(57)【要約】【課題】発熱素子を備える電子部品が搭載される多層基板において、電子部品の放熱性を向上する。【解決手段】表層配線６１〜６６のうち発熱素子を備える電子部品１２１が搭載されるランド６１の膜厚を、表層配線６１〜６６における他の配線６２〜６６の膜厚よりも厚くする。これによれば、ランド６１の熱容量が他の配線６２〜６６の熱容量よりも大きくなり、ランド６１に電子部品１２１を搭載した際に、電子部品１２１の放熱性を向上できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面（２０ａ）を有するコア層（２０）と、
前記コア層の表面に形成された内層配線（５１）と、
前記コア層の表面に前記内層配線を覆う状態で配置されたビルドアップ層（３０）と、
前記ビルドアップ層のうち前記コア層と反対側の一面（３０ａ）に形成された表層配線（６１〜６６）と、を備え、
前記表層配線のうち発熱素子を備える電子部品（１２１）が搭載されるランド（６１）は、前記表層配線における他の配線（６２〜６６）よりも膜厚が厚くされていることを特徴とする多層基板。
【請求項２】
前記ランドは、前記表層配線における他の配線と膜厚が等しくされた金属膜（６１ａ）と、前記金属膜上に形成された金属メッキ（６１ｂ）とを有していることを特徴とする請求項１に記載の多層基板。
【請求項３】
請求項１または２に記載の多層基板と、
前記ランドに搭載された前記電子部品と、を備えることを特徴とする電子装置。
【請求項４】
前記電子部品を封止するモールド樹脂（１５０）を備え、
前記ランドは、前記表層配線における他の配線よりも前記ビルドアップ層の前記一面からの厚さが厚くされていることを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
【請求項５】
前記モールド樹脂には、前記電子部品の直上に位置する部分に凹部（１５０ａ）が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電子装置。
【請求項６】
前記凹部は、底面が前記電子部品の平面形状より大きくされていることを特徴とする請求項５に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品が搭載されるランドを有する多層基板およびこれを用いた電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の電子装置として、次のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この電子装置では、基板の一面に、ランドおよび外部回路等と電気的に接続される表面パターンが形成されている。なら、ランドおよび表面パターンは、金属膜等がパターニングされて構成され、互いの膜厚が等しくされている。そして、ランド上にはんだ等を介してパワー素子や制御素子等の電子部品が搭載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２２５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記電子装置において、発熱素子を備える電子部品がランドに搭載される場合には、電子部品の動作不良を抑制するため、電子部品の放熱性を向上させたいという要望がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、発熱素子を備える電子部品が搭載される多層基板およびこれを用いた電子装置において、電子部品の放熱性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、表面（２０ａ）を有するコア層（２０）と、コア層の表面に形成された内層配線（５１）と、コア層の表面に内層配線を覆う状態で配置されたビルドアップ層（３０）と、ビルドアップ層のうちコア層と反対側の一面（３０ａ）に形成された表層配線（６１〜６６）とを備え、以下の点を特徴としている。
【０００７】
すなわち、表層配線のうち発熱素子を備える電子部品（１２１）が搭載されるランド（６１）は、表層配線における他の配線（６２〜６６）よりも膜厚が厚くされていることを特徴としている。
【０００８】
このような多層基板では、ランドの熱容量が表層配線における他の配線の熱容量よりも大きくなる。このため、ランドに発熱素子を備える電子部品が搭載された場合、電子部品からランドへの放熱性を向上できる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の多層基板と、ランドに搭載された電子部品とを備える電子装置であることを特徴としている。
