(57)【要約】【課題】半導体素子が安定的に作動することができる配線基板を提供することを課題とする。【解決手段】表面から内部にかけて形成された配線導体１４および位置決め導体１１を有する第１絶縁層１０を含む絶縁基板と、側面が位置決め導体１１に当接するとともに、一主面が前記表面と同じ高さになるように第１絶縁層１０に埋設された半導体素子１２と、絶縁基板の最表面に位置しており半導体素子１２と熱的に接続された第１金属層１３と、を有している。【選択図】図１
2018093158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面から内部にかけて形成された配線導体および位置決め導体を有する第１絶縁層を含む絶縁基板と、側面が前記位置決め導体に当接するとともに、一主面が前記表面と同じ高さになるように前記第１絶縁層に埋設された半導体素子と、前記絶縁基板の最表面に位置しており前記半導体素子と熱的に接続された第１金属層と、を有していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記第１絶縁層の表面が前記絶縁基板の最表面であり、前記一主面は、少なくとも外周縁が前記位置決め導体と接続された第１金属層により直接被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記絶縁基板が、前記一主面側に位置する第２絶縁層をさらに含み、該第２絶縁層に位置しており前記半導体素子および前記位置決め導体の少なくとも一方に重なる位置にある複数のビアホールと、該ビアホール内に位置するビア導体と、をさらに有していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項４】
前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に位置し、前記一主面の少なくとも外周縁に接続された第２金属層をさらに有していることを特徴とする請求項３に記載の配線基板。
【請求項５】
第１の金属箔および第２の金属箔が分離可能に密着した分離可能金属箔を準備する工程と、前記第１の金属箔表面に配線導体および位置決め導体を形成する工程と、側面を前記位置決め導体に当接させるとともに、一主面を前記第１の金属箔表面に直接当接させて半導体素子を載置する工程と、前記第１の金属箔表面および半導体素子を第１絶縁層により被覆する工程と前記第１絶縁層の内部および表面に配線導体を形成する工程と、前記第２の金属箔を前記第１の金属箔から剥離する工程と、少なくとも前記一主面の外周縁に対応する領域を残して前記第１の金属箔を除去することにより該第１の金属箔の一部から成る第１金属層を形成する工程と、を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を内蔵する配線基板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型のゲーム機や音楽プレーヤー等に代表される電子機器は、高機能化が進んでいる。このような電子機器に対応して、電子部品を内蔵する小型の配線基板の開発が行われている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２８９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子機器の高機能化が進むにつれて、これらの電子機器に搭載される半導体素子の情報処理量が増えて発熱量が増大している。このため、半導体素子から生じる熱が効率的に放熱されずに半導体素子が高温になり、半導体素子が安定的に作動できない虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示における配線基板は、表面から内部にかけて形成された配線導体および位置決め導体を有する第１絶縁層を含む絶縁基板と、側面が位置決め導体に当接するとともに、一主面が前記表面と同じ高さになるように第１絶縁層に埋設された半導体素子と、絶縁基板の最表面に位置しており前記半導体素子と熱的に接続された第１金属層とを有していることを特徴とするものである。
【０００６】
本開示における配線基板の製造方法は、第１の金属箔および第２の金属箔が分離可能に密着した分離可能金属箔を準備する工程と、第１の金属箔表面に配線導体および位置決め導体を形成する工程と、側面を位置決め導体に当接させるとともに、一主面を第１の金属箔表面に直接当接させて半導体素子を載置する工程と、第１の金属箔表面および半導体素子を第１絶縁層により被覆する工程と第１絶縁層の内部および表面に配線導体を形成する工程と、第２の金属箔を第１の金属箔から剥離する工程と、少なくとも一主面の外周縁に対応する領域を残して第１の金属箔を除去することにより第１の金属箔の一部から成る第１金属層を形成する工程とを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の配線基板によれば、半導体素子を安定的に作動させることが可能な配線基板を提供することができる。
