(57)【要約】【課題】従来の電子部品内蔵基板では、積層時の圧力により配線基板が変形して導通不良が発生するという問題点を有していた。【解決手段】多層配線基板１０１と、前記配線基板１０１上に実装される少なくとも１つ以上の電子部品１０８ａ、１０８ｂと、前記配線基板１０１の上面に積層されるとともに前記電子部品１０８ａ、１０８ｂの外形寸法より大きな空間１２１が形成された織布或いは不織布及び熱硬化性樹脂から成る第１の絶縁層１２０と、前記第１の絶縁層１２０の上面に積層される第２の絶縁層１２２と、前記第２の絶縁層１２２の上面に積層される配線層１２３を有し、前記配線基板１０１と前記第１の絶縁層１２０と前記第２の絶縁層１２２と前記配線層１２３とを加熱圧着して一体化し、前記配線基板１０１を挟んで前記第１の絶縁層１２０の織布或いは不織布を形成している部分と反対の位置に支持パターンを形成する電子部品内蔵基板である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層配線基板と、前記基板上に実装される少なくとも１つ以上の電子部品と、前記基板の上面に積層されるとともに前記電子部品の外形寸法より大きな空間が形成された織布或いは不織布及び熱硬化性樹脂から成る第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の上面に積層される第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の上面に積層される配線層を有し、前記基板と前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層と前記配線層とを加熱圧着して一体化した電子部品内蔵基板であって、前記基板を挟んで前記第１の絶縁層の織布或いは不織布を形成している部分と反対の位置に支持パターンを形成する電子部品内蔵基板。
【請求項２】
支持パターンと配線層とがスルーホールを介して電気的に接続されている請求項１に記載の電子部品内蔵基板。
【請求項３】
支持パターンが基板の配線パターンと同一の材料で形成されている請求項１または２に記載の電子部品内蔵基板。
【請求項４】
支持パターンが基板の配線パターンと同一の高さである請求項１または２に記載の電子部品内蔵基板。
【請求項５】
支持パターンの幅が前記支持パターンの位置に対応する第１の絶縁層の織布或いは不織布の幅の５０％以上を有する請求項１または２に記載の電子部品内蔵基板。
【請求項６】
空間が電子部品の実装エリアを囲むように形成されている請求項１または２に記載の電子部品内蔵基板。
【請求項７】
支持パターンが複数の独立したパターンの集合体である請求項１または２に記載の電子部品内蔵基板。
【請求項８】
支持パターンの間隔が２００μｍ以下である請求項７に記載の電子部品内蔵基板。
【請求項９】
第２の絶縁層が第１の絶縁層と同一組成の材料で構成される請求項１または２に記載の電子部品内蔵基板。
【請求項１０】
第１の絶縁層は複数枚のシート状絶縁層から成る請求項１または２に記載の電子部品内蔵基板。
【請求項１１】
第１の絶縁層内の織布或いは不織布の総厚が、電子部品の高さ以上である請求項１，２，１０のいずれか一つに記載の電子部品内蔵基板。
【請求項１２】
配線層は、基板と第１の絶縁層と第２の絶縁層と前記配線層を加熱圧着して一体化する際には、支持パターンと同一形状以上の面積を有している請求項１または２に記載の電子部品内蔵基板。
【請求項１３】
多層配線基板と、前記基板上に実装される少なくとも１つ以上の電子部品と、前記基板の上面に積層されるとともに前記電子部品の外形寸法より大きな空間が形成された織布或いは不織布及び熱硬化性樹脂から成る第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の上面に積層される第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の上面に積層される配線層を有し、前記基板と前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層と前記配線層を加熱圧着して一体化する電子部品内蔵基板の製造方法において、前記基板を挟んで前記第１の絶縁層の織布或いは不織布が形成されている部分と反対の位置に支持パターンが形成され、加熱加圧することにより前記第１の絶縁層の織布或いは不織布から熱硬化性樹脂を押し出し前記電子部品を前記熱硬化性樹脂で完全に覆うとともに、前記第１の絶縁層の空間をすべて前記熱硬化性樹脂で充填させる電子部品内蔵基板の製造方法。
【請求項１４】
第１の絶縁層は複数枚のシート状絶縁層から成る請求項１３に記載の電子部品内蔵基板の製造方法。
【請求項１５】