【００１０】
この場合、請求項４に記載の発明のように、電子部品を封止するモールド樹脂（１５０）を備え、ランドは、表層配線における他の配線よりもビルドアップ層の一面からの厚さが厚くされているものとすることができる。
【００１１】
これによれば、モールド樹脂を備える電子装置において、電子部品とモールド樹脂の外周面との間隔を短くでき、電子部品に発生した熱をモールド樹脂を介して当該モールド樹脂の外部へ放熱し易くできる。つまり、電子部品の放熱性を向上できる。
【００１２】
そして、請求項５に記載の発明では、モールド樹脂には、電子部品の直上に位置する部分に凹部（１５０ａ）が形成されているものとすることができる。これによれば、さらに電子部品に発生した熱をモールド樹脂の外部へ放熱し易くでき、さらに電子部品の放熱性を向上できる。
【００１３】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態における電子装置の断面図である。
【図２】図１中の領域Ａの拡大図である。
【図３】図１に示す多層基板の製造工程を示す断面図である。
【図４】図３に続く多層基板の製造工程を示す断面図である。
【図５】図４に続く多層基板の製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態における電子装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。なお、本実施形態の電子装置は、例えば、自動車等の車両に搭載され、車両用の各種電子装置を駆動するために適用されると好適である。
【００１７】
図１に示されるように、電子装置は、一面１０ａおよび他面１０ｂを有する多層基板１０と、多層基板１０の一面１０ａ上に搭載された電子部品１２１〜１２３と、を備えている。そして、多層基板１０の一面１０ａ側を電子部品１２１〜１２３と共にモールド樹脂１５０で封止することにより、電子装置が構成されている。
【００１８】
多層基板１０は、絶縁樹脂層としてのコア層２０と、コア層２０の表面２０ａに配置された表面２０ａ側のビルドアップ層３０と、コア層２０の裏面２０ｂ側に配置された裏面２０ｂ側のビルドアップ層４０とを備える積層基板である。
【００１９】
なお、コア層２０およびビルドアップ層３０、４０は、ガラスクロスの両面を樹脂で封止してなるプリプレグ等で構成され、プリプレグの樹脂としては、エポキシ樹脂等が挙げられる。また、プレプレグの樹脂には、必要に応じて、アルミナやシリカ等の電気絶縁性かつ放熱性に優れたフィラーが含有されていてもよい。
【００２０】
そして、コア層２０とビルドアップ層３０との界面には、パターニングされた表面側内層配線５１（以下では、単に内層配線５１という）が形成されている。同様に、コア層２０とビルドアップ層４０との界面には、パターニングされた裏面側内層配線５２（以下では、単に内層配線５２という）が形成されている。
【００２１】
また、ビルドアップ層３０の表面３０ａには、パターニングされた表面側表層配線６１〜６６（以下では、単に表層配線６１〜６６という）が形成されている。本実施形態では、表層配線６１〜６６は、電子部品１２１〜１２３が搭載される搭載用のランド６１〜６３、電子部品１２１、１２２とボンディングワイヤ１４１、１４２を介して電気的に接続されるボンディング用のランド６４、６５、外部回路と電気的に接続される表面パターン６６とされている。なお、本実施形態では、ランド６２〜６５および表面パターン６６が本発明の表層配線のうちの他の配線に相当している。
【００２２】
同様に、ビルドアップ層４０の表面４０ａには、パターニングされた裏面側表層配線７１、７２（以下では、単に表層配線７１、７２という）が形成されている。本実施形態では、表層配線７１、７２は、後述するフィルドビアを介して内層配線５２と接続される裏面パターン７１、放熱用のヒートシンクが備えられるヒートシンク用パターン７２（以下では、単にＨＳ用パターン７２という）とされている。
【００２３】
なお、ビルドアップ層３０の表面３０ａとは、ビルドアップ層３０のうちコア層２０と反対側の一面のことであり、多層基板１０の一面１０ａとなる面のことである。また、ビルドアップ層４０の表面４０ａとは、ビルドアップ層４０のうちコア層２０と反対側の一面のことであり、多層基板１０の他面１０ｂとなる面のことである。そして、内層配線５１、５２、表層配線６１〜６６、表層配線７１、７２は、具体的には後述するが、銅等の金属箔や金属メッキが適宜積層されて構成されている。
