(57)【要約】【課題】既存の回路部品と回路基板を用いて、低コスト・高信頼性で部品を内蔵し高密度実装を実現すると共に、適切な熱膨張係数が選択できる矯正材と接合することで適切に熱膨張係数を制御した部品内蔵基板を提供する。【解決手段】第１の電気絶縁性基材１と、前記第１の電気絶縁性基材１の両面に形成された配線パターン２からなる回路基板４と、前記回路基板４に実装された回路部品６と、前記回路基板４より、熱膨張係数の低い矯正材８と、前記回路部品６を内蔵し、前記回路基板４と熱膨張係数の低い矯正材８とを接合する第２の電気絶縁性基材７とからなる部品内蔵基板である。【選択図】図１
2006351819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電気絶縁性基材と、前記第１の電気絶縁性基材の両面に形成された配線パターンからなる回路基板と、
前記回路基板に実装された回路部品と、
前記回路基板より、熱膨張係数の低い矯正材と、
前記回路部品を内蔵し、前記回路基板と熱膨張係数の低い矯正材とを接合する第２の電気絶縁性基材と、
からなる部品内蔵基板。
【請求項２】
第１の電気絶縁性基材と、前記第１の電気絶縁性基材の両面に形成された配線パターンからなる回路基板と、
前記回路基板に実装された回路部品と、
前記回路基板より、熱膨張係数の低い矯正材と、
前記回路部品を内蔵する第２の電気絶縁性基材と、
前記第２の電気絶縁性基材と、前記矯正材とを接着する接着材と、
からなる部品内蔵基板。
【請求項３】
接着材は、熱硬化性および光硬化性の樹脂からなる請求項２に記載の部品内蔵基板。
【請求項４】
第１の電気絶縁性基材と、前記第１の電気絶縁性基材の両面に形成された配線パターンからなる回路基板と、
前記回路基板に実装された回路部品と、
前記回路基板より、熱膨張係数の低い矯正材と、
前記回路部品を内蔵し、前記回路基板と矯正材とを接合する第２の電気絶縁性基材と、
前記矯正材の反りを防止する反り防止層と、
からなる部品内蔵基板。
【請求項５】
反り防止層は、第１の電気絶縁性基材、第２の電気絶縁性基材、銅箔の少なくとも１つを含む請求項１，２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。
【請求項６】
反り防止層は、第１の電気絶縁性基材または第２の電気絶縁性基材よりも弾性率が大きいことを特徴とする請求項１，２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。
【請求項７】
回路基板は、配線パターン間を接続するスルーホールまたは、ビアを含む多層基板である請求項１，２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。
【請求項８】
回路基板は、配線パターンの一部分が第１の電気絶縁性基材に埋設されている請求項１，２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。
【請求項９】
第２の電気絶縁性基材は、無機フィラと熱硬化性樹脂を含む混合物である請求項１，２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。
【請求項１０】
第２の電気絶縁性基材のガラス転移点温度が、１２０℃以上である請求項１，２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。
【請求項１１】
矯正材は、回路部品を収納する凹部または、貫通孔を有する請求項１，２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。
【請求項１２】
矯正材は回路基板を収納する凹部を有し、前記凹部に回路基板および第２の電気絶縁性基材が収納されることを特徴とする請求項１，２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。
【請求項１３】
矯正材の熱膨張係数が、シリコンの熱膨張係数と同じまたは、それより小さいことを特徴とする請求項１，２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。
【請求項１４】
矯正材の弾性率が、回路基板の弾性率よりも大きいことを特徴とする請求項１，２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。
【請求項１５】
矯正材は、ガラス、石英、シリコン、インバー合金、セラミックスのいずれか１つにより形成された請求項１，２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。
【請求項１６】
回路部品は、コンデンサ、抵抗、コイル、遮断素子の少なくとも１つを含む請求項１，２，４のいずれかに記載の部品内蔵基板。
【請求項１７】
回路基板、第２の電気絶縁性基材、矯正材の少なくとも１つが略正多角形である請求項１,２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。
【請求項１８】
矯正材、第２の電気絶縁性基材、回路基板の少なくとも一部分が平坦かもしくは凸状に反っており、前記反り量が±５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１，２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。
【請求項１９】
矯正材、第２の電気絶縁性基材、回路基板の少なくとも１つが、中心部と端部で厚みが異なることを特徴とする請求項１，２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。
【請求項２０】
矯正材は、少なくとも第２の電気絶縁性基材と接する部分に凹凸を有する粗化処理による密着層を形成している請求項１，２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。
【請求項２１】
第１の電気絶縁性基材と、前記第１の電気絶縁性基材の両面に形成された配線パターンからなる回路基板に回路部品を実装する工程と、
前記回路基板上に第２の電気絶縁性基材を積層し前記回路部品を内蔵する工程と、
