し前記第１配線層及び第２配線層と非接続な第１層間導電層を形成して中間基板を作製する工程と、
前記単位基板として第３絶縁層に第２電子部品が前記第１電子部品と積層方向に重なる位置に収容される開口部を形成して第２基板を作製する工程と、
前記単位基板として第４絶縁層の一方の面に第３配線層を形成すると共に、前記第４絶縁層を貫通し前記第３配線層と前記第２電子部品とに接続されるビアを形成し、前記第４絶縁層の他方の面側に第２接着層を設けて第３基板を作製する工程と、
前記第１基板の前記開口部に前記第１電子部品を収容し、前記第１基板に対して前記中間基板を前記第１配線層と前記第１電子部品とが前記第１接着層を介して対向するように隣接配置すると共に、前記第２基板を前記中間基板に対して前記第１基板とは反対側に配置し、前記単位基板を積層方向に複数積層する工程と、
を備え、
前記中間基板を作製する工程では、前記第１及び第２配線層の少なくとも前記第２配線層を、前記第３基板の前記第３配線層と積層方向に重ならない領域に形成し、
前記積層する工程では、前記第３基板を前記第２基板と前記中間基板との間に、前記第２配線層と前記第３配線層とが前記第１接着層を介して対向するように配置して積層する
ことを特徴とする部品内蔵基板の製造方法。
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