(57)【要約】【課題】フリップ接続の信頼性および配線板としての機能性を保全した上で、低コストで製造が可能な部品内蔵配線板およびその製造方法を提供すること。【解決手段】第１の絶縁層と、第１の絶縁層に対して積層状に位置する第２の絶縁層と、第２の絶縁層に埋設された、端子パッドを有する半導体チップと、第１の絶縁層と第２の絶縁層とに挟まれて設けられた、半導体チップ用の実装用ランドを含む配線パターンと、半導体チップの端子パッドと配線パターンの実装用ランドとの間に挟設された、該端子パッドと該実装用ランドとを電気的に接続するはんだ材と、半導体チップと第１の絶縁層および配線パターンとの間に設けられた樹脂とを具備し、この樹脂が、はんだ粒子が分散された異方性導電性樹脂であり、上記はんだ材が、樹脂中に分散されたはんだ粒子の溶融により生じたはんだ材である。【選択図】図１
2010062339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層に対して積層状に位置する第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層に埋設された、端子パッドを有する半導体チップと、
前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とに挟まれて設けられた、前記半導体チップ用の実装用ランドを含む配線パターンと、
前記半導体チップの前記端子パッドと前記配線パターンの前記実装用ランドとの間に挟設された、該端子パッドと該実装用ランドとを電気的に接続するはんだ材と、
前記半導体チップと前記第１の絶縁層および前記配線パターンとの間に設けられた樹脂とを具備し、
前記樹脂が、はんだ粒子が分散された異方性導電性樹脂であり、
前記はんだ材が、前記樹脂中に分散された前記はんだ粒子の溶融により生じたはんだ材であること
を特徴とする部品内蔵配線板。
【請求項２】
前記はんだ粒子が、Ｓｎを含有するはんだの粒子であることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【請求項３】
前記配線パターンが、その材料としてＣｕを有することを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【請求項４】
前記配線パターンの前記第２の絶縁層側の表面が、粗化された面であることを特徴とする請求項３記載の部品内蔵配線板。
【請求項５】
前記半導体チップの前記端子パッドと前記配線パターンの前記実装用ランドとの間であって前記はんだ材より該端子パッドの側に設けられた、該端子パッドと該実装用ランドとを電気的に接続する導電性バンプをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【請求項６】
前記導電性バンプが、その材料として、ＡｕまたはＣｕであることを特徴とする請求項５記載の部品内蔵配線板。
【請求項７】
前記導電性バンプが、その材料としてはんだであり、該はんだが、その融点として前記はんだ粒子の融点より高いことを特徴とする請求項５記載の部品内蔵配線板。
【請求項８】
配線パターンを少なくとも片面に備えた第１の絶縁板の前記配線パターン上であって端子パッドを有する半導体チップがフリップ接続されるべき位置に、はんだ粒子が分散された硬化前の異方性導電性樹脂を適用する工程と、
前記適用された硬化前の異方性導電性樹脂を介して前記配線パターン上に前記半導体チップを載置する工程と、
前記半導体チップを前記配線パターンに固定するように、加圧かつ所定温度に加熱して前記異方性導電性樹脂に分散されたはんだ粒子を溶融しかつ前記硬化前の異方性導電性樹脂を硬化させる工程と、
前記第１の絶縁板とは異なる第２の絶縁板中に、前記配線パターンに固定された前記半導体チップを埋め込むように、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する工程と
を具備することを特徴とする部品内蔵配線板の製造方法。
【請求項９】
配線パターンを少なくとも片面に備えた第１の絶縁板の前記配線パターン上であって端子パッドを有する半導体チップがフリップ接続されるべき位置に、はんだ粒子が分散された硬化前の異方性導電性樹脂を適用する工程と、
前記適用された硬化前の異方性導電性樹脂を介して前記配線パターン上に前記半導体チップを載置する工程と、
前記半導体チップを前記配線パターンに固定するように、加圧かつ第１の所定温度に加熱して前記異方性導電性樹脂に分散されたはんだ粒子を溶融し、続いて前記第１の所定の温度より高い第２の所定温度に加熱して前記硬化前の異方性導電性樹脂を硬化させる工程と、
前記第１の絶縁板とは異なる第２の絶縁板中に、前記配線パターンに固定された前記半導体チップを埋め込むように、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する工程と
を具備することを特徴とする部品内蔵配線板の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体チップが、前記端子パッド上に導電性バンプがあらかじめ形設された半導体チップであることを特徴とする請求項８または９記載の部品内蔵配線板の製造方法。
【請求項１１】
前記導電性バンプが、その材料として、ＡｕまたはＣｕであることを特徴とする請求項１０記載の部品内蔵配線板の製造方法。
【請求項１２】