前記第２の電気絶縁性基材に前記回路基板より熱膨張係数の低い矯正材を積層する工程と、
前記第２の電気絶縁性基材を硬化する工程と
を備えた請求項１，２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板の製造方法。
【請求項２２】
第１の電気絶縁性基材と、前記第１の電気絶縁性基材の両面に形成された配線パターンからなる回路基板に回路部品を実装する工程と、
前記回路基板上に第２の電気絶縁性基材を積層し前記回路部品を内蔵する工程と、
前記第２の電気絶縁性基材を硬化する工程と、
前記回路基板より熱膨張係数の低い矯正材に接着材を形成する工程と、
前記矯正材と前記第２の電気絶縁性基材とを接着材を介して積層する工程と、
前記接着材を硬化する工程と、
を備えた請求項２に記載の部品内蔵基板の製造方法。
【請求項２３】
第１の電気絶縁性基材と、前記第１の電気絶縁性基材の両面に形成された配線パターンからなる回路基板に回路部品を実装する工程と、
前記回路基板上に第２の電気絶縁性基材と矯正材を積層し、前記回路部品の内蔵と前記第２の電気絶縁性基材の硬化を同時に行う工程と、
を備えた請求項１，２，４のいずれか一つに記載の部品内蔵基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップ実装基板、マザーボード、プローブカード用基板などに適用される回路基板を、所望の熱膨張率に制御し且つ回路部品を電気絶縁性基材に内蔵した部品内蔵基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器には高性能化および小型化の要求が高まっており、これらの電子機器に組み込まれる電子部品の高密度実装化が急速に進んでいる。高密度実装の手法として、ＬＳＩ等の半導体素子をベアチップの状態で回路基板に面実装するフリップチップ実装が行われている。
【０００３】
フリップチップ実装においては、配線基板とこれに搭載された半導体素子との隙間に対してアンダーフィル剤が充填される。これは、アンダーフィル剤が充填されない状態では、配線基板および半導体チップにおける面内方向の熱膨張率の差に起因した応力・歪が、電気接続部に集中し、信頼性が低くなるからである。
【０００４】
半導体素子を搭載するための回路基板は、半導体素子の多ピン化に対応すべく、高い配線収容性を有した多層配線基板（ＡＬＩＶＨ（特許文献１参照）、ビルドアップ基板）が使用されているが、一般的な半導体材料による半導体素子の面内方向における熱膨張率が、約３．５ｐｐｍ／℃であるのに対し、一般的によく用いられているガラスエポキシ基材の多層配線基板は、面内方向の熱膨張率が１２〜２０ｐｐｍ／℃と、両者の熱膨張率の差は大きい。この差が、環境温度の変化、或は、環境温度の変化を経ることにより、配線基板と半導体チップ間における電気接続部（バンプ）に応力・歪が発生し、バンプと配線基板の電極パッドとの界面などにて、クラックや剥がれが生じやすくなる原因である。
【０００５】
しかしながら、大型の半導体チップを配線基板に実装する場合には、アンダーフィル剤の応力緩和機能のみでは、充分な接続信頼性を確保できない場合が多い。半導体チップおよび回路基板の熱膨張率の差に起因する両者の熱膨張差の絶対量は、チップが大型であるほど大きくなるためである。熱膨張差が大きいほど、電気的接続部にて発生する応力も大きくなる。
【０００６】
配線基板および半導体チップの熱膨張率の差に起因する上述の不具合を解消もしくは軽減するための手法の一つとして、熱膨張率の小さな配線基板を採用することが考えられる。配線基板の熱膨張率を低減する手法として、炭素繊維材料を利用する技術が知られている。
【０００７】
炭素繊維の熱膨張率は、一般に、−５〜３ｐｐｍ／℃（２５℃）程度である。例えば、特許文献２には、基材として炭素繊維シートを含有するコア基板の両面に、ガラス繊維を含有するプリプレグによる絶縁層と銅配線とが積層された多層配線構造を有する配線基板が開示されている。特許文献３には、炭素繊維シートを含有するコア基板の両面に、ガラス繊維を含有しないプリプレグによる絶縁層と銅配線の積層構造を有する配線基板が開示されている。炭素繊維の熱膨張率が小さいので、基材として炭素繊維シートを含有する絶縁層や基板における面内方向の熱膨張率が小さくなり、従って、これらを含んで構成される配線基板においても面内方向の熱膨張率を小さくすることができる。
【０００８】
また、更なる小型化の手法として、部品を基板に内蔵した３次元実装形態の部品内蔵基板の出現が期待されている。部品内蔵基板は、ＬＣＲ等の部品を内蔵することで、ＣＰＵのクロック周波数の高速化や、通信周波数の高周波数化に伴うノイズ対策を実装面積を増加させずに行うことができる。
【０００９】
上記、熱膨張率の小さな基板は半導体検査用のプローブカード基板としても有用である。プローブカード基板とは、半導体ウエハ上に並ぶ半導体素子の各電極にプローブを接触させて、回路状態の電気的特性を一度に検査する基板であり、素子やチップの多ピン化に応じて多層配線基板が採用されている。
【００１０】
通常半導体の検査は、製品検査（電気的特性試験）と、その後に行われる信頼性試験であるバーンイン試験に大別される。バーンイン試験は、固有欠陥のある半導体素子、あるいは製造上のばらつきから、時間とストレスに依存する故障を起こす半導体素子を除くために行われるスクリーニング試験の一つである。プローブカードによる検査が製造した半導体素子の電気的特性試験であるのに対し、バーンイン試験は熱加速試験と言える。
【００１１】
通常これらの試験は半導体をパッケージ化した後に行われるが、近年では、半導体をダイシングする前に半導体ウエハ上に多数形成された半導体素子のバーンイン試験を一括して一度に行うためのウエハ一括コンタクトボード（バーンインボード）の開発及び実用化が進められている（特許文献４参照）。これによると、バーンイン試験で半導体ウエハ上の各半導体素子の電極に電源電圧や信号を同時に印加して、複数あるいは全ての半導体チップを動作させる際、半導体ウエハ上の多数のパッド電極に対してプローブ電極を一括的にコンタクトできるコンタクタ（コンタクト治具）が提案されている。この技術によれば、コンタクタに多数のバンプを形成し、これらのバンプをコンタクト電極として使用する。
【００１２】
