(57)【要約】【課題】電極面の高さを揃えての製造を容易化できる部品内蔵基板を提供すること。【解決手段】部品内蔵基板１０は、第１電子部品４１の第２電極面４１ｂと第２配線層３１とを電気接続する第１銅コアボール１４と、第２電子部品４２の第２電極面４２ｂと第２配線層３１とを電気接続するとともに、第１銅コアボール１４よりも厚みの薄い第２銅コアボール１５とを有する。部品内蔵基板１０において、第１電子部品４１と第１銅コアボール１４の厚みの和と、第２電子部品４２と第２銅コアボール１５の厚みの和とが等しい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上から下へ第１配線層、部品内蔵層、及び第２配線層の順序で前記第１配線層と前記部品内蔵層と前記第２配線層とが積層され、前記第１配線層と前記部品内蔵層と前記第２配線層が積層される方向への寸法を厚みとし、
前記部品内蔵層に、第１電子部品と当該第１電子部品と比較して厚みが厚い第２電子部品が内蔵されている部品内蔵基板において、
前記第１電子部品の厚み方向の両端面のうちの前記第１配線層寄りに設けられる第１電極面と前記第１配線層とを電気接続する第１導電部と、
前記第２電子部品の厚み方向の両端面のうちの前記第１配線層寄りに設けられる第１電極面と前記第１配線層とを電気接続する第２導電部と、
前記第１電子部品の厚み方向の両端面のうちの前記第２配線層寄りに設けられる第２電極面と前記第２配線層とを電気接続する第１銅コアボールと、
前記第２電子部品の厚み方向の両端面のうちの前記第２配線層寄りに設けられる第２電極面と前記第２配線層とを電気接続するとともに、前記第１銅コアボールよりも厚みの薄い第２銅コアボールとを有し、
前記第１電子部品と前記第１銅コアボールの厚みの和と、
前記第２電子部品と前記第２銅コアボールの厚みの和とが等しいことを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項２】
前記第１導電部及び前記第２導電部はそれぞれビアである請求項１に記載の部品内蔵基板。
【請求項３】
前記第１導電部及び前記第２導電部はそれぞれ銅コアボールである請求項１に記載の部品内蔵基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品内蔵層に厚みの異なる複数の電子部品が内蔵されている部品内蔵基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、配線層上に、半導体素子やコイルなどの電子部品を実装することが行われている。そして、電子部品を高密度実装するための基板の一種として、内部に半導体素子などの電子部品を内蔵した部品内蔵基板が提供されている。部品内蔵基板では、内蔵される電子部品の厚みが異なる場合には、電子部品より上側の配線層と電子部品との接続を容易にするために電子部品の高さが揃えられる（例えば特許文献１参照）。特許文献１に開示された部品内蔵基板において、厚みの異なる電子部品はそれぞれ上面に電極面を有するとともに、それら電極面の高さを揃えて部品内蔵基板に内蔵されている。厚みの異なる電子部品の電極面同士は、部品内蔵基板のベースとなる配線層と電子部品との間に配置されたスペーサによって電極面の高さを揃えて内蔵されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１２８００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、厚み方向の両面に電極面を有する電子部品を内蔵する部品内蔵基板において、上面側の電極面の高さを揃えての製造を容易化することが求められている。