前記導電性バンプが、その材料としてはんだであり、該はんだが、その融点として前記はんだ粒子の融点より高いことを特徴とする請求項１０記載の部品内蔵配線板の製造方法。
【請求項１３】
前記配線パターン上に、はんだ粒子が分散された前記硬化前の異方性導電性樹脂を適用する前に、該配線パターンの表面上を粗化する工程をさらに具備することを特徴とする請求項８または９記載の部品内蔵配線板の製造方法。
【請求項１４】
前記配線パターンに前記半導体チップを固定したあと、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する前に、該配線パターンの表面上を粗化する工程をさらに具備することを特徴とする請求項８または９記載の部品内蔵配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁板中に部品が埋設、実装された部品内蔵配線板に係り、特に、半導体チップがフリップ接続により埋設、実装された部品内蔵配線板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップがフリップ接続により埋設、実装された部品内蔵配線板の例として、下記特開２００３−１９７８４９号公報に記載のものがある。半導体チップ（ベアチップ）をフリップ接続すればその実装で生じる厚さは最小限近くに節約され、よってフリップ接続は半導体素子を配線板中に内蔵する場合の有力な方法になる。
【０００３】
フリップ接続は、例えば、半導体チップ上に形成された端子パッド上にさらにＡｕバンプを形成し、これを接着剤（アンダーフィル樹脂）を介して配線板上に形成された配線パターンに圧接することでなすことができる。ここで考慮点は、Ａｕバンプと配線パターンとの低抵抗接続およびその接続信頼性の確保である。このため配線パターン表面には高い洗浄度が求められ、よく行われる方法として、配線パターンの表層にもＡｕめっき層を形成しておく。
【０００４】
一般には、配線板の主面上に半導体チップをフリップ接続する場合には、配線パターンのうち接続に供する部位のみを残してはんだレジストのような保護層を形成し、そのあと、接続に供する部位にＡｕめっき層を形成している。これにより、安価とは言えないＡｕめっきを最小限の面積に留めて施すことができる。
【０００５】
半導体チップを配線板中に埋設する場合であって、これをフリップ接続する場合には、上記のような主面上への半導体チップのフリップ接続とはいくつか事情が異なってくる。まず、はんだレジストが内層の絶縁層の一部になってしまうことの影響である。一般的に、はんだレジストと配線板で使用される絶縁板材料との密着性は、絶縁板材料同士のそれほどには強くない。そこで、内層としてのはんだレジストを省略した構成を採用すると、Ａｕめっきを広い面積で施す必要があり製造コストに影響する。Ａｕめっき層と絶縁板材料との接着性も強いとは言えず、この点でも課題が残る。
【特許文献１】特開２００３−１９７８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情を考慮してなされたもので、絶縁板中に半導体チップがフリップ接続で埋設、実装された部品内蔵配線板およびその製造方法において、フリップ接続の信頼性および配線板としての機能性を保全した上で、低コストで製造が可能な部品内蔵配線板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様である部品内蔵配線板は、第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層に対して積層状に位置する第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層に埋設された、端子パッドを有する半導体チップと、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とに挟まれて設けられた、前記半導体チップ用の実装用ランドを含む配線パターンと、前記半導体チップの前記端子パッドと前記配線パターンの前記実装用ランドとの間に挟設された、該端子パッドと該実装用ランドとを電気的に接続するはんだ材と、前記半導体チップと前記第１の絶縁層および前記配線パターンとの間に設けられた樹脂とを具備し、前記樹脂が、はんだ粒子が分散された異方性導電性樹脂であり、前記はんだ材が、前記樹脂中に分散された前記はんだ粒子の溶融により生じたはんだ材であることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、この部品内蔵配線板は、第１、第２の絶縁層に挟まれた内層の配線パターンに半導体チップをはんだ材を介して実装することで、半導体チップが配線板中に埋設される構造を有している。ここで、このはんだ材は、半導体チップの端子パッドと配線パターンの実装用ランドとの間に挟設されており、つまり半導体チップはフリップ接続の形態で実装用ランドに接続されている。また、このはんだ材は、半導体チップと第１の絶縁層および配線パターンとの間に設けられた樹脂の中に分散されたはんだ粒子の溶融によって構成されものである。
【０００９】
このような構造、構成によれば、はんだ材と半導体チップの端子パッド側との接続、およびはんだ材と配線パターンの実装用ランド側との接続がともに、金属間化合物の発現による接続となるのでこれら間の接続の信頼性は高い。すなわち、半導体チップの端子パッドや配線パターンの実装用ランドとして、それらの材料に、はんだが接続できるものを選択すればよく、配線パターン上に特にＡｕめっきを設けるなどには及ばない。したがって、この配線板は、フリップ接続の信頼性および配線板としての機能性を保全した上で、低コストで製造が可能になる。