ウエハ一括バーンイン装置を用いたバーンイン検査の際、複数の半導体チップを同時に動作させる必要があり、チップ動作の最初に瞬間的に大量の電流をウエハに供給する必要がある。そのような大量の電流をウエハに供給しようとすると、コンタクタの配線抵抗によって電源電圧が大きく降下したり、隣接する波導体チップに供給される電圧が順次降下したりする場合がある。このような問題を解消するために、多層配線基板で共通化されている電源−グランド配線間にコンデンサを配置している。このコンデンサの配置において、１チップ毎にコンデンサを形成する提案がされている(特許文献５参照)。この方法によると、配線基板の配線パターンを形成する工程において、誘電体を用いて構成されたコンデンサを形成する。このコンデンサが電源−グランド間のバイパスコンデンサとして動作し、半導体素子のスイッチングの際に発生するノイズが原因で生じるエラーを１チップ毎に除去、もしくはノイズの影響を低減できる。
【特許文献１】特開平０６−２６８３４５号公報
【特許文献２】特開平１１−４０９０２号公報
【特許文献３】特開２００１−３３２８２８号公報
【特許文献４】特開平０７−２３１０１９号公報
【特許文献５】特開２００２−１７４６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、配線基板の熱膨張率を低減するための炭素繊維シートを採用した従来の技術においては、炭素繊維シートとこれを包容する樹脂との間の熱膨張率差が過大であり、厚み方向の熱膨張率が炭素繊維シートを含有しない場合よりも大きくなる傾向にある。炭素繊維シートを包容する樹脂は、本来は比較的大きな熱膨張率を有するが、熱膨張率の極めて小さな炭素繊維シートによって面内方向の熱膨張については厳しく抑制される。そのため、熱膨張時においては、当該樹脂と炭素繊維シートの間の過大な熱膨張率差に起因して、基板内には許容可能な上限を超える応力が発生し、その結果、この超過応力を解放するために基板厚み方向へと樹脂が一層膨張する。特に、面内方向の熱膨張率を半導体の熱膨張率程度までに抑制すべく高含有率で炭素繊維シートを含んだコア基板においては、厚み方向の熱膨張率の増大は顕著である。
【００１４】
配線基板の厚み方向の熱膨張率が大きいと、内部に形成されたスルーホールまたはインナービアホールに対して、厚み方向に大きな応力が作用する。その結果、スルーホールまたはインナービアホールの接続が不安定になる。このように、基材に炭素繊維材料を利用する従来の配線基板においては、スルーホールビアの接続を充分に確保しつつ、適切に低熱膨張率化を図るのが困難という課題がある。
【００１５】
また、多層配線基板をプローブカードとして用いる場合、配線パターンを形成する工程においてコンデンサを形成する方法では、基板のような大面積でコンデンサを形成しようとすると、コンデンサを形成する誘電体の厚みを制御することが難しく、所望の容量が得られないだけではなく、誘電体の厚さが薄すぎると強度不十分で絶縁破壊を起こすおそれがあり、一方、厚すぎるとエッチング加工性が悪くなり、精密なパターニングが困難となる場合がある。また、通常の多層基板の工程と全く異なる工程を導入することによりコストが高くなり、歩留まり高く生産できないという課題がある。
【００１６】
本発明は、このような課題のもとで考え出されたものであって、高密度実装が可能で熱膨張係数を制御することができる部品内蔵基板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】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は、第１の電気絶縁性基材と、前記第１の電気絶縁性基材の両面に形成された配線パターンからなる回路基板と、前記回路基板に実装された回路部品と、前記回路基板より、熱膨張係数の低い矯正材と、前記回路部品を内蔵し、前記回路基板と熱膨張係数の低い矯正材とを接合する第２の電気絶縁性基材とからなる部品内蔵基板であり、熱膨張係数の低い矯正材と接合することで、部品内蔵基板を適切に低熱膨張化することができるという作用効果が得られる。また、第２の電気絶縁性基材により回路基板と接着した状態で回路部品を埋め込むことで、回路部品と基板との接合強度を高く内蔵できる。その結果、生産性が高く、高密度実装可能で低熱膨張の部品内蔵基板を提供できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明の部品内蔵基板は、既存の回路部品と回路基板を用いて、低コスト・高信頼性で部品を内蔵し高密度実装を実現すると共に、適切な熱膨張係数が選択できる矯正材と接合することで適切に熱膨張係数を制御した部品内蔵基板を得られるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態１における部品内蔵基板の断面図である。図１において、回路基板４は、第１の電気絶縁性基材１と、第１の電気絶縁性基材１の両面に形成された配線パターン２と、両面の配線パターン間を電気的に接続する貫通スルーホール３からなる。また、回路部品６は、はんだ５によって回路基板４上に実装されたチップ部品であり、第２の電気絶縁性基材７は回路部品６を内蔵し回路基板４と熱膨張係数の低い矯正材８とを接合するものである。
【００２１】
本発明において、回路基板４は、ガラス織物にエポキシ樹脂を含浸させた基板（ガラス−エポキシ基板）、アラミド繊維不織布にエポキシ樹脂を含浸させた基板（アラミド−エポキシ基板）、紙にフェノール樹脂を含浸させた基板（紙−フェノール基板）、多孔質のフィルム基材に未硬化のエポキシ樹脂を空孔が残るように含浸させたフィルム基材を使ったフレキシブル基板、セラミックス基板など任意の基板から目的に応じて選択し使用できる。
【００２２】
第２の電気絶縁性基材７は、例えば、絶縁性樹脂及びフィラと絶縁性樹脂の混合物等を用いることができる。電気絶縁性基材は、樹脂とフィラを含み、フィラ含量が５０重量％以上９５重量％以下であることが好ましい。また、ガラスクロス等の補強材があってもよい。絶縁性樹脂としては、熱硬化性樹脂や、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂等を用いることができ、耐熱性の高いエポキシ樹脂やフェノール樹脂、イソシアネート樹脂を用いることにより、第２の電気絶縁性基材７の耐熱性を挙げることができる。また、誘電正接の低いフッ素樹脂例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ樹脂）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）樹脂（ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）樹脂ともいう）、液晶ポリマーを含むもしくはそれらの樹脂を変性させた樹脂を用いることにより、電気絶縁層の高周波特性が向上する。