本発明の目的は、電極面の高さを揃えての製造を容易化できる部品内蔵基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題点を解決するための部品内蔵基板は、上から下へ第１配線層、部品内蔵層、及び第２配線層の順序で前記第１配線層と前記部品内蔵層と前記第２配線層とが積層され、前記第１配線層と前記部品内蔵層と前記第２配線層が積層される方向への寸法を厚みとし、前記部品内蔵層に、第１電子部品と当該第１電子部品と比較して厚みが厚い第２電子部品が内蔵されている部品内蔵基板において、前記第１電子部品の厚み方向の両端面のうちの前記第１配線層寄りに設けられる第１電極面と前記第１配線層とを電気接続する第１導電部と、前記第２電子部品の厚み方向の両端面のうちの前記第１配線層寄りに設けられる第１電極面と前記第１配線層とを電気接続する第２導電部と、前記第１電子部品の厚み方向の両端面のうちの前記第２配線層寄りに設けられる第２電極面と前記第２配線層とを電気接続する第１銅コアボールと、前記第２電子部品の厚み方向の両端面のうちの前記第２配線層寄りに設けられる第２電極面と前記第２配線層とを電気接続するとともに、前記第１銅コアボールよりも厚みの薄い第２銅コアボールとを有し、前記第１電子部品と前記第１銅コアボールの厚みの和と、前記第２電子部品と前記第２銅コアボールの厚みの和とが等しいことを要旨とする。
【０００６】
これによれば、第１電子部品と第２電子部品の厚みが異なっていても、第１銅コアボールと第２銅コアボールの厚みを調節することで、第１電子部品と第２電子部品とで第１電極面の高さを揃えることができる。そして、第１電子部品と第２電子部品の第１電極面の高さを決めつつ、第２電極面と第２配線層とを電気接続するための部品を、第１電子部品と第２電子部品とで銅コアボールに共通化している。よって、例えば、第１電子部品の第２電極面と第２配線層とを銅コアボールで電気接続し、第２電子部品の第２電極面と第２配線層とをビアで電気接続する場合と比べると、部品内蔵基板の製造が容易となる。
【０００７】
また、部品内蔵基板について、前記第１導電部及び前記第２導電部はそれぞれビアであってもよい。
これによれば、第１導電部及び第２導電部を簡単に形成できる。
【０００８】
また、部品内蔵基板について、前記第１導電部及び前記第２導電部はそれぞれ銅コアボールであってもよい。
これによれば、第１電子部品と第２電子部品とで第１電極面の高さが揃っているため、第１導電部の銅コアボールと第２導電部の銅コアボールの厚みは同じになる。よって、同じ厚みの銅コアボールを用いて第１電極面と第１配線層とを電気接続することができ、第１電極面と第１配線層とを電気接続する工程が容易となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電極面の高さを揃えての製造を容易化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の部品内蔵基板を示す断面図。
【図２】第１電子部品の第２電極面及び第１銅コアボールを示す図。
【図３】（ａ）は第２配線層に銅コアボールを配置した図、（ｂ）は銅コアボールに電子部品を搭載した図、（ｃ）はプリプレグを配置した図、（ｄ）はスルーホールを形成した図。
【図４】別例の部品内蔵基板を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、部品内蔵基板を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、部品内蔵基板１０は、第１配線層１１と、部品内蔵層２１と、第２配線層３１とが上下方向に積み重ねられて形成されている。部品内蔵基板１０は、上から下に向けて第１配線層１１、部品内蔵層２１、及び第２配線層３１の順序で、第１配線層１１と部品内蔵層２１と第２配線層３１が積層されている。なお、第１配線層１１と部品内蔵層２１と第２配線層３１とが積層される方向を厚み方向Ｚとする。そして、部品内蔵基板１０において厚み方向Ｚへの寸法を厚みとする。
【００１２】