【００１０】
また、本発明の別の態様である部品内蔵配線板の製造方法は、配線パターンを少なくとも片面に備えた第１の絶縁板の前記配線パターン上であって端子パッドを有する半導体チップがフリップ接続されるべき位置に、はんだ粒子が分散された硬化前の異方性導電性樹脂を適用する工程と、前記適用された硬化前の異方性導電性樹脂を介して前記配線パターン上に前記半導体チップを載置する工程と、前記半導体チップを前記配線パターンに固定するように、加圧かつ所定温度に加熱して前記異方性導電性樹脂に分散されたはんだ粒子を溶融しかつ前記硬化前の異方性導電性樹脂を硬化させる工程と、前記第１の絶縁板とは異なる第２の絶縁板中に、前記配線パターンに固定された前記半導体チップを埋め込むように、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する工程とを具備することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のさらに別の態様である部品内蔵配線板の製造方法は、配線パターンを少なくとも片面に備えた第１の絶縁板の前記配線パターン上であって端子パッドを有する半導体チップがフリップ接続されるべき位置に、はんだ粒子が分散された硬化前の異方性導電性樹脂を適用する工程と、前記適用された硬化前の異方性導電性樹脂を介して前記配線パターン上に前記半導体チップを載置する工程と、前記半導体チップを前記配線パターンに固定するように、加圧かつ第１の所定温度に加熱して前記異方性導電性樹脂に分散されたはんだ粒子を溶融し、続いて前記第１の所定の温度より高い第２の所定温度に加熱して前記硬化前の異方性導電性樹脂を硬化させる工程と、前記第１の絶縁板とは異なる第２の絶縁板中に、前記配線パターンに固定された前記半導体チップを埋め込むように、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する工程とを具備することを特徴とする。
【００１２】
これらの製造方法は、それぞれ、上記の部品内蔵配線板を製造するための方法の例である。前者の方法では、異方性導電性樹脂について、その中に分散されたはんだ粒子の溶融と樹脂の熱硬化とを所定温度で行うものであり、温度プロファイルの設定、管理がより容易で済む。後者の方法では、異方性導電性樹脂について、はんだ粒子の溶融をより低い第１の所定温度で行い、そのあとより高温である第２の所定温度において樹脂の熱硬化を行う。よって温度プロファイルの設定、管理が少し複雑化するが、はんだ粒子の溶融および樹脂の熱硬化の両者により適切な温度を設定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、絶縁板中に半導体チップがフリップ接続で埋設、実装された部品内蔵配線板およびその製造方法において、フリップ接続の信頼性および配線板としての機能性を保全した上で、低コストが実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施態様として、前記はんだ粒子が、Ｓｎを含有するはんだの粒子である、とすることができる。Ｓｎを含有するはんだは、溶融温度や金属間化合物の出現の容易さなどの機能面、およびコスト面で利点が多い。Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕなどの組成の鉛フリーはんだも利用できる。
【００１５】
また、実施態様として、前記配線パターンが、その材料としてＣｕを有する、とすることができる。配線パターンとしてＣｕはもっとも一般的でローコストである。はんだ材との接合も良好である。
【００１６】
また、実施態様として、前記配線パターンの前記第２の絶縁層側の表面が、粗化された面である、とすることができる。このような粗化は、配線パターンと第２の絶縁層との密着性の向上や、配線パターンとはんだ材との接合信頼性の向上をもたらし好ましい。
【００１７】
また、実施態様として、前記半導体チップの前記端子パッドと前記配線パターンの前記実装用ランドとの間であって前記はんだ材より該端子パッドの側に設けられた、該端子パッドと該実装用ランドとを電気的に接続する導電性バンプをさらに具備する、とすることができる。このような導電性バンプを設けることにより、半導体チップの端子パッドと配線パターンの実装用ランドとの電気的接続の信頼性を向上することができる。すなわち、バンプ状の導電材があることにより、実装用ランドに対する加圧力がより現われやすくなり、はんだ材による接合状態の確実な生成に寄与する。
【００１８】
また、実施態様として、前記導電性バンプが、その材料として、ＡｕまたはＣｕである、とすることができる。両者ともはんだ材との接合相性がよく好ましい。Ａｕであれば、例えば、金線をボンディングツールで半導体チップの端子パッド上に接続しその根元近くで切ることでスタッドバンプとして形成できる。また、Ａｕ、Ｃｕどちらでも、例えばめっきにより、半導体チップの端子パッド上に導電性バンプを形成することができる。
【００１９】
また、実施態様として、前記導電性バンプが、その材料としてはんだであり、該はんだが、その融点として前記はんだ粒子の融点より高い、とすることができる。導電性バンプとしてはんだを用いても、これとはんだ材との接合に適する。ここで導電性バンプのはんだの融点を、はんだ粒子の融点より高くすれば、はんだ粒子の溶融のみを発現させ導電性バンプたるはんだは溶融させないとすることが可能であり、ＡｕやＣｕによる導電性バンプと同様に扱うことができる。