【００２３】
ここで、第２の電気絶縁性基材７として、フィラと絶縁性樹脂の混合物を用いた場合、フィラ及び絶縁性樹脂を選択することによって、第２の電気絶縁性基材７の線膨張係数、熱伝導度、誘電率などを容易に制御することができる。たとえば、フィラとしてアルミナ、マグネシア、窒化ホウ素、窒化アルミ、窒化珪素、ポリテトラフルオロエチレン及び、シリカなどを用いることができる。アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミを用いることにより、従来のガラス−エポキシ基板より熱伝導度の高い基板が製作可能となり、内蔵された回路部品４の発熱を効果的に放熱させることができる。また、アルミナはコストが安いという利点もある。シリカを用いた場合、誘電率が低い電気絶縁性基材が得られ、比重も軽いため、携帯電話などの高周波用途として好ましい。窒化珪素やポリテトラフルオロエチレン、例えば“テフロン（登録商標）”を用いても誘電率の低い電気絶縁層を形成できる。また、窒化ホウ素を用いることにより線膨張係数を低減できる。さらに分散剤、着色剤、カップリング剤又は離型剤を含んでいてもよい。分散剤によって、絶縁性樹脂中のフィラを均一性よく分散させることができる。着色剤によって、電気絶縁層を着色することができるため、自動認識装置の利用が容易となる。カップリング剤によって、絶縁性樹脂とフィラとの接着強度を高くすることができるため、第２の電気絶縁性基材７の絶縁性を向上できる。
【００２４】
配線パターン２は、電気伝導性を有する物質からなり、例えば金属箔や導電性樹脂組成物、金属板を加工したリードフレームを用いることができる。金属箔やリードフレームを用いることにより、エッチング等により微細な配線パターンの作成が容易となる。また、金属箔においては、離型フィルムを用いた転写等による配線パターンの形成も可能となる。特に銅箔はコストも安く、電気伝導性も高いため好ましい。また、離型フィルム上に配線パターンを形成することにより、配線パターンが取り扱いやすくなる。また、導電性樹脂組成物を用いることにより、スクリーン印刷等による、配線パターンの形成が可能となる。リードフレームを用いることにより、電気抵抗の低い、厚みのある金属を使用できる。また、エッチングによる微細パターン化や打ち抜き加工等の簡易な製造法が使える。また、これらの配線パターン２は表面にメッキ処理をすることにより、耐食性や電気伝導性を向上させることができる。また、配線パターン２の第２の電気絶縁性基材７との接触面を粗化することで、第２の電気絶縁性基材７との接着性を向上させることができる。
【００２５】
貫通スルーホール３は、両面の配線パターン２間を接続する機能を有し、ビアホール形成後、めっきすることによって形成できる。めっきは金、銀、銅またはニッケルなどを用いることができる。また、本実施の形態においては貫通スルーホールを例に挙げているが、インナービアによって層間接続を行ってもよい。たとえば、熱硬化性の導電性物質からなるインナービアでもよい。熱硬化性の導電性物質としては、たとえば、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を用いることができる。金属粒子としては、金、銀、銅又はニッケルなどを用いることができる。金、銀、銅又はニッケルは導電性が高いため好ましく、銅は導電性が高くマイグレーションも少ないため特に好ましい。銅を銀で被覆した金属粒子を用いても、マイグレーションの少なさと導電性の高さ、両方の特性を満たすことができる。熱硬化性樹脂としては、たとえば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂又はイソシアネート樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂は、耐熱性が高いため特に好ましい。
【００２６】
回路部品６はディスクリート部品であることが好ましい。これにより、内蔵する部品を新規に開発する必要が無くなり、開発スピードが向上する。また、既存のディスクリート部品の信頼性、精度を利用することができ、特性が向上する。前記においてディスクリート部品とは、例えばコイル、コンデンサ、抵抗、遮断素子等の汎用のチップ部品を言う。また、印刷抵抗や薄膜コンデンサ・インダクタ等を形成しても良い。コンデンサは、バイパスコンデンサやデカップリングコンデンサとして用いたりすることができる。抵抗は電流制限用として用いることができる。遮断素子は、電源ラインの過負荷や短絡等による過電流を検出して、電流の制御を伴う遮断を行う。プローブカードとして部品内蔵基板を用いる場合、半導体ウエハ上の各半導体素子にコンデンサを形成しなくてはならないが、既存のディスクリート部品を用いることで大量のコンデンサを容易に実装でき、これにより、各半導体素子のスイッチングの際に発生するノイズが原因で生じるエラーを完全に除去でき、もしくはノイズの影響を低減できるため、基板の十分な特性を引き出すことが可能となる。
【００２７】
はんだ５は、配線パターン２に回路部品６を実装するために用いる。高温はんだを用いた場合、モジュールをリフローで実装する際のはんだの再溶融を防止できる。また、鉛フリーはんだを用いることで環境への負荷を軽減できる。本実施の形態では、はんだを用いたが導電性接着剤等を用いてもよい。
【００２８】
矯正材８は、シリコンの熱膨張係数と同じかそれよりも小さいものがよい。例えば、熱膨張率がシリコンに近い低熱膨張ガラスや石英、ムライト系セラミックス（アルミナＡｌ2Ｏ3と酸化シリコンＳｉＯ2を主成分とするセラミックス）、シリコン、ガラスセラミックス、窒化アルミニウム、アルミナ、インバー合金等を用いることができる。任意の材料から厚み、大きさ、形状を決定し所望の熱膨張となるものを選択し、使用できる。
【００２９】
