(57)【要約】【課題】少なくとも一対の配線層と、この一対の配線層間に配設された絶縁層とからなる配線基板中に、簡易な工程によって、MEMSやSAWフィルタなどの機能性素子がその機能面の機能を劣化させない状態で埋設された新規な構造の素子内蔵配線基板を安価に提供する。【解決方法】相対向して配置される一対の第１の配線層及び第２の配線層と、前記第１の配線層及び前記第２の配線層間に配設された絶縁層と、前記絶縁層内に形成された中空部に機能面が露出するようにして前記第１の配線層に実装された機能性素子と、  前記中空部の側壁を構成し、前記中空部を画定するはんだパターン層と、を具えるようにして、素子内蔵配線基板を構成する。【選択図】図１
2014011323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対向して配置される一対の第１の配線層及び第２の配線層と、
前記第１の配線層及び前記第２の配線層間に配設された絶縁層と、
前記絶縁層内に形成された中空部に機能面が露出するようにして前記第１の配線層に実装された機能性素子と、
前記中空部の側壁を構成し、前記中空部を画定するはんだパターン層と、
を具えることを特徴とする、素子内蔵配線基板。
【請求項２】
前記はんだパターン層の前記機能性素子側において、前記はんだパターン層と同一形状であって、前記機能性素子の接続端子と同一平面レベルで形成され、前記はんだパターン層と接触するようにして形成された金属パターン層を具えることを特徴とする、請求項１に記載の素子内蔵配線基板。
【請求項３】
前記機能性素子の前記機能面と対向し、前記第１の配線層と同一平面レベルであって、前記第１の配線層と離隔するようにして形成され、前記はんだパターン層と接触するようにして形成された追加の配線層を具えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の素子内蔵配線基板。
【請求項４】
前記追加の配線層はベタのパターンとして形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の素子内蔵配線基板。
【請求項５】
前記はんだパターン層は、前記機能性素子の接続端子の内方に位置するようにして形成したことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の素子内蔵配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）や表面弾性波（SAW：Surface Acoustic Wave）フィルタなどの機能性素子を内蔵した、素子内蔵配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の高性能化・小型化の流れの中、回路部品の高密度化、高機能化が一層求められている。かかる観点より、回路部品を搭載したモジュールにおいても、高密度化、高機能化への対応が要求されている。このような要求に応えるべく、現在では、少なくとも一対の配線層と、この一対の配線層間に配設された絶縁層とからなる配線基板を形成し、上記回路部品を構成する半導体部品などの電子部品を配線基板の絶縁層中に埋設するとともに、一対の配線層の少なくとも一方と電気的に接続してなる部品内蔵配線基板が開発され、実用されるに至っている。
【０００３】
しかしながら、MEMSやSAWフィルタなどの、素子表面が駆動する稼働部が配設された機能面を有する機能性素子では、上述のようにして配線基板の絶縁層中に埋設すると、機能面が絶縁層と接触してしまい、その機能を十分に奏することができない。したがって、このような機能性素子を配線基板中に配設するに際しては、上記絶縁層中に中空部を形成し、この中空部内に機能性素子を配設することによって、その機能面が絶縁層と直接接触しないような構成が採られている（例えば、特許文献１〜３）。
【０００４】
特許文献１及び特許文献２では、配線基板を構成する樹脂組成物（絶縁層）中に中空部を形成し、樹脂組成物中に埋設した機能性素子の機能面が中空部内に露出したような構成を取ることにより、機能性素子の機能面が樹脂組成物、すなわち絶縁層に接触しないようにしている。しかしながら、これらの技術においては、配線基板を製造する際の加熱加圧工程において、上記絶縁層を構成する樹脂が溶融してしまい、溶融した樹脂の一部が中空部に漏れ出て機能性素子の機能面に付着してしまい、機能性素子が十分に機能しなくなってしまう場合がある。
【０００５】
一方、特許文献３においては、上述のような中空部を形成するに際し、堰き止め手段として、ポリイミド等の樹脂でできた壁を中空部の側壁に形成し、溶融した樹脂が中空部内に流れ込み、機能性素子の機能面に付着するのを防止するようにしている。しかしながら、この技術においては、樹脂をせき止めるための側壁が樹脂で構成されているために、配線基板の製造過程において側壁中の水分が外部に漏れ出てしまい、機能性素子の機能面を腐食させてしまう等の問題があった。