【００２０】
また、製造方法としての実施態様として、前記半導体チップが、前記端子パッド上に導電性バンプがあらかじめ形設された半導体チップである、とすることができる。このような導電性バンプを設けることにより、半導体チップの端子パッドと配線パターンの実装用ランドとの電気的接続の信頼性を向上することができる。すなわち、バンプ状の導電材があることにより、実装用ランドに対する加圧力がより現われやすくなり、はんだ材による接合状態の確実な生成に寄与する。
【００２１】
また、製造方法としての実施態様として、前記導電性バンプが、その材料として、ＡｕまたはＣｕである、とすることができる。両者ともはんだ材との接合相性がよく好ましい。Ａｕであれば、例えば、金線をボンディングツールで半導体チップの端子パッド上に接続しその根元近くで切ることでスタッドバンプとして形成できる。また、Ａｕ、Ｃｕどちらでも、めっきにより、半導体チップの端子パッド上にバンプ状に形成することができる。
【００２２】
また、製造方法としての実施態様として、前記導電性バンプが、その材料としてはんだであり、該はんだが、その融点として前記はんだ粒子の融点より高い、とすることができる。導電性バンプとしてはんだを用いても、これとはんだ材との接合に適する。ここで導電性バンプのはんだの融点を、はんだ粒子の融点より高くすれば、はんだ粒子の溶融のみを発現させ導電性バンプたるはんだは溶融させないとすることが可能であり、ＡｕやＣｕによる導電性バンプと同様に扱うことができる。
【００２３】
また、製造方法としての実施態様として、前記配線パターン上に、はんだ粒子が分散された前記硬化前の異方性導電性樹脂を適用する前に、該配線パターンの表面上を粗化する工程をさらに具備する、とすることができる。このような粗化は、配線パターンと第２の絶縁層との密着性の向上、および配線パターンとはんだ材との接合信頼性の向上をもたらし好ましい。
【００２４】
また、製造方法としての実施態様として、前記配線パターンに前記半導体チップを固定したあと、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する前に、該配線パターンの表面上を粗化する工程をさらに具備する、とすることができる。このような粗化は、配線パターンと第２の絶縁層との密着性の向上をもたらし好ましい。
【００２５】
以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図である。図１に示すように、この部品内蔵配線板は、絶縁層１１（第１の絶縁層）、同１２、同１３、同１４、同１５（１２、１３、１４、１５で第２の絶縁層）、配線層（配線パターン）２１、同２２、同２３、同２４、同２５、同２６（＝合計６層）、層間接続体３１、同３２、同３４、同３５、スルーホール導電体３３、半導体チップ４１、導電性バンプ４２、異方性導電性樹脂５１を有する。
【００２６】
半導体チップ４１は、フリップ接続により導電性バンプ４２を介して内層の配線層２２に電気的、機械的に接続されている。この接続のため、半導体チップ４１が有する端子パッド（不図示）上にあらかじめ導電性バンプ４２が形設され、この導電性バンプ４２に位置を合わせて配線層２２には内蔵部品実装用ランドがパターン形成されている。導電性バンプ４２は、材質として例えばＡｕであり、あらかじめ端子パッド上にスタッド状に形成されたものである。半導体チップ４１と配線層２２および絶縁層１１との間は、フリップ接続部分の機械的および化学的な保護のため樹脂が満たされているが、この実施形態ではこの樹脂として異方性導電性樹脂５１が用いられる。
【００２７】
ここで、半導体チップ４１と配線層２２との接続部分の微細な構造について図２を参照して説明する。図２は、図１に示した部品内蔵配線板における半導体チップ４１と配線層２２との接続部分をやや詳細にかつ模式的に示す断面構造図である。図２において、図１中に示した構成と同一のものには同一符号を付してある。図２に示すように、半導体チップ４１が有する端子バッド４１ａ上には導電性バンプ４２が形設されており、導電性バンプ４２と配線層２２とは、異方性導電性樹脂５１中に分散されたはんだ粒子５１ｂを由来とするはんだ材５５ｂｂにより電気的に接続されている。
【００２８】
すなわち、異方性導電性樹脂５１は、樹脂部分５１ａ中にはんだ粒子５１ｂが分散された構成を有しているが、導電性バンプ４２と配線層２２に挟まれた部位では、はんだ粒子５１ｂがつぶされるような力を受けつつ溶かされてはんだ材５１ｂｂに変化している。はんだ材５１ｂｂは、その組成により、導電性バンプ４２とも配線層２２とも金属間化合物を生成しやすい材料からなっている。例えば、はんだ材５１ｂｂにはＳｎを含有するはんだを用い、導電性バンプ４２がＡｕ、配線層２２がＣｕであるとすると、はんだ材５１ｂｂと導電性バンプ４２との接合部位にはＡｕ−Ｓｎの金属間化合物が、はんだ材５１ｂｂと配線層２２との接合部位にはＣｕ−Ｓｎの金属間化合物がそれぞれ生成している。
【００２９】
このような金属間化合物が生成されることで、はんだ材５１ｂｂを介する導電性バンプ４２と配線層２２との電気的な接続は、金属部材間の単なる接触の場合より信頼性が顕著に高くなる。また、当然ながら、異方性導電性樹脂５１の樹脂部分５１ａは、半導体チップ４１と配線層２２および絶縁層１１との間を機械的に接着するアンダーフィル樹脂として機能しており、この点からも接続の信頼性を向上している。