この構成により、熱膨張係数の低い矯正材と接合することで、部品内蔵基板を適切に低熱膨張化することができるという作用効果が得られる。また、第２の電気絶縁性基材により回路基板と接着した状態で回路部品を埋め込むことで、回路部品と基板の接合強度を高く内蔵できる。その結果、生産性が高く、高密度実装可能で、低熱膨張の部品内蔵基板を提供できる。
【００３０】
（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２,３に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。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その説明を省略する。
【００３１】
図２は、本実施の形態２における部品内蔵基板の断面図である。図２において、回路基板４は、第１の電気絶縁性基材１と、第１の電気絶縁性基材１の両面に形成された配線パターン２と、両面の配線パターン間を電気的に接続する貫通スルーホール３からなる。また、回路部品６ははんだ５によって回路基板上に実装されたチップ部品であり、第２の電気絶縁性基材７は回路部品６を内蔵するものである。接着材９は第２の電気絶縁性基材と熱膨張係数の低い矯正材８とを接着するものである。
【００３２】
本発明において、接着材９は、熱硬化性および光硬化性の樹脂からなり、その材料として、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂および耐熱性エポキシ樹脂が挙げられる。接着材９はシート状のものを貼り付けても、ペースト状のものを塗布してもよい。樹脂のガラス転移温度はプローブカードのバーンイン温度である１２０℃以上が好ましい。また、樹脂の硬化温度は低温であることが好ましく、これにより低反り可能で、熱膨張を制御する矯正材の機能を損なわずに第２の電気絶縁性基材７と接合することができる。
【００３３】
矯正材８は、実施の形態１と同様のものを用いることができるが、可視光および紫外光を通す矯正材８がより好ましい。可視光および紫外光を通す矯正材８を用いることにより、光硬化性の樹脂からなる接着材９により接着が容易にできる。
【００３４】
この構成により、第２の電気絶縁性基材７は回路部品６を内蔵し完全に硬化させた状態で、熱膨張係数の低い矯正材８を接着材９で接着することができる。そのため、矯正材８に発生する反りが抑えられ、また、接着材９が薄いので矯正材８の熱膨張制御力を損なわずに接合することができ、高密度実装可能で低熱膨張、低反りの部品内蔵基板を提供できるという作用効果が得られる。
【００３５】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、本発明の特に請求項４，６に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。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その説明を省略する。
【００３６】
図３は、本実施の形態３における部品内蔵基板の断面図である。図３において、回路基板４は、第１の電気絶縁性基材１と、第１の電気絶縁性基材１の両面に形成された配線パターン２と、両面の配線パターン間を電気的に接続する貫通スルーホール３からなる。また、回路部品６ははんだ５によって回路基板上に実装されたチップ部品であり、第２の電気絶縁性基材７は回路部品６を内蔵し回路基板４と熱膨張係数の低い矯正材８とを接合するものである。反り防止層１０は矯正材に発生する反りを防止するものである。
【００３７】
本発明において、反り防止層１０は、第１の電気絶縁性基材１または第２の電気絶縁性基材７と熱膨張が同じか近いものを用いる。これにより、矯正材８を挟んで表裏面の熱膨張差を小さくし、熱膨張差によって物理的に生じる反りを抑制することができるので、平坦性が高い部品内蔵基板が得られるという作用効果がある。
【００３８】
また、反り防止層１０は第１の電気絶縁性基材１または第２の電気絶縁性基材７よりも弾性率が大きいものを用いる。これにより、反り防止層１０の弾性率が高いことで反り防止層１０の剛性が高くなり、部品内蔵基板に生じる反りを抑制することができる。
【００３９】
図３のように既存のチップ部品を内蔵し高密度実装を実現するとともに、低熱膨張の矯正材８と接合することで適切に熱膨張係数を制御でき、さらに反り防止層１０を設けることで平坦性が高い部品内蔵基板となる。
【００４０】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、本発明の特に請求項５に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。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その説明を省略する。
【００４１】
図４は、本実施の形態４における部品内蔵基板の断面図である。図４において、回路基板４は、第１の電気絶縁性基材１と、第１の電気絶縁性基材１の両面に形成された配線パターン２と、両面の配線パターン間を電気的に接続する貫通スルーホール３からなる。また、回路部品６ははんだ５によって回路基板上に実装されたチップ部品であり、第２の電気絶縁性基材７は回路部品６を内蔵し回路基板４と熱膨張係数の低い矯正材８とを接合するものである。反り防振層１０は矯正材に発生する反りを防止するもので、回路基板４と第２の電気絶縁性基材からなる。
【００４２】
反り防止層１０は回路基板４と第２の電気絶縁性基材７を用いる。矯正材８を挟んで表裏面が同様またはそれに近い構成を有した反り防止層１０によって、矯正材８を挟んだ表裏面の熱膨張差が小さくなり、より平坦性が高い部品内蔵基板となる。
【００４３】
図４のように既存のチップ部品を内蔵し高密度実装を実現するとともに、低熱膨張の矯正材８と接合することで適切に熱膨張係数を制御し、矯正材８を挟んで表裏面が同様またはそれに近い構成を有した反り防止層１０によって、矯正材８を挟んだ表裏面の熱膨張差が小さくなり、より平坦性が高い部品内蔵基板となる。