【０００８】
本開示の配線基板の製造方法によれば、半導体素子を安定的に作動させることが可能な配線基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の配線基板の第１の実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本開示の配線基板の第２の実施形態を示す概略断面図である。
【図３】図３は、本開示の配線基板の第３の実施形態を示す概略断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｅ）は、本開示に係る配線基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図５】図５（ｆ）〜（ｊ）は、本開示に係る配線基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の配線基板は、絶縁基板内の位置決め導体に当接した状態で位置する半導体素子を備えている。位置決め導体は、放熱用の経路につながっている。そして、半導体素子から生じる熱は、位置決め導体および放熱用の経路を介して配線基板の外部に放熱される。放熱用の経路は、半導体素子から絶縁基板の最表面にかけて位置している。外部への放熱は、主に、放熱用の経路のうち絶縁基板の最表面に位置する部分から行われる。
【００１１】
このような配線基板の第１の実施形態を、図１を基にして説明する。本開示の配線基板Ａは、第１絶縁層１０と、位置決め導体１１と、半導体素子１２と、第１金属層１３と、配線導体１４と、を有している。第１の実施形態では、第１絶縁層１０によって絶縁基板（符号なし）が形成されている。第１の絶縁層１０の上面および下面等の表面が絶縁基板の最表面である。また、位置決め導体１１および第１金属層１３が伝熱用経路（符号なし）を形成している。
【００１２】
第１絶縁層１０は、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る。第１絶縁層１０は、互いに対向する第１の主面１０ａおよび第２の主面１０ｂを有している。第１の主面１０ａ側には、半導体素子埋設領域Ｘを有している。また、第１絶縁層１０は、複数のビアホール１５を有している。ビアホール１５の開口径は、５０〜１００μｍであっても構わない。第１絶縁層１０は、半導体素子１２を外部環境から保護している。
【００１３】
位置決め導体１１は、半導体素子埋設領域Ｘの外周に沿って位置している。位置決め導体１１の下面は、第１の主面１０ａと同じ高さであり、上面および側面が第１絶縁層１０に埋設されている。位置決め導体１１は、半導体素子１２を精度良く半導体素子埋設領域Ｘに載置するガイドとして機能する。載置された半導体素子１２は、位置決め導体１１と接着剤１６で固定されている。位置決め導体１１は、上面視において例えば枠状、円形状あるいは矩形状に形成されており枠幅、直径あるいは外形寸法は、１００〜２００μｍであるとともに、厚みは３０〜５０μｍであっても構わない。
【００１４】
半導体素子１２は、例えばマイクロプロセッサや半導体メモリ等があげられ、シリコンやゲルマニウムから成る。半導体素子１２は、複数の電極１７が形成された電極形成面１２ａ、および電極１７が形成されていない電極非形成面１２ｂを有している。半導体素子１２は、半導体素子埋設領域Ｘに電極非形成面１２ｂが第１の主面１０ａと同じ高さになるようにして第１絶縁層１０に埋設されている。
【００１５】
第１金属層１３は、電極非形成面１２ｂの表面に直接接触する状態で形成されている。第１金属層１３は、半導体素子１２から生じる作動時の熱を外部に放熱することで半導体素子１２を安定的に作動させる役目を有している。そのため、第１金属層１３は、絶縁基板の最表面に位置し、外部に露出している。第１の実施形態では、絶縁基板の最表面である第１絶縁層１０の第１の主面１０ａに、第１金属層１３が位置している。第１金属層１３は、例えば銅箔等の良熱伝導性金属により形成されている。
【００１６】
配線導体１４は、第１絶縁層１０表面およびビアホール１５の内部に形成されている。半導体素子１２上方のビアホール１５内部に形成された配線導体１４は、半導体素子１２の各電極１７と電気的に接続されている。半導体素子埋設領域Ｘの外側の領域に形成された配線導体１４の一部は、外部接続パッド１８として機能し、外部基板（不図示）の電極と半田を介して接続される。
【００１７】