多層配線基板と、前記基板上に実装される少なくとも１つ以上の電子部品と、前記基板の上面に積層されるとともに前記電子部品の外形寸法より大きな空間が形成された織布或いは不織布及び熱硬化性樹脂から成る第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の上面に積層される第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の上面に積層される配線層を有し、前記基板と前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層と前記配線層が加熱圧着して一体化された電子部品内蔵基板の外表面配線パターン上に少なくとも１つ以上の電子部品を実装して成る電子部品内蔵モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品が埋設された電子部品内蔵基板とその製造方法及び電子部品内蔵基板を用いた電子部品内蔵モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電子部品内蔵基板は、図６、図７に示されるような構成を有していた。
【０００３】
図６、図７に従来の電子部品内蔵基板の製造方法を示す。
【０００４】
まず図６（ａ）に示すように下層配線基板１１上の接着領域に導電性粒子を配合した異方性または等方性の半導体素子用接着剤１９を適用し、次に図６（ｂ）に示すように、下層配線基板１１の配線パターンｐ上の接続部１２にベアの半導体素子１６の電極端子１７を接続し、加熱・加圧して半導体素子１６を実装する。そして、図６（ｃ）に示すように、半導体素子１６に対応する部分をくり抜いた中間配線基板２１の下面にプリプレグ１３を適用したものを下層配線基板１１に重ね合わせ、更に上層配線基板３１の下面にプリプレグ１３を適用したものを中間配線基板２１の上面に重ね合わせている。
【０００５】
次いで、図７（ａ）に示すように、減圧雰囲気下において、下層配線基板１１、中間配線基板２１、上層配線基板３１を重ね合わせたものを加熱・加圧してプリプレグを一括硬化させることにより、図７（ｂ）に示すように、半導体素子１６を内蔵した多層配線基板１００が形成されている。
【０００６】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００２−２７０７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような半導体内蔵基板の構成では、下層配線基板、中間配線基板、上層配線基板を重ね合わせて積層するのであるが、積層時には、下層配線基板の下面側と上層配線基板の上面側から平板状のプレス機で加熱・加圧される。そのため、中間配線基板は中央部がくり抜かれているので、積層時にかかる圧力は、半導体が実装されているエリアにはかからず、中間配線基板の残存領域のみが加圧されることになる。その際、残存している中間配線基板の面積内にある、下層配線基板及び上層配線基板の最外層に形成されている配線パターンの形状が小さいためプレス時の圧力は配線パターン部分に集中することになる。従って、この状態で加熱・加圧を行うと下層配線基板及び上層配線基板は変形し、最終的にはインナービアホールの接続不良を引き起こすことになる。
【０００８】
また、下層配線基板、中間配線基板、上層配線基板を用い、各基板間に未硬化状態のプリプレグを挟んだ構成で半導体素子を内蔵しているものであるが、プリプレグから導出される樹脂の量は限られているので、中間配線基板の１つのくり抜き部分に２つ以上の素子を内蔵することはできない。なぜなら、２つ以上の半導体素子又はチップ部品を中間配線基板の１つのくり抜き部分に内蔵する場合は、素子同士により形成される空間も存在し、樹脂が供給されるべき体積が大きくなるためである。従って、加熱・加圧後に素子周辺には樹脂未充填の空間が残ることになり、この空間部に配線基板や樹脂からのアウトガスが溜まり易い、空間内に結露を生じ易い等の問題があり、長期間の使用によって不良を引き起こす場合がある。
【０００９】
本発明は上記従来の問題を解決し、接続信頼性及び量産性に優れた電子部品内蔵基板を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、多層配線基板と、前記基板上に実装される少なくとも１つ以上の電子部品と、前記基板の上面に積層されるとともに前記電子部品の外形寸法より大きな空間が形成された織布或いは不織布及び熱硬化性樹脂から成る第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の上面に積層される第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の上面に積層される配線層を有し、前記基板と前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