部品内蔵基板１０において、部品内蔵層２１には、第１電子部品４１及び第２電子部品４２が内蔵されている。第１電子部品４１及び第２電子部品４２には、例えば、半導体素子、コンデンサ、コイル、及び抵抗などが採用される。第１電子部品４１及び第２電子部品４２は、厚み方向Ｚの両端面のうち第１配線層１１寄りの端面に第１電極面４１ａ，４２ａを備える。第１電極面４１ａ，４２ａは、第１及び第２電子部品４１，４２の上面に設けられ、銅メッキ処理されている。第１電子部品４１及び第２電子部品４２は、厚み方向Ｚの両端面のうち第２配線層３１寄りの端面に第２電極面４１ｂ，４２ｂを備える。第２電極面４１ｂ，４２ｂは、第１及び第２電子部品４１，４２の下面に設けられている。第１電子部品４１の厚みＤ１は、第２電子部品４２の厚みＤ２より薄い。言い換えると、第２電子部品４２の厚みＤ２は、第１電子部品４１の厚みＤ１より厚い。
【００１３】
第１配線層１１の一部は、第１電子部品４１及び第２電子部品４２の第１電極面４１ａ，４２ａと電気接続されている。第２配線層３１の一部は、第１電子部品４１及び第２電子部品４２の第２電極面４１ｂ，４２ｂと電気接続される。
【００１４】
第２配線層３１には第１銅コアボール１４及び第２銅コアボール１５の下端が半田接合され、第２配線層３１には第１及び第２銅コアボール１４，１５が電気接続されている。第１銅コアボール１４の上端には第１電子部品４１が搭載され、第１電子部品４１の第２電極面４１ｂは第１銅コアボール１４と半田接合されている。また、第２銅コアボール１５の上端には第２電子部品４２が搭載され、第２電子部品４２の第２電極面４２ｂは第２銅コアボール１５と半田接合されている。そして、第１電子部品４１と第２配線層３１とは第１銅コアボール１４によって電気接続され、第２電子部品４２と第２配線層３１とは第２銅コアボール１５によって電気接続されている。
【００１５】
図２に示すように、第１銅コアボール１４は、第１電子部品４１の第２電極面４１ｂの全体に亘るように複数並設されている。第１銅コアボール１４は、第２電極面４１ｂの面内に整列されて配置されていてもよいし、ランダムに配置されていてもよい。図示しないが、第２銅コアボール１５も、第２電子部品４２の第２電極面４２ｂの全体に亘るように複数並設されている。第２銅コアボール１５も、第２電極面４２ｂの面内に整列されて配置されていてもよいし、ランダムに配置されていてもよい。
【００１６】
第１銅コアボール１４及び第２銅コアボール１５の数は、第１電子部品４１及び第２電子部品４２に流す電流の大きさに応じて適宜調節される。第１電子部品４１及び第２電子部品４２に流す電流が大きければ第１銅コアボール１４及び第２銅コアボール１５の数は多くなり、第１電子部品４１及び第２電子部品４２に流す電流が小さければ第１銅コアボール１４及び第２銅コアボール１５の数は少なくなる。
【００１７】
図１に示すように、第１銅コアボール１４及び第２銅コアボール１５は、銅製の球状のコア１４ａ，１５ａの表面に半田層１４ｂ，１５ｂを備え、半田層１４ｂ，１５ｂによって第１銅コアボール１４及び第２銅コアボール１５が第２配線層３１及び第２電極面４１ｂ，４２ｂに半田接合されている。厚み方向Ｚへの第１銅コアボール１４の寸法（径）を厚みＲ１とし、厚み方向Ｚへの第２銅コアボール１５の寸法（径）を厚みＲ２とする。第１銅コアボール１４の厚みＲ１は、第２銅コアボール１５の厚みＲ２より厚い。言い換えると、第２銅コアボール１５の厚みＲ２は、第１銅コアボール１４の厚みＲ１より薄い。
【００１８】
第１銅コアボール１４の厚みＲ１と第２銅コアボール１５の厚みＲ２は、第１電子部品４１の第１電極面４１ａと、第２電子部品４２の第１電極面４２ａとが同じ高さで揃うように、第１電子部品４１の厚みＤ１と第２電子部品４２の厚みＤ２を元に設定されている。第１銅コアボール１４の厚みＲ１と第１電子部品４１の厚みＤ１の和を総厚みＺ１とし、第２銅コアボール１５の厚みＲ２と第２電子部品４２の厚みＤ２の和を総厚みＺ２とする。本実施形態では、総厚みＺ１と総厚みＺ２とが等しくなるように、第１銅コアボール１４の厚みＲ１と第２銅コアボール１５の厚みＲ２が設定されている。