このように、本開示の第１の実施形態に係る配線基板Ａによれば、第１金属層１３が半導体素子１２の電極非形成面１２ｂに直接接触する状態で形成されている。これにより、半導体素子１２から生じる作動時の熱を、第１金属層１３を介して効率的に外部に放出することが可能になる。その結果、半導体素子１２を安定的に作動させることが可能な配線基板Ａを提供することができる。
【００１８】
第１の実施形態では、半導体素子１２と第１金属層１３とが互いに直接に接し合うことで、互いに熱的に接続されている。熱的に接続されている状態は、例えば、半導体素子１２と第１金属層１３との間の熱抵抗値が３℃／Ｗ以下である状態をいう。伝熱用経路に含まれる位置決め導体１１および第１金属層１３の両方が直接に半導体素子１２に接しているので、半導体素子１２から伝熱用経路への熱伝導が効果的に行われる。つまり、放熱性を重視するときに特に有効である。
【００１９】
次に、本開示の配線基板の第２の実施形態を、図２を基にして説明する。なお、図１において説明した配線基板Ａと同一の部材については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。第２の実施形態に係る配線基板Ｂは、第１絶縁層１０と、第２絶縁層３０と、位置決め導体１１と、半導体素子１２と、第１金属層１３と、配線導体１４と、を有している。第２の実施形態では第１絶縁層１０と第２絶縁層３０とが絶縁基板を形成している。この場合の絶縁基板の最表面は、第１絶縁層１０の上側に位置する第２絶縁層３０の上面および下側に位置する第２絶縁層３０の下面である。
【００２０】
第１絶縁層１０は、互いに対向する第１の主面１０ａおよび第２の主面１０ｂを有している。第１の主面１０ａ側には、半導体素子埋設領域Ｘを有している。位置決め導体１１は、半導体素子埋設領域Ｘの外周に沿って位置している。半導体素子１２は、その側面が位置決め導体１１に当接する状態で第１絶縁層１０に埋設されている。また、第１絶縁層１０は、複数のビアホール１５を有している。配線導体１４は、第１絶縁層１０表面およびビアホール１５の内部に形成されている。なお、半導体素子１２は、電極非形成面１２ｂと第２絶縁層３０との間に、接着剤を介して固定されていても構わない。
【００２１】
第２絶縁層３０は、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る。第２絶縁層３０は、第１絶縁層１０の上面および下面に位置している。上面に位置する第２絶縁層３０は、第１絶縁層１０上面に位置する配線導体１４の一部を底面とするビアホール１５を有している。また、下面に位置する第２絶縁層３０は、第２絶縁層３０下面に位置する配線導体１４の一部を底面とするビアホール１５を有している。第１絶縁層１０と第２絶縁層３０との間には、配線導体１４が位置している。
【００２２】
第２絶縁層３０に位置する各ビアホール１５内には、例えば銅めっき等の金属より成るビア導体３１が位置している。ビア導体３１は、位置決め導体１１と接続された放熱用ビア導体３１ａと、配線導体１４と接続された配線用ビア導体３１ｂとを含んでいる。放熱用ビア導体３１ａは、半導体素子１２から生じる熱を外部に放熱する経路として機能する。また、配線用ビア導体３１ｂは、第１絶縁層１０の表面に位置する配線導体１４と、第２絶縁層３０の表面に位置する配線導体１４との間の導通経路として機能する。
【００２３】
第１金属層１３は、第２絶縁層３０の最表面において平坦形状で位置しており、各々の放熱用ビア導体３１ａと接続されている。第１金属層１３は、放熱用ビア導体３１ａから伝わる熱を外部に効率よく放熱する経路として機能する。
【００２４】
このように、本開示の第２の実施形態に係る配線基板Ｂは、位置決め導体１１に接続された放熱用ビア導体３１ａおよび第１金属層１３で構成される放熱用の経路を備えている。これにより、半導体素子１２が第１絶縁層１０と第２絶縁層３０とに挟持されている場合でも、半導体素子１２から生じる作動時の熱を効率的に放出することが可能になる。その結果、半導体素子１２を安定的に作動させることが可能な配線基板Ｂを提供することができる。
【００２５】
このような配線基板Ｂは、例えば次のように形成すればよい。まず、第１の銅箔および第２の銅箔が分離可能に密着した分離可能金属箔を準備する。次に第１の銅箔表面にめっき技術により配線導体１４を形成する。次に第１の銅箔表面に第２絶縁層３０を積層する。次に第２絶縁層３０に、配線導体１４を底面とするビアホール１５をレーザー加工により形成する。次に第２絶縁層３０表面およびビアホール１５内にめっき技術を用いて配線導体１４およびビア導体３１を形成するとともに位置決め導体１１を形成する。次に第２絶縁層３０表面に位置決め導体１１に沿って半導体素子１２を載置する。次に第２絶縁層３０の上側に第１絶縁層１０と配線導体１４とを形成後に、さらにその上側に第２絶縁層３０と配線導体１４とを形成する。次に第２の銅箔を剥離して第１の銅箔を露出させておき、第１の銅箔をエッチング処理することで所定の形状を有する第１金属層１３を形成することで配線基板Ｂが形成される。第２の実施形態では第２絶縁層３０が含まれているので、配線導体１４およびビア導体３１といった導電用の導体を配置するスペースを大きくすることができる。この形態の配線基板Ｂは、配線導体１４の高密度化等に対応する上で有利である。