【００２４】
内層配線５１と内層配線５２とは、コア層２０を貫通して設けられた貫通ビア８１を介して電気的および熱的に接続されている。具体的には、貫通ビア８１は、コア層２０を厚さ方向に貫通する貫通孔８１ａの壁面に銅等の貫通電極８１ｂが形成され、貫通孔８１ａの内部に充填材８１ｃが充填されて構成されている。
【００２５】
また、内層配線５１と表層配線６１〜６６、および内層配線５２と表層配線７１、７２とは、適宜各ビルドアップ層３０、４０を厚さ方向に貫通して設けられたフィルドビア９１、１０１を介して電気的および熱的に接続されている。具体的には、フィルドビア９１、１０１は、各ビルドアップ層３０、４０を厚さ方向に貫通する貫通孔９１ａ、１０１ａが銅等の貫通電極９１ｂ、１０１ｂにて充填された構成とされている。
【００２６】
なお、充填材８１ｃは、樹脂、セラミック、金属等が用いられるが、本実施形態では、エポキシ樹脂とされている。また、貫通電極８１ｂ、９１ｂ、１０１ｂは、銅等の金属メッキにて構成されている。
【００２７】
そして、各ビルドアップ層３０、４０の表面３０ａ、４０ａには、表面パターン６６および裏面パターン７１を覆うソルダーレジスト１１０が形成されている。なお、表面パターン６６を覆うソルダーレジスト１１０には、図１とは別断面において、表面パターン６６のうち外部回路と接続される部分を露出させる開口部が形成されている。
【００２８】
電子部品１２１〜１２３は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等の発熱素子を備えるパワー素子１２１、マイコン等の制御素子１２２、チップコンデンサや抵抗等の受動素子１２３である。そして、各電子部品１２１〜１２３は、はんだ１３０を介してランド６１〜６３上に搭載されてランド６１〜６３と電気的、機械的に接続されている。また、パワー素子１２１および制御素子１２２は、周囲に形成されているランド６４、６５ともアルミニウムや金等のボンディングワイヤ１４１、１４２を介して電気的に接続されている。
【００２９】
なお、ここでは、電子部品１２１としてパワー素子１２１を例に挙げて説明したが、電子部品１２１は発熱素子を備えるものであればパワー素子１２１に限定されるものではない。同様に、電子部品１２２、１２３３として、制御素子１２２、受動素子１２３を例に挙げて説明したが、電子部品１２２、１２３はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
モールド樹脂１５０は、ランド６１〜６５および電子部品１２１〜１２３を封止するものであり、エポキシ樹脂等の一般的なモールド材料が金型を用いたトランスファーモールド法やコンプレッションモールド法等により形成されたものである。
【００３１】
なお、本実施形態では、モールド樹脂１５０は、多層基板１０の一面１０ａのみに形成されている。つまり、本実施形態の電子装置は、いわゆるハーフモールド構造とされている。また、多層基板１０の他面１０ｂ側には、特に図示していないが、ＨＳ用パターン７２に放熱グリス等を介してヒートシンクが備えられている。
【００３２】
以上が本実施形態における電子装置の基本的な構成である。次に、本実施形態の特徴点であるランド６１の構造について説明する。
【００３３】
図１に示されるように、ランド６１は、発熱素子を備えるパワー素子１２１が搭載されるものであり、ランド６２〜６５および表面パターン６６よりビルドアップ層３０の表面３０ａからの高さが高くされて膜厚が厚くされている。具体的には、ランド６１は、図２に示されるように、金属膜６１ａ上に金属メッキ６１ｂが形成されて構成されている。
【００３４】
次に、上記電子装置の製造方法について図３〜図５を参照しつつ説明する。なお、図３〜図５は、多層基板１０のうちパワー素子１２１が搭載される部分近傍の断面図である。
【００３５】
まず、図３（ａ）に示されるように、コア層２０の表面２０ａおよび裏面２０ｂに銅箔等の金属箔１６１、１６２が配置されたものを用意する。そして、図３（ｂ）に示されるように、ドリル等によって金属箔１６１、コア層２０、金属箔１６２を貫通する貫通孔８１ａを形成する。
【００３６】
その後、図３（ｃ）に示されるように、無電解メッキや電気メッキを行い、貫通孔８１ａの壁面および金属箔１６１、１６２上に銅等の金属メッキ１６３を形成する。これにより、貫通孔８１ａの壁面に、金属メッキ１６３にて構成される貫通電極８１ｂが形成される。なお、無電解メッキおよび電気メッキを行う場合には、パラジウム等の触媒を用いて行うことが好ましい。