【００１９】
部品内蔵層２１は、第２配線層３１の上面３１ａにおいて、第１銅コアボール１４、第２銅コアボール１５、第１電子部品４１及び第２電子部品４２と第２配線層３１の上面３１ａとを封止する封止樹脂層である。部品内蔵層２１は、第２配線層３１の上面３１ａ、第１銅コアボール１４、第２銅コアボール１５、第１電子部品４１、及び第２電子部品４２に密着している。
【００２０】
第１配線層１１及び部品内蔵層２１には、第１配線層１１と第１電子部品４１の第１電極面４１ａとを連通させる第１スルーホール２３ａが形成され、第１スルーホール２３ａには、銅ビア製の第１導電部２４が設けられている。第１導電部２４は、第１配線層１１と第１電子部品４１の第１電極面４１ａとを電気接続する。また、第１配線層１１及び部品内蔵層２１には、第１配線層１１と第２電子部品４２の第１電極面４２ａとを連通させる第２スルーホール２３ｂが形成され、第２スルーホール２３ｂには銅ビア製の第２導電部２５が設けられている。第２導電部２５は、第１配線層１１と第２電子部品４２の第１電極面４２ａとを電気接続する。
【００２１】
厚み方向Ｚへの第１導電部２４の寸法を厚みＬ１とし、厚み方向Ｚへの第２導電部２５の寸法を厚みＬ２とする。第１導電部２４の厚みＬ１と、第２導電部２５の厚みＬ２は同じである。
【００２２】
次に、部品内蔵基板１０の製造方法について説明する。
まず、第２配線層３１のうち、第１電子部品４１と第２電子部品４２が実装される部分に、図示しない接合材を塗布する。
【００２３】
次いで、図３（ａ）に示すように第２配線層３１のうち、第１電子部品４１が実装される部分に、複数の第１銅コアボール１４を配置する。第１銅コアボール１４は図示しない接合材によって第２配線層３１に接合され、移動が規制される。同様に、第２配線層３１のうち、第２電子部品４２が実装される部分に、複数の第２銅コアボール１５を配置する。第２銅コアボール１５は図示しない接合材によって第２配線層３１に接合され、移動が規制される。第１銅コアボール１４の厚みＲ１と第２銅コアボール１５の厚みＲ２は異なるため、第１銅コアボール１４の高さと第２銅コアボール１５の高さは厚み方向Ｚに異なる。なお、第１銅コアボール１４及び第２銅コアボール１５は一つずつ第２配線層３１に配置していってもよいし、複数纏めて第２配線層３１に配置してもよい。
【００２４】
次に、図３（ｂ）に示すように、複数の第１銅コアボール１４の上に第１電子部品４１を第２電極面４１ｂ側から載せ、図示しない接合材によって第１銅コアボール１４と第１電子部品４１の第１電極面４１ａを接合する。また、複数の第２銅コアボール１５の上に第２電子部品４２を第２電極面４２ｂ側から載せ、図示しない接合材によって第２銅コアボール１５と第２電子部品４２の第２電極面４２ｂを接合する。
【００２５】
次いで、図３（ｃ）に示すように、第１電子部品４１及び第２電子部品４２が搭載された第２配線層３１の上面３１ａにおいて、第１電子部品４１と第１銅コアボール１４、及び第２電子部品４２と第２銅コアボール１５の周囲に、熱硬化シートであるプリプレグ２２を積層する。プリプレグ２２は、第１銅コアボール１４、第２銅コアボール１５、第１電子部品４１及び第２電子部品４２を周囲から囲む。プリプレグ２２には、第１電子部品４１及び第２電子部品４２に対応して開口部２２ａが形成されている。
【００２６】
次に、プリプレグ２２及び第２配線層３１よりなる積層体を加圧しながら加熱する。第１銅コアボール１４及び第２銅コアボール１５の半田層１４ｂ，１５ｂが加熱される。このとき、プリプレグ２２の加熱温度は半田層１４ｂ，１５ｂの融点温度よりも高く設定される。すると、半田層１４ｂ，１５ｂは溶融し、第１銅コアボール１４及び第２銅コアボール１５が第２配線層３１及び第２電極面４１ｂ，４２ｂに半田接合される。