【００３０】
図１に戻り部品内蔵配線板としてのほかの構造について述べると、外側の配線層２１、２６とは別の配線層２２、２３、２４、２５はそれぞれ内層の配線層であり、順に、配線層２１と配線層２２の間に絶縁層１１が、配線層２２と配線層２３の間に絶縁層１２が、配線層２３と配線層２４との間に絶縁層１３が、配線層２４と配線層２５との間に絶縁層１４が、配線層２５と配線層２６との間に絶縁層１５が、それぞれ位置しこれらの配線層２１〜２６を隔てている。各配線層２１〜２６は、例えばそれぞれ厚さ１８μｍの金属（銅）箔からなっている。
【００３１】
各絶縁層１１〜１５は、絶縁層１３を除き例えばそれぞれ厚さ１００μｍ、絶縁層１３のみ例えば厚さ３００μｍで、それぞれ例えばガラスエポキシ樹脂からなるリジッドな素材である。特に絶縁層１３は、内蔵された半導体チップ４１に相当する位置部分が開口部となっており、半導体チップ４１を内蔵するための空間を提供する。絶縁層１２、１４は、内蔵された半導体チップ４１のための絶縁層１３の上記開口部および絶縁層１３のスルーホール導電体３３内部の空間を埋めるように変形進入しており内部に空隙となる空間は存在しない。
【００３２】
配線層２１と配線層２２とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１１を貫通する層間接続体３１により導通し得る。同様に、配線層２２と配線層２３とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１２を貫通する層間接続体３２により導通し得る。配線層２３と配線層２４とは、絶縁層１３を貫通して設けられたスルーホール導電体３３により導通し得る。配線層２４と配線層２５とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１４を貫通する層間絶縁体３４により導通し得る。配線層２５と配線層２６とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１５を貫通する層間接続体３５により導通し得る。
【００３３】
層間接続体３１、３２、３４、３５は、それぞれ、導電性組成物のスクリーン印刷により形成される導電性バンプを由来とするものであり、その製造工程に依拠して軸方向（図１の図示で上下の積層方向）に径が変化している。その直径は、太い側で例えば２００μｍである。
【００３４】
以上のように、この実施形態に係る部品内蔵配線板は、はんだ材５１ｂｂと半導体チップ４１の端子パッド４１ａ側（ここでは導電性バンプ４２）との接続、およびはんだ材５１ｂｂと配線パターン２２の実装用ランド側との接続がともに、金属間化合物の発現による接続となるのでこれら間の接続の信頼性は高い。すなわち、半導体チップ４１の端子パッド４１ａや配線パターン２２の実装用ランドとして、それらの材料に、はんだが接続できるものを選択すればよく、配線パターン２２上に特にＡｕめっきを設けるなどには及ばない。したがって、この配線板は、フリップ接続の信頼性および配線板としての機能性を保全した上で、低コストで製造が可能になる。
【００３５】
なお、以上では、半導体チップ４１の端子パッド４１ａ上に導電性バンプ４２を形設した場合を説明しているが、導電性バンプ４２を形設せずに端子パッド４１ａを直にはんだ材５１ｂｂを介して配線層２２に接続する形態も考えられる。その場合には、端子パッド４１ａの少なくとも表層には、はんだ材５１ｂｂが接続できる材料の層を設ける。導電性バンプ４２を設けなくても、配線層２２による実装用ランドが絶縁層１１上に突設されているので、実装用ランドと端子パッド４１ａとの間にはんだ粒子５１ａを挟みつつこれをはんだ材５１ｂｂに変化させることに支障は少ない。
【００３６】
次に、図３は、図１に示した部品内蔵配線板における半導体チップ４１と配線層２２との接続部分の別の例をやや詳細にかつ模式的に示す断面構造図である。図３において、すでに説明した図中に示した構成要素と同じものには同一符号を付している。その部分の説明は省略する。この例では、はんだである導電性バンプ４２Ａを、図２における導電性バンプ４２の代わりに設ける。この場合にも、はんだ材５１ｂｂによる導電性バンプ４２Ａと配線層２２との電気的な接続が、金属部材間の単なる接触の場合より信頼性が顕著に高くなる点は同様である。
【００３７】
はんだバンプ４２Ａと異方性導電性樹脂５１中のはんだ粒子５１ｂとにおける、それらの融点の好ましい関係について図４を参照して以下説明する。図４は、図３中に示したはんだバンプ４２Ａ、はんだ粒子５１ｂの具体的な組成例を示す表である。
【００３８】
はんだバンプ４２Ａの材料およびはんだ粒子５１ｂの材料は、図４に示すように種々採用し得るが、はんだバンプ４２Ａの融点が、はんだ粒子５１ｂのそれより高くなるようにそれらの材料を選ぶ。より具体的には、例えば、はんだバンプ４２ＡがＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２１７℃）ではんだ粒子５１ｂがＳｎ−５８Ｂｉ（融点１３９℃）である場合や、はんだバンプ４２ＡがＰｂ−１０Ｓｎ（融点２７５℃）ではんだ粒子５１ｂがＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２１７℃）である場合が挙げられる。
【００３９】