層と前記配線層とを加熱圧着して一体化し、前記基板を挟んで前記第１の絶縁層の織布或いは不織布を形成している部分と反対の位置に支持パターンを形成する電子部品内蔵基板としたものであり、プレスにより加熱圧着して電子部品を基板内に内蔵する際に、かかる圧力を支持パターンで受けることができるので、圧力による基板の変形を防止することが可能となるため、積層時の歩留りを安定化できるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明によれば、予め配線基板に支持パターンを設けておくことで、プリプレグを使用した電子部品内蔵基板及び電子部品内蔵モジュールを容易に作製することが可能となり、量産性に優れ、低コスト化が可能な電子部品内蔵基板及び電子部品内蔵モジュールを作製することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、本発明の特に請求項１，３〜１５に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態１による電子部品内蔵基板の製造工程断面図である。
【００１４】
図１（ａ）において、配線基板１０１は、表面の電極１０２と、内層配線パターン１０４と、インナービアホール１０３と、裏面に配線パターンである電極１０５と、この電極１０５の外周部を囲むように支持パターン１０７を形成した多層配線基板である。
【００１５】
電極１０２、１０５や配線パターン１０４は、電気導電性を有する物質から成り、例えば、Ｃｕ箔や導電性樹脂組成物から成る。本発明においてはＣｕ箔を用いている。そして、支持パターン１０７についても電極１０５と同一材料で形成し、積層時の圧力による基板の変性を防止するために、支持パターン１０７の高さは、電極１０５と同一の高さに形成している。
【００１６】
本発明では、支持パターン１０７についてもＣｕ箔を用いており、電極１０５と支持パターン１０７はフォトリソグラフィーにより同時に形成している。
【００１７】
また、インナービアホール１０３は、例えば、金属粒子と熱硬化性樹脂とを混合した導電性樹脂組成物などの熱硬化性の導電性物質から成る。金属粒子としては、Ａｕ、ＡｇまたはＣｕなどを用いることができる。Ａｕ、ＡｇまたはＣｕは導電性が高いために好ましく、Ｃｕは導電性が高くマイグレーションも少なく、また、低コストであるため特に好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂またはシアネート樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂は耐熱性が高いために特に好ましい。
【００１８】
次に、図１（ｂ）に示すように、配線基板１０１上の所定の位置に、はんだ１０９を用いて電子部品１０８ａ、１０８ｂを実装する。電子部品１０８ａ、１０８ｂは、例えば、トランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体素子である能動部品、および抵抗、コンデンサ、インダクタ、振動子及びフィルタなどの面実装型部品である受動部品から成る。
【００１９】
はんだ１０９にはＰｂ−Ｓｎ系の共晶はんだやＰｂフリーはんだ（例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ａｕ−Ｓｎ系またはＳｎ−Ｚｎ系）を用いることができるが、何れの場合も融点が２３０℃以下であるため、非耐熱性部品であっても使用することが可能である。
【００２０】
また、電子部品１０８ａ、１０８ｂを実装するためのはんだ１０９と電子部品内蔵基板１３０をマザー基板（図示せず）へ実装するためのはんだは同一材料であっても、異なる材料を用いても構わない。しかしながら、近年の環境問題への配慮を考えるとＰｂフリーはんだを用いる方が望ましい。なお、電子部品１０８ａ、１０８ｂを実装後、フラックス洗浄を行っておくことは電子部品内蔵基板１３０の信頼性を満足する上で最も重要な項目の１つである。
【００２１】
次に、図１（ｃ）に示すように、電子部品１０８ａ、１０８ｂを実装済みの配線基板１０１の電子部品１０８ａ、１０８ｂを実装している面に、第１の絶縁層１２０、第２の絶縁層１２２、配線層１２３を所望の位置に重ね合わせる。ここで、均一な圧力で積層を可能にするために、配線層１２３の面積は、支持パターン１０７の同一形状以上の面積を有している。
【００２２】