【０００６】
また、特許文献１〜３のいずれの技術においても、上述のようにして機能性素子の機能面を露出させる中空部を形成する工程と、機能性素子の実装工程とは別工程としているために、通常の素子内蔵配線基板の製造方法に比較して、上記中空部を形成するという工程が別途必要となり、素子内蔵配線基板の製造方法が煩雑化してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４５６７９８６号
【特許文献２】特開平１０−２７０９７５号
【特許文献３】特開２００６−２１１６１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、少なくとも一対の配線層と、この一対の配線層間に配設された絶縁層とからなる配線基板中に、簡易な工程によって、MEMSやSAWフィルタなどの機能性素子がその機能面の機能を劣化させない状態で埋設された新規な構造の素子内蔵配線基板を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく、本発明は、
相対向して配置される一対の第１の配線層及び第２の配線層と、
前記第１の配線層及び前記第２の配線層間に配設された絶縁層と、
前記絶縁層内に形成された中空部に機能面が露出するようにして前記第１の配線層に実装された機能性素子と、
前記中空部の側壁を構成し、前記中空部を画定するはんだパターン層と、
を具えることを特徴とする、素子内蔵配線基板に関する。
【００１０】
本発明によれば、配線基板内に内蔵された機能性素子の機能面が露出する中空部の側壁をはんだパターン層で形成している。はんだパターン層は、Sn−Pb系、Pb-Sn-Sb系、Sn-Sb系、Sn-Pb-Bi系等の通常のはんだ材、すなわち金属部材から構成されているので、樹脂のように内部に水分を比較的多量に含まない。したがって、中空部を画定する側壁を樹脂から構成した場合と異なり、配線基板の製造過程における加熱及び加圧工程において、側壁から水分が漏洩してしまうことがなく、当該水分が機能性素子の機能面を腐食させてしまうことがない。
【００１１】
また、上記はんだパターン層に用いるはんだ材は、上述したように通常のはんだ材であるので、上記はんだパターン層の形成は、上記機能性素子の配線層への実装と同時に行うことができる。すなわち、従来のように、機能性素子の機能面を露出するための中空部の形成と、機能性素子の実装とを別工程で行う必要がないので、目的とする素子内蔵配線基板の製造工程を簡略化できる。
【００１２】
本発明においては、はんだパターン層の機能性素子側において、はんだパターン層と同一形状であって、機能性素子の接続端子と同一平面レベルで形成され、はんだパターン層と接触するようにして形成された金属パターン層を配設することができる。
【００１３】
上記はんだパターン層は、例えば機能性素子の機能面側に形成する場合において、機能性素子を構成する半導体材料や絶縁材料上には直接形成することができないので（はんだ材が付着しない）、適宜金属下地膜等を上記機能面上に形成し、この金属下地膜等上に形成することになる。したがって、このような金属下地膜を機能性素子の接続端子と同一平面レベルとなるようにすれば、金属下地膜の形成と接続端子の形成とを同時に行うことができる。この結果、目的とする素子内蔵配線基板の製造工程をより簡易化することができる。
【００１４】
また、本発明においては、機能性素子の機能面と対向し、第１の配線層と同一平面レベルであって、第１の配線層と離隔するようにして形成され、はんだパターン層と接触するようにして形成された追加の配線層を配設することができる。
【００１５】
第１の配線層は、例えば本発明の素子内蔵配線基板を構成する絶縁層上に形成されているが、上述のように、はんだパターン層は、絶縁層上には直接形成することができないので（はんだ材が付着しない）、適宜金属下地膜等を上記絶縁層上に形成し、この金属下地膜等上に形成することになる。したがって、このような金属下地膜を第１の配線層と同一平面レベルとなるような追加の配線層として形成すれば、第１の配線層の形成と追加の配線層の形成とを同時に行うことができる。この結果、目的とする素子内蔵配線基板の製造工程をより簡易化することができる。
【００１６】
なお、はんだパターン層を上記絶縁層に塗布形成せずに機能性素子の機能面上に塗布形成する場合においても、追加の配線層を設けることにより、はんだパターン層が追加の配線層に密着して形成されるようになるので、はんだパターン層によって画定される中空部の気密性がより向上する。したがって、中空部内への外部からの水分侵入をも防止することができるので、中空部に露出した機能性素子の機能面の腐食をより確実に防止することができる。