【００４４】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、本発明の特に請求項７に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。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その説明を省略する。
【００４５】
図５は、本実施の形態５における部品内蔵基板の断面図である。図５において、回路基板４は、第１の電気絶縁性基材１と、第１の電気絶縁性基材の両面に形成された配線パターン２と、両面の配線パターン間を電気的に接続する貫通スルーホール３とインナービア１１からなる。また、回路部品６ははんだ５によって回路基板上に実装されたチップ部品であり、第２の電気絶縁性基材７は回路部品６を内蔵し回路基板４と熱膨張係数の低い矯正材８とを接合するものである。
【００４６】
回路基板４は例えば全層ＩＶＨ構造のＡＬＩＶＨ基板や、インナービアを内部に有したビルドアップ基板を用いることができる。これにより、配線長が短く、高い配線収容性を有した部品内蔵基板を得ることができる。また、実施の形態１で示した回路基板も同様に用いることができる。
【００４７】
図５のように既存のチップ部品を内蔵し高密度実装を実現するとともに、低熱膨張の矯正材と接合することで適切に熱膨張係数を制御し、スルーホールまたはインナービアを有する回路基板を用いることで、複雑な回路形成が容易になり、また高い配線収容性を有した部品内蔵基板となる。
【００４８】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６について、本発明の特に請求項８〜１０に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。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その説明を省略する。
【００４９】
図６は、本実施の形態６における部品内蔵基板の断面図である。図６において、回路基板４は、第１の電気絶縁性基材１と、第１の電気絶縁性基材１に埋設された配線パターン２と、両面の配線パターン間を電気的に接続するインナービア１１からなる。また、回路部品６ははんだ５によって回路基板上に実装されたチップ部品であり、第２の電気絶縁性基材７は回路部品６を内蔵し回路基板４と熱膨張係数の低い矯正材８とを接合するものである。
【００５０】
本発明において、回路基板４の配線パターン２は、保持基材と配線層を含む配線転写シートを用いて形成することができる。保持基材は、配線層を転写する際に配線転写シートと被転写物との積層体を加熱加圧することによって、被転写物である電気絶縁性基材と互いに相溶しない材料から成ることが好ましい。保持基材材料は電気絶縁性基材の材料に応じて、有機樹脂および金属から選択される。電気絶縁性基材がエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアネート樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂を含む場合、保持基材は、ポリイミド、フッ素系樹脂、および耐熱性エポキシ樹脂から選択される材料で構成することが好ましい。さらに、保持基材は、配線転写後、保持基材を除去する工程において、配線層から良好に剥離するような材料で形成されることが好ましい。その観点からも、保持基材は前述のポリイミドまたはフッ素系樹脂等から成ることが好ましい。
【００５１】
ここで、保持基材を熱硬化性樹脂で構成する場合には、保持基材を構成する樹脂と第１の電気絶縁性基材を構成する樹脂との相溶性に注意する必要がある。例えば、保持基材をエポキシ樹脂で構成し、第１の電気絶縁性基材がエポキシ樹脂を含む場合、保持基材のエポキシ樹脂が十分に硬化していないと、配線転写工程を実施している間にエポキシ樹脂の粘度が低下し、第１の電気絶縁性基材のエポキシ樹脂と混ざり合って、保持基材と電気絶縁性基材が剥がれにくくなり、良好な配線パターンを形成できなくなることがある。保持基材が熱可塑性樹脂で構成されている場合も、熱可塑性樹脂が軟化する条件で配線転写工程を実施すると、同様の問題が生じ得る。したがって、保持基材として熱可塑性樹脂シートを使用する場合には、当該シートは耐熱性であることを要する。
【００５２】
保持基材の厚さは、その材料に応じて適宜選択される。一般には、１０〜１００μｍとすることが好ましい、保持基材が薄い場合には、ハンドリング性が悪くなる。強度が低下する、ならびに基材にしわが発生しやすいといった問題が生じる傾向にある。保持基材が厚すぎる場合には、保持基材を機械的に剥離しにくい傾向にある。
【００５３】
保持基材は、可視光が透過できる材料から成ることが好ましい。そのような材料として、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂および耐熱性エポキシ樹脂が挙げられる。これらの樹脂で保持基材を構成する場合、その厚さは１００μｍ以下とすることが、可視光の透過性を確保する上で好ましい。
【００５４】
なお、保持基材の配線層を形成する表面には、離型処理を施してもよい。離型処理を施すことによって、配線層を転写した後で、保持基材を被転写物から容易に剥離することができる。離型処理は、例えばシリコン樹脂を、０．０１〜１μｍの厚さとなるように保持基材の配線層を形成する表面に塗布して実施する。
【００５５】
また、保持基材を金属で形成する場合、保持基材を構成する金属と配線層を構成する金属とは、それぞれ選択的に除去できるものであることが好ましい。それにより、配線層を転写した後、保持基材だけをエッチングで除去することができる。保持基材／配線層の組合せとしては、例えば、アルミニウム／銅、およびステンレス／銅等が挙げられる。保持基材を構成する金属と配線層を構成する金属が、それぞれ選択的に除去できないものである場合、保持基材と配線層との間に、エッチングストップ層を設けることが好ましい。エッチングストップ層を構成する材料は、保持基材と配線の組合せおよびエッチング液の種類に応じて、適宜選択される。例えば、保持基材／配線層の組合せが、銅／銅であって、保持基材を硫酸過水を使用するエッチングにより除去する場合、エッチングストップ層はチタンから成る層であることが好ましい。
【００５６】