このように材料を選択し、半導体チップ４１をフリップ接続する時点においては、はんだバンプ４２Ａは溶融させず、はんだ粒子５１ｂのみを溶融するような温度（かつ樹脂部分５１ａを硬化する温度）で実装を行う。これにより、はんだバンプ４２Ａが例えばＡｕの導電性バンプ４２（図１、図２参照）である場合と同じように、はんだ材５１ｂｂが生成されることによるフリップ接続となる。
【００４０】
次に、図１に示した部品内蔵配線板の製造工程を図５ないし図７を参照して説明する。図５ないし図７は、それぞれ、図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図である。これらの図において図１中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。
【００４１】
図５から説明する。図５は、図１中に示した各構成のうち絶縁層１１を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図５（ａ）に示すように、厚さ例えば１８μｍの金属箔（電解銅箔）２２Ａ上に例えばスクリーン印刷により、層間接続体３１となるペースト状の導電性組成物をほぼ円錐形のバンプ状（底面径例えば２００μｍ、高さ例えば１６０μｍ）に形成する。この導電性組成物は、ペースト状の樹脂中に銀、金、銅などの金属微細粒または炭素微細粒を分散させたものである。説明の都合で金属箔２２Ａの下面に印刷しているが上面でもよい（以下の各図も同じである）。層間接続体３１の印刷後これを乾燥させて硬化させる。
【００４２】
次に、図５（ｂ）に示すように、金属箔２２Ａ上に厚さ例えば公称１００μｍのＦＲ−４のプリプレグ１１Ａを積層して層間接続体３１を貫通させ、その頭部が露出するようにする。露出に際してあるいはその後その先端を塑性変形でつぶしてもよい（いずれにしても層間接続体３１の形状は、積層方向に一致する軸を有しその軸方向に径が変化する形状である。）。続いて、図５（ｃ）に示すように、プリプレグ３１Ａ上に金属箔（電解銅箔）２１Ａを積層配置して加圧・加熱し全体を一体化する。このとき、金属箔２１Ａは層間接続体３１と電気的導通状態となり、プリプレグ１１Ａは完全に硬化して絶縁層１１になる。
【００４３】
次に、図５（ｄ）に示すように、片側の金属箔２２Ａに例えば周知のフォトリソグラフィによるパターニングを施し、これを、実装用ランドを含む配線層２２に加工する。そして、図５（ｅ）に示すように、半導体チップ４１が実装されるべき絶縁層１１上の位置に例えばディスペンサを用いて硬化前ペースト状（またはシート状でもよい）の異方性導電性樹脂５１Ａを適用する。さらに、図５（ｆ）に示すように、導電性バンプ４２を伴った半導体チップ４１を例えばフリップチップボンダを用いて、配線層２２の実装用ランドに位置合わせて圧接する。
【００４４】
圧接の後、異方性導電性樹脂５１Ａ中のはんだ粒子５１ｂ（図２参照）を溶融し、かつ異方性導電性樹脂５１Ａ中の樹脂部分５１ａ（図２参照）を硬化するため、加熱工程を行う。以上により、はんだ粒子５１ｂを由来とするはんだ材５１ｂｂ（図２参照）を介して半導体チップ４１が配線層２２の実装用ランド上に接続、固定され、かつ半導体チップ４１と配線層２２および絶縁層１１との間に異方性導電性樹脂５１Ａが満たされた状態の配線板素材１が得られる。この配線板素材１を用いる後の工程については図７で後述する。
【００４５】
以上の工程について補足する。硬化前ペースト状の異方性導電性樹脂５１Ａとして、ここでは、例えば硬化温度２４０℃の例えばエポキシ変性ポリイミド樹脂たる樹脂部分５１ａ（図２を参照）中に、例えば、はんだ粒子５１ｂ（図２を参照）たるＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２１７℃）の組成の粒子が分散されたものを用いることができる。ちなみに、硬化前の異方性導電性樹脂５１Ａには、はんだ粒子５１ｂを加熱、溶解させたときにこれを活性化させる性質を有するフラックス成分を含ませておいてもよい。このような異方性導電性樹脂５１Ａを用いれば、フラックスを適用する工程を別途行う必要がなくなり、生産性を向上させる上で好ましい。
【００４６】
加熱工程では、異方性導電性樹脂５１Ａ中のはんだ粒子５１ｂ（図２参照）を溶融し、かつ異方性導電性樹脂５１Ａ中の樹脂部分５１ａ（図２参照）を硬化するための温度として、例えば２５０℃程度の加熱温度に設定する。より具体的に、この加熱工程の温度プロファイルは、例えば図８に示すように設定することができる。図８は、図５（ｆ）に示す実装工程における温度プロファイルの例を示すグラフである。このような温度プロファイルは、本質的に１段階の加熱で達成され、その管理が比較的容易で済む。
【００４７】
また、この加熱工程では、図８に示した温度プロファイルに代えて図９に示す温度プロファイルを採用することもできる。すなわち、樹脂部分５１ａ（図２を参照）の硬化がされずに異方性導電性樹脂５１Ａ中のはんだ粒子５１ｂ（図２参照）を溶融させるための加熱をまず、２２５℃程度で行い、これに続いて多少加熱温度を上昇させて（例えば２５０℃）、樹脂部分５１ａを熱硬化させる。
【００４８】
このような２段階の加熱工程での温度プロファイルは例えば図９に示すように設定することができる。図９は、図５（ｆ）に示す実装工程における温度プロファイルの別の例を示すグラフである。図９に示すように、この場合、徐々に加熱して２２５℃程度に達したときに一旦この温度を数十秒間保つ。その後温度を２５０℃に上げてこの温度状態を数十秒間保つ。このように２段階の温度保持を行う場合は、温度プロファイルの管理が少し複雑化するが、はんだ粒子５１ｂの溶融および樹脂部分５１ａの熱硬化の両者に、より適切な温度を設定することができる。