【００１７】
また、はんだパターン層を上記追加の配線層上に塗布形成する場合、機能性素子の機能面上に上記金属パターン層を塗布形成しておけば、はんだパターン層が金属パターン層に密着して形成されるようになるので、はんだパターン層によって画定される中空部の気密性がより向上する。したがって、中空部内への外部からの水分侵入をも防止することができるので、中空部に露出した機能性素子の機能面の腐食をより確実に防止することができる。
【００１８】
本発明において、追加の配線層はベタのパターンとして形成することができる。この場合、第１の配線層が形成されている絶縁層の表面が上記追加の配線層で覆われることになるので、上記絶縁層中に含まれた水分が外部に漏れ出て、上記中空部内に侵入するのを抑制することができる。したがって、中空部内への外部からの水分侵入の防止に加えて、上記絶縁層からの水分侵入をも防止することができるので、中空部に露出した機能性素子の機能面の腐食をより確実に防止することができる。
【００１９】
但し、中空部内への外部からの水分侵入の防止のみであれば、上記追加の配線層をはんだパターン層と密着させればよいので、上記追加の配線層は、例えばはんだパターン層と同形状に形成することができる。
【００２０】
また、本発明において、はんだパターン層は、機能性素子の接続端子の内方に位置するようにして形成することが好ましい。この場合、機能性素子の機能面が露出する中空部の体積を狭小化できるので、中空部の気密性の確保が容易になる。特に、追加の配線層を形成したとしても、第１の配線層が形成された絶縁層の露出度合いを低減することができるので、絶縁層中に含まれる水分の中空部内への侵入をより効果的に抑制することができる。
【００２１】
なお、本発明における“機能性素子”とは、いわゆる機能面を有する素子を意味し、MEMS,SAWフィルタ又は撮像素子等の素子を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２２】
以上、本発明によれば、少なくとも一対の配線層と、この一対の配線層間に配設された絶縁層とからなる配線基板中に、簡易な工程によって、MEMSやSAWフィルタなどの機能性素子がその機能面の機能を劣化させない状態で埋設された新規な構造の素子内蔵配線基板を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態の素子内蔵配線基板の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す素子内蔵配線基板のＡ−Ａ線に沿って切った場合の上方から見た場合の平面図である。
【図３】図１に示す素子内蔵配線基板のＢ−Ｂ線に沿って切った場合の上方から見た場合の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明のその他の特徴及び利点について、発明を実施するための形態に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態の素子内蔵配線基板の概略構成を示す断面図であり、図２は、図１に示す素子内蔵配線基板のＡ−Ａ線に沿って切った場合の上方から見た場合の平面図であり、図３は、図１に示す素子内蔵配線基板のＢ−Ｂ線に沿って切った場合の上方から見た場合の平面図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態の素子内蔵配線基板１０は、第１の配線層１１及び第２の配線層１２を有し、これらの間に第１の絶縁層２１が配設されている。第１の絶縁層２１内には機能性素子４１が埋設され、同じく第１の絶縁層２１内の下部に形成された中空部４１Ｏにその機能面４１Ａが露出するようにして第１の配線層１１に実装されている。
【００２７】
なお、機能性素子４１の第１の配線層１１への実装は、機能性素子４１の機能面側に突出した接続端子４１２と第１の配線層１１との間にはんだ層４１１を介在させ、当該はんだ層４１１によって、接続端子４１２、すなわち機能性素子４１と第１の配線層１１とが電気的及び機械的に接合されるようにして行う。
【００２８】
また、第１の配線層１１の下方には第２の絶縁層２２を介して第３の配線層１３が配設され、第１の配線層１１及び第３の配線層１３は、第１の層間接続体３１によって電気的に接続されており、第１の配線層１１及び第３の配線層１３はいわゆる二層配線基板を構成している。
【００２９】