図６のように既存のチップ部品を内蔵し高密度実装を実現するとともに、低熱膨張の矯正材と接合することで適切に熱膨張係数を制御し、配線パターンが埋設されていることで基板の凹凸が少なくなり、より平坦性の良い部品内蔵基板となる。
【００５７】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について、本発明の特に請求項１１に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。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その説明を省略する。
【００５８】
図７は、本実施の形態７における部品内蔵基板の断面図である。図７において、回路基板４は、第１の電気絶縁性基材１と、第１の電気絶縁性基材１の両面に形成された配線パターン２と、両面の配線パターン間を電気的に接続する貫通スルーホール３からなる。また、回路部品６ははんだ５によって回路基板上に実装されたチップ部品であり、第２の電気絶縁性基材７は回路部品６を内蔵し回路基板４と回路部品を収納する凹部または貫通孔を有する熱膨張係数の低い矯正材８とを接合するものである。
【００５９】
本発明において、矯正材８は、実施の形態１と同様のものを用いることができる。回路部品６を収納する凹部は、電解エッチング方法、またはレーザ加工などより形成できる。
【００６０】
この構成により、既存のチップ部品を内蔵し高密度実装を実現するとともに、凹部または貫通孔を有する熱膨張係数の低い矯正材８を用いることで、これにより薄型の部品内蔵基板が得られ、また内蔵層の厚みを変えることで精度よく熱膨張率を制御できるという作用効果が得られる。
【００６１】
（実施の形態８）
以下、本発明の実施の形態８について、本発明の特に請求項１２〜１８に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。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その説明を省略する。
【００６２】
図８は、本実施の形態８における部品内蔵基板の断面図である。図８において、回路基板４は、第１の電気絶縁性基材１と、第１の電気絶縁性基材１の両面に形成された配線パターン２と、両面の配線パターン間を電気的に接続する貫通スルーホール３からなる。また、回路部品６ははんだ５によって回路基板上に実装されたチップ部品であり、第２の電気絶縁性基材７は回路部品６を内蔵し、回路基板４を収納する凹部を有した熱膨張係数の低い矯正材８とを接合するものである。
【００６３】
この構成により、図８のように既存のチップ部品を内蔵し高密度実装を実現するとともに、回路基板および第２の電気絶縁性基材７が矯正材により拘束されることで、より低熱膨張で低反りな部品内蔵基板となる。
【００６４】
（実施の形態９）
以下、本発明の実施の形態９について、本発明の特に請求項１９に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。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その説明を省略する。
【００６５】
図９は、本実施の形態９における部品内蔵基板の断面図である。図９において、回路基板４は、第１の電気絶縁性基材１と、第１の電気絶縁性基材１の両面に形成された配線パターン２と、両面の配線パターン間を電気的に接続する貫通スルーホール３からなる。また、回路部品６ははんだ５によって回路基板４上に実装されたチップ部品であり、第２の電気絶縁性基材７は回路部品６を内蔵し、熱膨張係数の低い矯正材８と接合するが、矯正材８、第２の電気絶縁性基材７、回路基板４の少なくとも一部分が平坦かもしくは凸状に反っており、反り量が±５００μｍ以下であることを特徴とするものである。熱膨張の異なる材料を接合した場合、熱膨張係数差に起因した反りが発生する。本発明では、熱膨張の小さい矯正材は、矯正材よりも熱膨張の大きい第２の電気絶縁性基材と回路基板の熱収縮によって、凸型に反りが発生する。プローブカードとして本部品内蔵基板を用いる場合、コンタクタに多数のバンプを形成し、これらのバンプをコンタクト電極として使用するが、凹型に反りが発生するとコンタクト電極が半導体ウエハへ接触できなくなる。凸状に反ることにより、コンタクト電極が半導体ウエハに確実に接触することができる。
【００６６】
この構成により、図９のように既存のチップ部品を内蔵し高密度実装を実現するとともに、矯正材８、第２の電気絶縁性基材７、回路基板４の少なくとも一部分が平坦化もしくは凸状に反っており、反り量が±５００μｍ以下であることにより、プローブカードとして用いる際に、回路基板４が凸状に反っている部分は半導体ウエハに確実なコンタクトを確保することができる部品内蔵基板となる。
【００６７】
（実施の形態１０）
以下、本発明の実施の形態１０について、本発明の特に請求項２０に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。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その説明を省略する。
【００６８】
図１０は、本実施の形態１０における部品内蔵基板の断面図である。図１０において、回路基板４は、第１の電気絶縁性基材１と、第１の電気絶縁性基材１の両面に形成された配線パターン２と、両面の配線パターン間を電気的に接続する貫通スルーホール３からなる。また、回路部品６ははんだ５によって回路基板４上に実装されたチップ部品であり、第２の電気絶縁性基材７は回路部品６を内蔵するものである。矯正材８は、第２の電気絶縁性基材７と接する部分に凹凸を有する粗化処理による密着層１２を形成した熱膨張係数の低い矯正材で、第２の電気絶縁性基材７と接合するものである。
【００６９】
本発明において、矯正材８に用いる材料は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。第２の電気絶縁性基材７と接する部分に凹凸を有する粗化処理は、反応性ガスを用いたドライエッチング加工、サンドブラストによる機械加工、および電解エッチング加工が挙げられる。矯正材が金属材料であれば電解エッチング方法により容易に凹凸を形成することができる。
【００７０】