【００３７】
続いて、図３（ｄ）に示されるように、金属メッキ１６３で囲まれる空間に充填材８１ｃを配置する。これにより、貫通孔８１ａ、貫通電極８１ｂ、充填材８１ｃを有する上記貫通ビア８１が形成される。
【００３８】
その後、図４（ａ）に示されるように、無電解メッキおよび電気メッキ等でいわゆる蓋メッキを行い、金属メッキ１６３および充填材８１ｃ上に銅等の金属メッキ１６４、１６５を形成する。
【００３９】
次に、図４（ｂ）に示されるように、金属メッキ１６４、１６５上に図示しないレジストを配置する。そして、当該レジストをマスクとしてウェットエッチング等を行い、金属メッキ１６４、金属メッキ１６３、金属箔１６１を適宜パターニングして内層配線５１を形成すると共に、金属メッキ１６５、金属メッキ１６３、金属箔１６２を適宜パターニングして内層配線５２を形成する。つまり、本実施形態では、内層配線５１は、金属箔１６１、金属メッキ１６３、金属メッキ１６４が積層されて構成され、内層配線５２は、金属箔１６２、金属メッキ１６３、金属メッキ１６５が積層されて構成されている。
【００４０】
なお、次の図４（ｃ）以降では、金属箔１６１、金属メッキ１６３、金属メッキ１６４、および金属箔１６２、金属メッキ１６３、金属メッキ１６５をまとめて１層として示してある。
【００４１】
その後、図４（ｃ）に示されるように、コア層２０における表面２０ａ側において、内層配線５１上にビルドアップ層３０および銅等の金属板１６６を積層する。また、コア層２０における裏面２０ｂ側において、内層配線５２上にビルドアップ層４０および銅等の金属板１６７を積層する。このようにして、上から順に、金属板１６６、ビルドアップ層３０、内層配線５１、コア層２０、内層配線５２、ビルドアップ層３０および金属板１６７が順に積層された積層体１６８を構成する。
【００４２】
続いて、図４（ｄ）に示されるように、積層体１６８の積層方向から加圧しつつ加熱することにより積層体１６８を一体化する。具体的には、積層体１６８を加圧することにより、ビルドアップ層３０を構成する樹脂を流動させて内層配線５１の間を埋め込むと共に、ビルドアップ層４０を構成する樹脂を流動させて内層配線５２の間を埋め込む。そして、積層体１６８を加熱することにより、ビルドアップ層３０、４０を硬化して積層体１６８を一体化する。
【００４３】
次に、図５（ａ）に示されるように、レーザ等により、金属板１６６、ビルドアップ層３０を貫通して内層配線５１に達する貫通孔９１ａを形成する。同様に、図５（ａ）とは別断面において、図１に示されるように、金属板１６７、ビルドアップ層４０を貫通して内層配線５２に達する貫通孔１０１ａを形成する。
【００４４】
そして、図５（ｂ）に示されるように、無電解メッキや電気メッキ等でいわゆるフィルドメッキを行い、貫通孔９１ａ、１０１ａを金属メッキ１６９で埋め込む。これにより、ビルドアップ層３０、４０に形成された貫通孔９１ａ、１０１ａに埋め込まれた金属メッキ１６９にて貫通電極９１ｂおよび図１に示した貫通電極１０１ｂが構成される。また、貫通孔９１ａ、１０１ａに貫通電極９１ｂ、１０１ｂが埋め込まれたフィルドビア９１、１０１が形成される。なお、次の図５（ｃ）以降では、金属板１６６および金属メッキ１６９をまとめて１層として示してある。
【００４５】
続いて、図５（ｃ）に示されるように、金属板１６６、１６７上に図示しないレジストを配置する。そして、レジストをマスクとしてウェットエッチング等を行って金属板１６６、１６７をパターニングすると共に、金属メッキ６１ｂを形成することにより、表層配線６１〜６６および表層配線７１、７２を形成する。
【００４６】
つまり、本実施形態では、ランド６１は金属板１６６および金属メッキ１６９、６１ｂを有する構成とされ、ランド６２〜６５、表面パターン６６は、金属板１６６および金属メッキ１６９を有する構成とされている。また、表層配線７１、７２は、金属板１６７および金属メッキ１６９を有する構成とされている。
【００４７】
なお、ランド６１における金属膜６１ａは、金属板１６６および金属メッキ１６９によって構成される。また、金属メッキ６１ｂは、金属板１６６をパターニングした後、ランド６１を構成する金属板１６６および金属メッキ１６９のみが露出するマスクを配置した状態で無電解メッキや電気メッキ等することにより、当該金属板１６６および金属メッキ１６９上のみに形成される。
【００４８】