さらに、機能性素子４１の外方には、第１の配線層１１及び第２の配線層１２間において、第１の絶縁層２１の一部で電気的に絶縁されるようにして、第４の配線層１４、第５の配線層１５、第６の配線層１６、及び第７の配線層１７が配設されている。また、第２の配線層１２の上方には、第３の絶縁層２３を介して第８の配線層１８が配設され、第２の配線層１２及び第８の配線層１８は、第７の層間接続体３７を介して電気的に接続されており、第２の配線層１２及び第８の配線層１８はいわゆる二層配線基板を構成している。
【００３０】
なお、第１の配線層１１及び第４の配線層１４は第２の層間接続体３２によって電気的に接続されており、第４の配線層１４及び第５の配線層１５は第３の層間接続体３３によって電気的に接続されている。また、第５の配線層１５及び第６の配線層１６は第４の層間接続体３４によって電気的に接続されており、第６の配線層１６及び第７の配線層１７は第５の層間接続体３５によって電気的に接続されており、第７の配線層１７及び第８の配線層１８は第６の層間接続体３６によって電気的に接続されている。したがって、本実施形態の素子内蔵配線基板１０は、いわゆる多層配線基板を構成する。
【００３１】
第１の配線層１１から第８の配線層１８は、必要に応じて所定のパターニングが施されることによる配線パターンとして構成されてもよいし、ベタのパターンとして構成されていてもよい。
【００３２】
また、機能性素子４１としては、MEMS,SAWフィルタ又は撮像素子等の素子を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
【００３３】
図１及び図２に示すように、本実施形態の素子内蔵配線基板１０においては、第１の絶縁層２１の下部に形成された中空部４１Ｏの側壁を、環状のはんだパターン層５１で形成している。はんだパターン層５１は、Sn−Pb系、Pb-Sn-Sb系、Sn-Sb系、Sn-Pb-Bi系等の通常のはんだ材、すなわち金属部材から構成されているので、樹脂のように内部に水分を比較的多量に含まない。したがって、中空部４１Ｏを画定する側壁を樹脂から構成した場合と異なり、素子内蔵配線基板１０の製造過程における加熱及び加圧工程において、側壁から水分が漏洩してしまうことがなく、当該水分が機能性素子４１の機能面４１Ａを腐食させてしまうことがない。
【００３４】
また、はんだパターン層５１に用いるはんだ材は、上述したように通常のはんだ材であるので、はんだパターン層５１の形成は、機能性素子４１の第１の配線層１１へのはんだ層４１１形成による実装と同時に行うことができる。すなわち、従来のように、機能性素子４１の機能面４１Ａを露出するための中空部４１Ｏの形成と、機能性素子４１の実装とを別工程で行う必要がないので、目的とする素子内蔵配線基板１０の製造工程を簡略化できる。
【００３５】
本実施形態では、はんだパターン層５１の機能性素子４１側において、はんだパターン層５１と同一形状であって、機能性素子４１の接続端子４１２と同一平面レベルで形成され、はんだパターン層５１と接触するようにして形成された金属パターン層５２を配設している。
【００３６】
はんだパターン層５１は、機能性素子４１の機能面４１Ａ側に形成する場合において、機能性素子４１の構成材料が半導体材料や絶縁材料の場合には直接形成することができないので（はんだ材が付着しない）、この場合、はんだパターン層５１が形成できるように、機能性素子４１の機能面４１Ａ上には適宜金属下地膜等を形成しなければならない。しかしながら、このような金属下地膜を機能性素子４１の接続端子４１２と同一平面レベルの金属パターン層５１から構成するようにすれば、金属パターン層５２の形成と機能性素子４１の接続端子４１２の形成とを同時に行うことができる。この結果、目的とする素子内蔵配線基板１０の製造工程をより簡易化することができる。
【００３７】
なお、金属パターン層５２は、機能性素子４１の機能面４１Ａ上に、例えば露出した配線等を保護するために形成されたポリイミド等の保護膜上、あるいは機能性素子４１の層構成に起因して存在する、機能性素子４１の表面に露出した絶縁層上に形成し、はんだパターン層５１及び金属パターン層５２の、機能面４１Ａに配設された図示しない稼働部との電気的絶縁性を担保するようにして形成されている。
【００３８】
また、本実施形態においては、機能性素子４１の機能面４１Ａと対向し、第１の配線層１１と同一平面レベルであって、第１の配線層１１と離隔するようにして形成され、はんだパターン層５１と接触するようにして追加の配線層５３が形成されている。
【００３９】
図１及び図３に示すように、第１の配線層１１は、二層配線基板を構成する第２の絶縁層２２上に形成されているが、上述したように、はんだパターン層５１は、第２の絶縁層２２上には直接形成することができないので（はんだ材が付着しない）、適宜金属下地膜等を第２の絶縁層２２上に形成し、この金属下地膜等上に形成することになる。したがって、このような金属下地膜を第１の配線層１１と同一平面レベルとなるような追加の配線層５３として形成すれば、第１の配線層１１の形成と追加の配線層５３の形成とを同時に行うことができる。この結果、目的とする素子内蔵配線基板１０の製造工程をより簡易化することができる。