第１の絶縁層１２０及び第２の絶縁層１２２は、織布或いは不織布に未硬化状態の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグで構成されている。プリプレグとしては、ガラスクロスに熱硬化性のエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシプリプレグ、ガラスクロスに熱硬化性のビスマレイドトリアミド樹脂を含浸させたＢＴレジンプリプレグ、アラミド不織布に熱硬化性のエポキシ樹脂を含浸させたアラミドプリプレグ等を使用することが可能であるが、織布或いは不織布に熱硬化性樹脂を含浸させた構造であれば、様々な材料を使用することが可能である。なお、第１の絶縁層１２０と第２の絶縁層１２２は、基板のそりや変形を防止するために、同一組成の材料であることが望ましい。
【００２３】
また、第１の絶縁層１２０には、電子部品１０８ａ、１０８ｂと接触しないように空間１２１が形成されている。この空間１２１は、図１（ｃ）のような複数個の電子部品１０８ａ、１０８ｂを実装している場合でも、実装エリアをすべて囲むように１つの空間としている。こうすることで、空間１２１の加工を単純化することができるため、製造工程の簡略化が可能となる。
【００２４】
また、第２の絶縁層１２２が電子部品１０８ａ、１０８ｂに接触することによって電子部品１０８ａ、１０８ｂに圧力がかからないように、第１の絶縁層１２０は、電子部品１０８ａ、１０８ｂの高さより厚く形成する必要がある。
【００２５】
一方、第１の絶縁層１２０を厚くするために特別に厚い材料を作ることは、特注品であるが故の高コスト化を避けることが難しく、また量産性には不向きである。従って、第１の絶縁層１２０には、通常配線基板を作製する際に使用している一般的な厚み（例えば１００μｍ）のプリプレグを複数枚使用することで、所望の厚みを確保している。
【００２６】
また、プリプレグは織布或いは不織布と未硬化状態の熱硬化性樹脂の混合シートであるが、このプリプレグは加熱・加圧することにより、プリプレグから軟化した熱硬化性樹脂が流れ出し、加熱・加圧終了後には初期の厚みより必ず薄くなる。このため、この厚みの減少分を予め考慮して、複数枚使用しているプリプレグ内の織布或いは不織布の総厚を基準にして設計すれば、積層後でも第２の絶縁層１２２が電子部品１０８ａ、１０８ｂに接触することを未然に防止することが可能である。そして、更には、プリプレグを複数枚使用することにより、加熱・加圧時にプリプレグから流出する熱硬化性樹脂１２４の量を十分に確保することができるため、複数の電子部品１０８ａ、１０８ｂが存在する場合にできる空間１２１内の隙間を、熱硬化性樹脂１２４で充填させることが可能となる。
【００２７】
次に、図１（ｄ）に示すように、熱プレスにより加熱・加圧して空間１２１内に熱硬化性樹脂１２４を充填させ、電子部品１０８ａ、１０８ｂを基板内に内蔵する。この積層時において、第１の絶縁層１２０に空間１２１が形成されているため、積層時の圧力は第１の絶縁層の残留プリプレグの形状に対応した圧力が、配線基板１０１及び第２の絶縁層１２２、配線パターン１２３にかかることになる。
【００２８】
本発明では、配線基板１０１に支持パターン１０７が存在することにより、積層時の圧力を支持パターン１０７で受け止めることが可能となるので、配線基板１０１を変形させることなく、積層工程を行うことができるのである。この時、支持パターン１０７は、空間１２１を空けた第１の絶縁層１２０の残っている織布或いは不織布の幅に対して５０％以上の形状を有していることが重要である。
【００２９】
支持パターン１０７の幅が織布或いは不織布の幅に対して５０％より小さくなると、支持パターン１０７が存在していても、圧力を平面的に受け止めることが不十分となるので、積層工程により配線基板１０１の変形を生じてしまうおそれがある。
【００３０】
また、図２に示すように、支持パターン１０７は独立したパターンの集合体であってもよい。支持パターン１０７を独立パターンの集合体とすることで、配線基板１０１の表裏面において残銅率の差を小さくし、それによって配線基板１０１の反りを防止するとともに、支持パターン１０７としても有効な構造とすることが可能となる。また、支持パターン１０７の独立パターンの間隔が広すぎると支持パターン１０７としての効果が発揮できなくなるため、パターンの間隔を２００μｍ以下に設定することも重要である。
【００３１】
そして、積層完了後、図３に示すように、切断して個別の電子部品内蔵基板１３０とする。
【００３２】
以上に示すように、本実施の形態１によれば、プレスにより加熱圧着して電子部品を基板内に内蔵する際に、かかる圧力を支持パターンで受けることができるので、圧力による基板の変形を防止することが可能となるため、量産性に優れた電子部品内蔵基板を安定して作製することが可能となる。
【００３３】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、本発明の特に請求項２〜１５に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図４は、本発明の実施の形態２による電子部品内蔵モジュールの製造工程断面図、図５は、本発明の実施の形態２による電子部品内蔵モジュールの断面図を示している。なお、実施の形態１と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。