【００２７】
また、プリプレグ２２に含浸された樹脂が、加圧・加熱により開口部２２ａ内において隙間部分を充填して第１銅コアボール１４、第２銅コアボール１５、第１電子部品４１及び第２電子部品４２に密着する。その後、プリプレグ２２が硬化して部品内蔵層２１が形成されるとともに、部品内蔵層２１に第１銅コアボール１４、第２銅コアボール１５、第１電子部品４１及び第２電子部品４２が内蔵される。
【００２８】
次に、図３（ｄ）に示すように、部品内蔵層２１の上面側に第１配線層１１を配置する。次いで、第１配線層１１及び部品内蔵層２１に第１スルーホール２３ａ及び第２スルーホール２３ｂを形成する。その後、第１スルーホール２３ａに第１導電部２４を形成し、第２スルーホール２３ｂに第２導電部２５を形成する。その結果、第１電子部品４１の第１電極面４１ａと第１配線層１１とが第１導電部２４によって電気接続され、第２電子部品４２の第１電極面４２ａと第１配線層１１とが第２導電部２５によって電気接続される。これにより、第１電子部品４１の第１電極面４１ａは、第１導電部２４によって第１配線層１１と電気接続されるとともに、第２電極面４１ｂは、第１銅コアボール１４によって第２配線層３１と電気接続される。また、第２電子部品４２の第１電極面４２ａは、第２導電部２５によって第１配線層１１と電気接続されるとともに、第２電極面４２ｂは第２銅コアボール１５によって第２配線層３１と電気接続される。その結果、部品内蔵基板１０が完成する。
【００２９】
上記実施形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）部品内蔵基板１０において、第１電子部品４１の厚みＤ１と第２電子部品４２の厚みＤ２が異なっていても、第１銅コアボール１４の厚みＲ１と第２銅コアボール１５の厚みＲ２を調節することで、第１電子部品４１と第２電子部品４２とで第１電極面４１ａ，４２ａの高さを揃えることができる。そして、第１及び第２電子部品４１，４２と第２配線層３１とを電気接続するための部品を第１及び第２銅コアボール１４，１５に共通化して第１電極面４１ａ，４２ａの高さを揃えている。よって、例えば、第１電子部品４１と第２配線層３１とは銅コアボールで電気接続し、第２電子部品４２と第２配線層３１とをビアで電気接続して第１電極面４１ａ，４２ａの高さを揃える場合と比べると、部品内蔵基板１０の製造が容易となる。
【００３０】
（２）第１及び第２銅コアボール１４，１５は球状であるため、それら第１及び第２銅コアボール１４，１５の配置範囲が狭くても、銅コアボールの数を調節することで、配置範囲からはみ出すことなく容易に配置できる。第１電極面４１ａ，４２ａの高さを揃える方法の一つとして、第２配線層３１と各電子部品４１，４２の第２電極面４１ｂ，４２ｂとの間に板状のスペーサを介装させる方法があるが、スペーサを狭い配置範囲からはみ出すことなく精度良く配置することは困難である。よって、第１電極面４１ａ，４２ａの高さを揃える方法の一つとして、第１銅コアボール１４及び第２銅コアボール１５を採用することで、部品内蔵基板１０の製造が容易となる。
【００３１】
（３）第１銅コアボール１４及び第２銅コアボール１５の厚みＲ１，Ｒ２を調節することで、第１電極面４１ａ，４２ａと第１配線層１１との距離を適正な距離に調節できる。このため、第１電極面４１ａ，４２ａの高さを、第１配線層１１とビアで接続できる高さ、つまりビアを形成できる距離に調節できる。また、第１電子部品４１と第２電子部品４２の第１電極面４１ａ，４２ａの高さを揃えるため、第１電子部品４１及び第２電子部品４２をパッケージングする必要もなく製造コストを抑制できる。
【００３２】