この構成により、図１０のように既存のチップ部品を内蔵し高密度実装を実現するとともに、凹凸を有する粗化処理がアンカー効果を発揮し、第２の電気絶縁性基材７との密着性が向上した部品内蔵基板となる。
【００７１】
（実施の形態１１）
以下、本発明の実施の形態１１について、本発明の特に請求項２１，２３に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。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その説明を省略する。
【００７２】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態１１における部品内蔵基板の製造工程を示す断面図である。図１１（ａ）は、回路基板４に、回路部品６をはんだ５によって実装した状態を示している。
【００７３】
次に、図１１（ｂ）に示すように、回路部品６を実装した回路基板４上に第２の電気絶縁性基材７を重ね、部品の内蔵を行う。第２の電気絶縁性基材７は無機フィラと熱硬化性樹脂を含む混合物である。内蔵を行う時、回路基板４と第２の電気絶縁性基材７の両側から熱を加えて、樹脂の硬化を若干進めるが、完全には硬化しない未硬化状態にすることが好ましい。
【００７４】
次に図１１（ｃ）に示すように、第２の電気絶縁性基材７に熱膨張係数の小さい矯正材８を積層し、外部から熱を加えて接合する。この時、真空熱プレスまたは真空ラミネータ、オーブンを用いて第２の電気絶縁性基材７を溶融・硬化させ、接合を行ってもよい。
【００７５】
以上のような構成において、このように第２の電気絶縁性基材７により回路基板４と接着した状態で回路部品６を埋め込むことで、回路部品６と基板との接合強度を高く高密度実装でき、さらに熱膨張係数の低い矯正材と接合することで、部品内蔵基板を適切に低熱膨張化した部品内蔵基板を提供できる。
【００７６】
（実施の形態１２）
以下、本発明の実施の形態１２について、本発明の特に請求項２２に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。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その説明を省略する。
【００７７】
図１２（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態１２における部品内蔵基板の製造工程を示す断面図である。図１２（ａ）は、回路基板４に、回路部品６をはんだ５によって実装した状態を示している。
【００７８】
次に、図１２（ｂ）に示すように、回路部品６を実装した回路基板４上に第２の電気絶縁性基材７を重ね、部品の内蔵を行う。第２の電気絶縁性基材７は無機フィラと熱硬化性樹脂を含む混合物である。内蔵を行う時、回路基板４と第２の電気絶縁性基材７の両側から熱を加えて、樹脂を完全に硬化することが好ましい。
【００７９】
次に図１２（ｃ）に示すように、熱膨張係数の小さい矯正材８に、熱硬化性または光硬化性の樹脂からなる接着材９を形成する。接着材９は、シート状のもの、もしくはペースト状のものを塗布して形成してもよい。この時、接着材９は、未硬化であることが好ましい。
【００８０】
次に図１２（ｄ）に示すように、接着材９を形成した矯正材８と第２の電気絶縁性基材７とを位置合わせを行い積層する。この時、真空熱プレスまたは真空ラミネータまたはオーブンを用いて接着材を溶融・硬化させ、接合を行ってもよい。接着材９の硬化は、可視光または紫外光を当てて行っても良い。
【００８１】
以上のような構成において、第２の電気絶縁性基材７は回路部品６を内蔵し完全に硬化させた状態で、熱膨張係数の低い矯正材を接着材９で接着することができる。そのため、矯正材８に発生する反りが抑えられ、また、接着材９が薄いので矯正材８の熱膨張制御力を損なわずに接合することができ、高密度実装可能で、低反りの部品内蔵基板を提供できるという作用効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の部品内蔵基板は、既存の回路部品と回路基板を用いて、低コスト・高信頼性で部品を内蔵し高密度実装を実現すると共に、適切な熱膨張係数（厚み）が選択できる矯正材と接合することで適切に熱膨張係数を制御した部品内蔵基板として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施の形態１における部品内蔵基板の断面図
【図２】本発明の実施の形態２における部品内蔵基板の断面図
【図３】本発明の実施の形態３における部品内蔵基板の断面図
【図４】本発明の実施の形態４における部品内蔵基板の断面図
【図５】本発明の実施の形態５における部品内蔵基板の断面図
【図６】本発明の実施の形態６における部品内蔵基板の断面図
【図７】本発明の実施の形態７における部品内蔵基板の断面図
【図８】本発明の実施の形態８における部品内蔵基板の断面図
【図９】本発明の実施の形態９における部品内蔵基板の断面図
【図１０】本発明の実施の形態１０における部品内蔵基板の断面図
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態１１における部品内蔵基板の製造方法を示す工程断面図
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態１２における部品内蔵基板の製造方法を示す工程断面図
【符号の説明】
【００８４】
１  第１の電気絶縁性基材
２  配線パターン
３  貫通スルーホール
４  回路基板
５  はんだ
６  回路部品
７  第２の電気絶縁性基材
８  矯正材
９  接着材
１０  反り防止層
１１  インナービア
１２  密着層
【図１】
2006351819.tif 000003
【図２】
2006351819.tif 000004
【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】
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【図１０】
2006351819.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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