【００３５】
実施の形態１と同様に、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、電子部品１０８ａ、１０８ｂを実装した配線基板１０１上に、空間１２１を形成した第１の絶縁層１２０と第２の絶縁層１２２と配線層１２３を所望の位置に重ね合わせ、加熱・加圧して一体化させる。この時、支持パターン１０７の存在により配線基板１０１が変形することなく一体形成が可能となる。
【００３６】
次に、図４（ａ）に示すように、上下面を貫通するようにスルーホール１２５を形成する。
【００３７】
次に、図４（ｂ）に示すように、めっき１２６によりスルーホール１２５を介して上下面の電気的導通を図り、配線層１２３を所望の配線パターンへ加工する。この時、支持パターン１０７が配線パターンの一部として使用されても、そうでなくても構わない。そもそも支持パターン１０７の目的は、積層時に配線基板１０１にかかる圧力を受け止めるために存在させているのであるが、積層後の基板に対しては、その後は支持パターン１０７が配線パターンとして使用されてもなんら問題を生じるものではない。
【００３８】
次に、図４（ｃ）に示すように、配線基板１０１の裏面電極１０５上に電子部品１２８ａ、１２８ｂを実装する。なお、電子部品１２８ａ、１２８ｂの実装位置に関しては、配線基板１０１の裏面電極１０５上であっても、配線層１２３から新たに形成した配線パターン上であっても構わない。どちらの面にでも実装可能なように、スルーホール１２５を介して上下面を導通させているのである。
【００３９】
また、実装に用いるはんだ１２９は、内蔵している電子部品１０８ａ、１０８ｂと同様に、Ｐｂ−Ｓｎ系の共晶はんだやＰｂフリーはんだ（例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ａｕ−Ｓｎ系またはＳｎ−Ｚｎ系）を用いることができるが、何れの場合も融点が２３０℃以下であるため、非耐熱性部品であっても使用することが可能である。しかしながら、近年の環境問題への配慮を考えるとＰｂフリーはんだを用いる方が望ましい。
【００４０】
そして、図５に示すように、実装完了後切断して、電子部品内蔵モジュール１３１を形成する。
【００４１】
以上のように、本実施の形態によれば、プレスにより加熱圧着して電子部品を基板内に内蔵する際に、かかる圧力を支持パターンで受け止めることで圧力による基板の変形を防止するだけでなく、支持パターンを配線パターンとして使用し、スルーホール接続を行うことができるようになるので、電子部品内蔵基板として表裏面に部品実装や、別基板への実装が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、熱ストレスや機械的ストレスを受け難く、かつ低コスト化が可能な、電子部品が埋設された電子部品内蔵基板とその製造方法及び電子部品内蔵基板を用いた電子部品内蔵モジュールに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１における電子部品内蔵基板の製造工程断面図
【図２】本発明の実施の形態１における電子部品内蔵基板の断面図
【図３】本発明の実施の形態１における電子部品内蔵基板の断面図
【図４】本発明の実施の形態２における電子部品内蔵基板の製造工程断面図
【図５】本発明の実施の形態２における電子部品内蔵モジュールの断面図
【図６】従来の電子部品内蔵基板の製造工程断面図
【図７】従来の電子部品内蔵基板の製造工程断面図
【符号の説明】
【００４４】
１０１  配線基板
１０２  電極
１０３  インナービアホール
１０４  内層配線パターン
１０５  電極
１０７  支持パターン
１０８ａ  電子部品
１０８ｂ  電子部品
１０９  はんだ
１２０  第１の絶縁層
１２１  空間
１２２  第２の絶縁層
１２３  配線層
１２４  熱硬化性樹脂
１２５  スルーホール
１２６  めっき
１２８ａ  電子部品
１２８ｂ  電子部品
１２９  はんだ
【図１】
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【図２】
2006120829.tif 000004
【図３】
2006120829.tif 000005
【図４】
2006120829.tif 000006
【図５】
2006120829.tif 000007
【図６】
2006120829.tif 000008
【図７】
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