（４）第１電子部品４１と第２電子部品４２の厚みＤ１，Ｄ２が異なっていても、第１銅コアボール１４及び第２銅コアボール１５の厚みＲ１，Ｒ２を調節することで、第１電子部品４１と第２電子部品４２の第１電極面４１ａ，４２ａの高さを揃えることができる。このため、部品内蔵層２１に内蔵される第１電子部品４１及び第２電子部品４２としては、その厚みＤ１，Ｄ２の制限が小さくなり、部品内蔵基板１０に内蔵できる電子部品の種類を増やすことができる。
【００３３】
（５）第１電子部品４１及び第２電子部品４２の第２電極面４１ｂ，４２ｂは、それぞれ第１銅コアボール１４及び第２銅コアボール１５と電気接続される。このため、第２電極面４１ｂ，４２ｂには、ビア接続用の銅メッキ処理が不要になるため、第１電子部品４１及び第２電子部品４２の加工コストを低減できる。
【００３４】
（６）部品内蔵基板１０の完成の後、その他の部品実装等のために部品内蔵基板１０がリフロー処理される場合もある。しかし、リフロー処理によって半田層１４ｂ，１５ｂが再溶融しても、銅製のコア１４ａ，１５ａが第２電極面４１ｂ，４２ｂと第２配線層３１に接触するため、第２電極面４１ｂ，４２ｂと第２配線層３１とが電気接続された状態を維持できる。
【００３５】
（７）第１電子部品４１と第２電子部品４２の厚みＤ１，Ｄ２が異なっていても、第１銅コアボール１４及び第２銅コアボール１５の厚みＲ１，Ｒ２を調節することで、第１電子部品４１と第２電子部品４２の第１電極面４１ａ，４２ａの高さを揃えることができる。このため、第１導電部２４及び第２導電部２５が同じ厚みＬ１，Ｌ２となる。よって、第１導電部２４と第２導電部２５を同じ条件で製造することができ、部品内蔵基板１０の製造を容易化できる。
【００３６】
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○  図４に示すように、第１導電部２４及び第２導電部２５を銅コアボール４０によって形成してもよい。このように構成した場合、第１電子部品４１と第２電子部品４２とで第１電極面４１ａ，４２ａの高さが揃っているため、第１導電部２４の銅コアボールと第２導電部２５の銅コアボールの厚みは同じになる。よって、同じ厚みの銅コアボール４０を用いて第１電極面４１ａ，４２ａと第１配線層１１とを電気接続することができ、第１電極面４１ａ，４２ａと第１配線層１１とを電気接続する工程が容易となる。
【００３７】
○  第１導電部２４及び第２導電部２５のいずれか一方を銅コアボールによって形成し、他方をビアで形成してもよい。
○  第１銅コアボール１４及び第２銅コアボール１５の配置は、第２電極面４１ｂ，４２ｂの形状に合わせて適宜変更してもよい。
【００３８】
○  第１銅コアボール１４及び第２銅コアボール１５は、コア１４ａ，１５ａだけで形成され、半田層１４ｂ，１５ｂを備えていなくてもよい。
○  部品内蔵層２１には、第１電子部品４１より厚い第２電子部品４２として、第１電子部品４１より薄くならない範囲で厚みが異なる複数種類が内蔵されていてもよい。この場合であっても、第２電子部品４２の厚みに応じて第２銅コアボール１５の厚みＲ２が調節される。
【００３９】
○  部品内蔵層２１の製造方法は、プリプレグ２２を用いた方法以外でもよい。
○  第１配線層１１と部品内蔵層２１と第２配線層３１に加えて第１配線層１１の下や第２配線層３１の上にさらに、部品内蔵層や配線層を積層してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１０…部品内蔵基板、１１…第１配線層、１４…第１銅コアボール、１５…第２銅コアボール、２１…部品内蔵層、２４…第１導電部、２５…第２導電部、３１…第２配線層、４０…銅コアボール、４１…第１電子部品、４１ａ，４２ａ…第１電極面、４１ｂ，４２ｂ…第２電極面、４２…第２電子部品。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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