【００４０】
この場合、はんだパターン層５１を第２の絶縁層２２に塗布形成せずに機能性素子４１の機能面４１Ａ上に塗布形成する場合においても、追加の配線層５３を設けることにより、はんだパターン層５１が追加の配線層５３に密着して形成されるようになるので、はんだパターン層５３によって画定される中空部４１Ｏの気密性がより向上する。したがって、中空部４１Ｏ内への外部からの水分侵入をも防止することができるので、中空部４１Ｏに露出した機能性素子４１の機能面４１Ａの腐食をより確実に防止することができる。
【００４１】
また、はんだパターン層５１を追加の配線層５３上に塗布形成する場合、機能性素子４１の機能面４１Ａ上に金属パターン層５２を形成しておけば、はんだパターン層５１が金属パターン層５２に密着して形成されるようになるので、はんだパターン層５１によって画定される中空部４１Ｏの気密性がより向上する。したがって、中空部４１Ｏ内への外部からの水分侵入をも防止することができるので、中空部４１Ｏに露出した機能性素子４１の機能面４１Ａの腐食をより確実に防止することができる。
【００４２】
本実施形態では、図３に示すように、追加の配線層５３はベタのパターンとして形成されている。この場合、第１の配線層１１が形成されている第２の絶縁層２２の表面が追加の配線層５３で覆われることになるので、第２の絶縁層２２中に含まれた水分が外部に漏れ出て、中空部４１Ｏ内に侵入するのを抑制することができる。したがって、中空部４１Ｏ内への外部からの水分侵入の防止に加えて、第２の絶縁層２２からの水分侵入をも防止することができるので、中空部４１Ｏに露出した機能性素子４１の機能面４１Ａの腐食をより確実に防止することができる。
【００４３】
但し、追加の配線層５３は、図３に示すようなベタのパターンではなく、図２に示すはんだパターン層５１と同一形状、すなわち環状に形成することもできる。この場合、はんだパターン層５１と追加の配線層５３との密着性を確保することができるので、中空部４１Ｏ内への外部からの水分侵入を防止することができる。しかしながら、上述のように、追加の配線層５３をベタのパターンとすることにより、第２の絶縁層２２からの中空部４１Ｏへの水分侵入をも抑制できるので、より好ましい。
【００４４】
また、本実施形態では、はんだパターン層５１を、機能性素子４１の接続端子４１２の内方に位置するようにして形成しているが、外方に形成することもできる。しかしながら、本実施形態のように、はんだパターン層５１を機能性素子４１の接続端子４１２の内方に形成することにより、機能性素子４１の機能面４１Ａが露出する中空部４１Ｏの体積を狭小化できるので、中空部４１Ｏの気密性の確保が容易になる。特に、追加の配線層５３を形成したとしても、中空部４１Ｏに対する第２の絶縁層２２の露出度合いを低減することができるので、第２の絶縁層２２中に含まれる水分の中空部４１Ｏ内への侵入をより効果的に抑制することができる。
【００４５】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【００４６】
例えば、上記実施形態では、配線層の数が８個の多層配線基板として素子内蔵配線基板を構成しているが、配線層の数は必要に応じて任意の数とすることができる。
【００４７】
また、素子内蔵配線基板は必ずしも多層配線基板の構成で作製する必要はなく、第１の配線層１１及び第２の配線層１２と、これら配線層間に配設された第１の絶縁層とからなる単層の配線基板とすることもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１０  素子内蔵配線基板
１１  第１の配線層
１２  第２の配線層
１３  第３の配線層
１４  第４の配線層
１５  第５の配線層
１６  第６の配線層
１７  第７の配線層
１８  第８の配線層
２１  第１の絶縁層
２２  第２の絶縁層
２３  第３の絶縁層
３１  第１の層間接続体
３２  第２の層間接続体
３３  第３の層間接続体
３４  第４の層間接続体
３５  第５の層間接続体
３６  第６の層間接続体
３７  第７の層間接続体
４１  機能性素子
４１Ａ  機能面
４１Ｏ  中空部
４１１  はんだ層
４１２  接続端子
５１  はんだパターン層
５２  金属パターン層
５３  追加の配線層
【図１】
2014011323.tif 000003
【図２】
2014011323.tif 000004
【図３】
2014011323.tif 000005