【００４９】
次に、図５（ｆ）に関連して、半導体チップ４１に導電性バンプ４２をあらかじめ形設しておく方法について補足する。導電性バンプ４２が材質としてＡｕであり、あらかじめ端子パッド４１ａ（図２を参照）上にスタッド状に形成する場合であれば、例えば、金線をボンディングツールで半導体チップ４１の端子パッド４１ａ上に接続しこれをその根元近くで切ることでスタッド状に形成できる。または、これとまったく異なる方法として、めっきにより端子パッド４１ａ上にＡｕやＣｕのバンプとして形成することも可能である。
【００５０】
なお、図２に示した態様のように、導電性バンプとしてはんだバンプ４２Ａを半導体チップ４１に形設しておくには、例えば、半導体素子パッケージのひとつであるＢＧＡパッケージで用いられているようなはんだボール取り付けの技術を流用することができる。
【００５１】
次に、図６を参照して説明する。図６は、図１中に示した各構成のうち絶縁層１３および同１２を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図６（ａ）に示すように、両面に例えば厚さ１８μｍの金属箔（電解銅箔）２３Ａ、２４Ａが積層された例えば厚さ３００μｍのＦＲ−４の絶縁層１３を用意し、その所定位置にスルーホール導電体を形成するための貫通孔７２をあけ、かつ内蔵する半導体チップ４１に相当する部分に開口部７１を形成する。
【００５２】
次に、無電解めっきおよび電解めっきを行い、図６（ｂ）に示すように、貫通孔７２の内壁にスルーホール導電体３３を形成する。このとき開口部７１の内壁にも導電体が形成される。さらに、図６（ｃ）に示すように、金属箔２３Ａ、２４Ａを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングして配線層２３、２４を形成する。配線層２３、２４のパターニング形成により、開口部７１の内壁に形成された導電体も除去される。
【００５３】
次に、図６（ｄ）に示すように、配線層２３上の所定の位置に層間接続体３２となる導電性バンプ（底面径例えば２００μｍ、高さ例えば１６０μｍ）をペースト状導電性組成物のスクリーン印刷により形成する。続いて、図５（ｅ）に示すように、絶縁層１２とすべきＦＲ−４のプリプレグ１２Ａ（公称厚さ例えば１００μｍ）を配線層２３側にプレス機を用い積層する。プリプレグ１２Ａには、絶縁層１３と同様の、内蔵する半導体チップ４１に相当する部分の開口部をあらかじめ設けておく。
【００５４】
この積層工程では、層間接続体３２の頭部をプリプレグ１２Ａに貫通させる。なお、図６（ｅ）における層間接続体３２の頭部の破線は、この段階でその頭部を塑性変形させてつぶしておく場合と塑性変形させない場合の両者あり得ることを示す。この工程により、配線層２３はプリプレグ１２Ａ側に沈み込んで位置する。以上により得られた配線板素材を配線板素材２とする。
【００５５】
なお、以上の図６に示した工程は、以下のような手順とすることも可能である。図６（ａ）の段階では、貫通孔７２のみ形成し内蔵部品用の開口部７１を形成せずに続く図６（ｂ）から図６（ｄ）までの工程を行う。次に、図６（ｅ）に相当する工程として、プリプレグ１２Ａ（開口のないもの）の積層を行う。そして、絶縁層１３およびプリプレグ１２Ａに部品内蔵用の開口部を同時に形成する、という工程である。
【００５６】
次に、図７を参照して説明する。図７は、上記で得られた配線板素材１、２などを積層する配置関係を示す図である。
【００５７】
図７において、図示上側の配線板素材３は、下側の配線板素材１と同様な工程を適用し、かつそのあと層間接続体３４およびプリプレグ１４Ａを図示中間の配線板素材２における層間接続体３２およびプリプレグ１２Ａと同様にして形成し得られたものである。ただし、部品（半導体チップ４１）およびこれを接続するための部位（実装用ランド）のない構成であり、さらにプリプレグ１４Ａには半導体チップ４１用の開口部も設けない。そのほかは、金属箔（電解銅箔）２６Ａ、絶縁層１５、層間接続体３５、配線層２５、プリプレグ１４Ａ、層間接続体３４とも、それぞれ配線板素材１の金属箔２１Ａ、絶縁層１１、層間接続体３１、配線層２２、配線板素材２のプリプレグ１２Ａ、層間接続体３２と同じである。
【００５８】
図７に示すような配置で各配線板素材１、２、３を積層配置してプレス機で加圧・加熱する。これにより、プリプレグ１２Ａ、１４Ａが完全に硬化し全体が積層・一体化する。このとき、加熱により得られるプリプレグ１２Ａ、１４Ａの流動性により、半導体チップ４１の周りの空間およびスルーホール導電体３３内部の空間にはプリプレグ１２Ａ、１４Ａが変形進入し空隙は発生しない。また、配線層２２、２４は、層間接続体３２、３４にそれぞれ電気的に接続される。
【００５９】
図５に示す積層工程の後、上下両面の金属箔２６Ａ、２１Ａを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングし、さらにはんだレジスト６１、６２の層を形成することにより、図１に示したような部品内蔵配線板を得ることができる。
【００６０】
変形例として、中間の絶縁層１３に設けられたスルーホール導電体３３については、層間接続体３１や同３２と同様なものとする構成も当然ながらあり得る。また、外側の配線層２１、２６は、最後の積層工程のあとにパターニングして得る以外に、各配線板素材１、３の段階で（例えば図５（ｄ）の段階で）形成するようにしてもよい。