次に、図５（ｄ）に示されるように、ビルドアップ層３０、４０の表面３０ａ、４０ａにそれぞれソルダーレジスト１１０を配置して適宜パターニングすることにより、上記多層基板１０が製造される。なお、図５（ｄ）に示される範囲内において、表面３０ａ上のソルダーレジスト１１０がすべて除去されているが、図１に示すように他の領域においてソルダーレジスト１１０が残された状態になっている。
【００４９】
その後は、特に図示しないが、はんだ１３０を介して電子部品１２１〜１２３をランド６１〜６３に搭載する。そして、パワー素子１２１および制御素子１２２とランド６４、６５との間でワイヤボンディングを行い、パワー素子１２１および制御素子１２２とランド６４、６５とを電気的に接続する。続いて、ランド６１〜６５および電子部品１２１〜１２３が封止されるように、金型を用いたトランスファーモールド法やコンプレッションモールド法等によってモールド樹脂１５０を形成する。これにより、上記電子装置が製造される。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態では、発熱素子を備えるパワー素子１２１が搭載されるランド６１は、ランド６２〜６５および表面パターン６６よりビルドアップ層３０の表面３０ａからの高さが高くされて膜厚が厚くされている。
【００５１】
このため、ランド６１は、ランド６２〜６５および表面パターン６６より熱容量が大きくなり、パワー素子１２１からランド６１（多層基板１０）に対する放熱性を向上できる。
【００５２】
また、ランド６１の膜厚がランド６２〜６５および表面パターン６６より厚く、かつ、ランド６１のビルドアップ層３０の表面３０ａからの高さがランド６２〜６５および表面パターン６６のビルドアップ層３０の表面３０ａからの高さと等しい場合と比較して、パワー素子１２１とモールド樹脂１５０の外周面との間隔を短くできる。このため、モールド樹脂１５０を介して当該モールド樹脂１５０の外部への放熱性も向上できる。なお、モールド樹脂１５０の外周面とは、モールド樹脂１５０のうち外部の空間に露出する面のことである。
【００５３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してモールド樹脂１５０に凹部を形成したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５４】
図６に示されるように、モールド樹脂１５０のうちパワー素子１２１の直上に位置する部分には凹部１５０ａが形成されている。具体的には、この凹部１５０ａは、底面がパワー素子１２１の平面形状より大きくされている。言い換えると、パワー素子１２１のうちランド６１と反対側の一面の全面が凹部１５０ａの底面と対向するように、凹部１５０ａが形成されている。なお、本実施形態では、パワー素子１２１は、平面形状が矩形状とされ、凹部１５０ａの底面も矩形状とされている。
【００５５】
これによれば、パワー素子１２１上に配置されるモールド樹脂１５０の厚さが薄くなるため、モールド樹脂１５０を介して当該モールド樹脂１５０の外部への放熱性をさらに向上できる。
【００５６】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００５７】
例えば、上記各実施形態において、コア層２０およびビルドアップ層３０、４０として、プリプレグの単層から構成されるものを図示しているが、コア層２０およびビルドアップ層３０、４０をプリプレグの多層から構成されるものとしてもよい。
【００５８】
さらに、上記第１実施形態において、電子部品１２１〜１２３は、モールド樹脂１５０にて封止されていなくてもよい。
【００５９】
また、上記第２実施形態において、凹部１５０ａは、底面がパワー素子１２１の平面形状より小さくされていてもよい。このような電子装置としても、凹部１５０ａが形成されていない場合と比較として、モールド樹脂１５０の外部への放熱性を向上できる。
【符号の説明】
【００６０】
１０        多層基板
２０        コア層
２０ａ      表面
３０        ビルドアップ層
３０ａ      一面
５１        内層配線
６１〜６５  ランド
６６        表面パターン
１２１      電子部品
【図１】
2014216567.tif 000003
【図２】
2014216567.tif 000004
【図３】
2014216567.tif 000005
【図４】
2014216567.tif 000006
【図５】
2014216567.tif 000007
【図６】
2014216567.tif 000008