【００６１】
また、図７に示した積層工程において、配線板素材１、２については、プリプレグ１２Ａおよび層間接続体３２の部分を配線板素材２の側ではなく配線板素材１の側に設けておくようにしてもよい。すなわち、層間接続体３２の形成およびプリプレグ１２Ａの積層を、配線板素材１の配線層２２上（絶縁層１１上）であらかじめ行うようにする。この場合、実装された半導体チップ４１が、一見、層間接続体３２をスクリーン印刷で形成するときに干渉要因となるように見えるが、半導体チップ４１として十分薄い部品の場合は実際上干渉要因とはならない。プリプレグ１２Ａの積層工程のときには、半導体チップ４１の厚さを吸収できるクッション材を介在させて加圧・加熱すれば面内方向均一にプリプレグ１２Ａを積層できる。
【００６２】
次に、図５に示した製造過程の変形例について説明する。まず、図１０は、図５（ｄ）ないし図５（ｆ）に示した工程に代えて採用可能な工程（図１０（ｄ１）ないし図１０（ｆ１））を示す一部工程図である。図１０において、図５（ｄ）ないし図５（ｆ）中に示した構成要素と同一のものには同一符号を付してある。その部分の説明は省略する。この例では、導電性バンプ４２との接続に供せられる部分を含めて配線層２２の絶縁層１２側の表面を、表面粗さが適度に大きくなるように粗化表面２２ａへ加工処理しておく。粗化表面２２ａを設けることで、配線層２２の新生面が露出し導電性バンプ４２とのはんだ材５１ｂｂを介した電気的接続の信頼性を一層高めることができる。
【００６３】
加えてこの場合、配線板素材１Ａを用いることによる、図７に示した積層工程において、粗化表面２２ａにより、絶縁層１２と配線層２２との密着性が向上する意味でも好ましい。すなわち、剥離などの信頼性劣化要因を抑制できる。粗化表面２２ａの形成には、具体的に、例えば、黒化還元処理やマイクロエッチング処理を採用することができる。マイクロエッチング処理としては、例えば、ＣＺ処理（メック社商品名）やボンドフィルム処理（アトテック社商品名）がある。
【００６４】
次に、図１１は、図５（ｆ）に示した工程に代えて採用可能な工程（図１１（ｆ２））を示す一部工程図である。図１１において、図５（ｆ）中に示した構成要素と同一のものには同一符号を付してある。その部分の説明は省略する。この例では、導電性バンプ４２との接続に供せられる部分を除いて配線層２２の絶縁層１２側の表面を、表面粗さが適度に大きくなるように粗化表面２２ａへ加工処理する。この処理は半導体チップ４１のフリップ接続の後に行うことができる。この変形例の場合、配線板１ＡＡを用いることによる、図７に示した積層工程において、粗化表面２２ａにより、絶縁層１２と配線層２２との密着性が向上する意味で好ましい。すなわち、剥離などの信頼性劣化要因を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図。
【図２】図１に示した部品内蔵配線板における半導体チップ４１と配線層２２との接続部分をやや詳細にかつ模式的に示す断面構造図。
【図３】図１に示した部品内蔵配線板における半導体チップ４１と配線層２２との接続部分の別の例をやや詳細にかつ模式的に示す断面構造図。
【図４】図３中に示したはんだバンプ４２Ａ、はんだ粒子５１ｂの具体的な組成例を示す表。
【図５】図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図。
【図６】図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の別の一部を模式的断面で示す工程図。
【図７】図１に示した部品内蔵配線板の製造過程のさらに別の一部を模式的断面で示す工程図。
【図８】図５（ｆ）に示す実装工程における温度プロファイルの例を示すグラフ。
【図９】図５（ｆ）に示す実装工程における温度プロファイルの別の例を示すグラフ。
【図１０】図５（ｄ）ないし図５（ｆ）に示した工程に代えて採用可能な工程を示す一部工程図。
【図１１】図５（ｆ）に示した工程に代えて採用可能な工程を示す一部工程図。
【符号の説明】
【００６６】
１，１Ａ，１ＡＡ…配線板素材、２…配線板素材、３…配線板素材、１１…絶縁層、１１Ａ…プリプレグ、１２…絶縁層、１２Ａ…プリプレグ、１３…絶縁層、１４…絶縁層、１４Ａ…プリプレグ、１５…絶縁層、２１…配線層（配線パターン）、２１Ａ…金属箔（銅箔）、２２…配線層（配線パターン）、２２ａ…粗化表面、２２Ａ…金属箔（銅箔）、２３…配線層（配線パターン）、２３Ａ…金属箔（銅箔）、２４…配線層（配線パターン）、２４Ａ…金属箔（銅箔）、２５…配線層（配線パターン）、２６…配線層（配線パターン）、２６Ａ…金属箔（銅箔）、３１，３２，３４，３５…層間接続体（導電性組成物印刷による導電性バンプ）、３３…スルーホール導電体、４１…半導体チップ、４１ａ…端子パッド、４２…導電性バンプ（Ａｕスタッドバンプ）、４２Ａ…導電性バンプ（はんだバンプ）、５１…異方性導電性樹脂、５１ａ…樹脂部分、５１ｂ…はんだ粒子、５１ｂｂ…はんだ材、５１Ａ…異方性導電性樹脂（硬化前）、６１，６２…はんだレジスト、７１…部品用開口部、７２…貫通孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2010062339.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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