【００２６】
次に、本開示の配線基板の第３の実施形態を、図３を基にして説明する。なお、図２において説明した配線基板Ｂと同一の部材については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。第３の実施形態に係る配線基板Ｃは、第１絶縁層１０と、第２絶縁層３０と、位置決め導体１１と、半導体素子１２と、第１金属層１３と、第２金属層３２と、配線導体１４と、を有している。
【００２７】
第１絶縁層１０は、互いに対向する第１の主面１０ａおよび第２の主面１０ｂを有している。第１の主面１０ａ側には、半導体素子埋設領域Ｘを有している。位置決め導体１１は、半導体素子埋設領域Ｘの外周に沿って位置している。位置決め導体１１の下面と第１の主面１０ａとは同じ高さにある。半導体素子１２は、側面が位置決め導体１１に当接する状態で第１絶縁層１０に埋設されている。さらに、半導体素子１２は、電極非形成面１２ｂが第１の主面１０ａと同じ高さになる状態で第１絶縁層１０に埋設されている。第１絶縁層１０は、複数のビアホール１５を有している。配線導体１４は、第１絶縁層１０表面およびビアホール１５の内部に形成されている。
【００２８】
第２金属層３２は、位置決め導体１１の下面から半導体素子１２の電極非形成面１２ｂにかけて位置している。第２金属層３２は、半導体素子１２から生じる作動時の熱を外部に放熱するための経路として機能する。第２金属層３２は、例えば銅箔等の良熱伝導性金属により形成されている。
【００２９】
第２絶縁層３０は、第１絶縁層１０の上面および下面に位置している。上面に位置する第２絶縁層３０は、第１絶縁層１０上面に位置する配線導体１４の一部を底面とするビアホール１５を有している。また、下面に位置する第２絶縁層３０は、第１絶縁層１０下面に位置する配線導体１４の一部および第２金属層３２を底面とする複数のビアホール１５を有している。また、上面および下面に位置する第２絶縁層３０の最表面には、配線導体１４が位置している。
【００３０】
第２絶縁層３０に位置する各ビアホール１５内には、例えば銅めっき等の金属より成るビア導体３１が位置している。ビア導体３１は、第２金属層３２と接続された放熱用ビア導体３１ａと、配線導体１４と接続された配線用ビア導体３１ｂとを含んでいる。放熱用ビア導体３１ａは、半導体素子１２から生じる熱を外部に放熱する経路の一部として機能する。また、配線用ビア導体３１ｂは、第１絶縁層１０の表面に位置する配線導体１４と、第２絶縁層３０の表面に位置する配線導体１４との間の導通経路として機能する。
【００３１】
第１金属層１３は、第２絶縁層３０の最表面において平坦形状に位置しており、各々の放熱用ビア導体３１ａと接続されている。第１金属層１３は、放熱用ビア導体３１ａから伝わる熱を外部に効率よく放熱する経路の一部として機能する。
【００３２】
このように、本開示の第３の実施形態に係る配線基板Ｃは、位置決め導体１１と電極非形成面１２ｂとに直接接続された第２金属層３２、放熱用ビア導体３１ａおよび第１金属層１３で構成される伝熱用経路を備えている。これにより、半導体素子１２が第１絶縁層１０と第２絶縁層３０とに挟持されている場合でも、半導体素子１２から生じる作動時の熱を、さらに効率的に放出することが可能になる。その結果、半導体素子１２を安定的に作動させることが可能な配線基板Ｃを提供することができる。
【００３３】
第３の実施形態においても、第２絶縁層３０が含まれているので、配線導体１４およびビア導体３１といった導電用の導体を配置するスペースを大きくすることができる。この形態の配線基板Ｃも、配線導体１４の高密度化等に対応する上で有利である。また、放熱用ビア導体３１ａがあるので、放熱性の向上にも有効である。半導体素子１２から生じた熱は、第２金属層３２から第１金属層絶１３に向けて伝導して放熱される。そのため、配線導体１４等の高密度化および放熱性の向上の両方に有効な配線基板Ｃとすることができる。
【００３４】
次に、本開示に係る配線基板の製造方法の一例を、図４〜５を基にして説明する。
なお、図１と同一の部材には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００３５】
まず、図４（ａ）に示すように、第１の金属箔２０ａおよび第２の金属箔２０ｂが分離可能に密着した分離可能金属箔２０を準備する。第１および第２の金属箔２０ａ、２０ｂは、例えば銅箔等の良熱伝導性金属から成り、それぞれの厚みは、およそ３〜３０μｍ程度である。
【００３６】
次に、図４（ｂ）に示すように、第１の金属箔２０ａ表面に、配線導体１４および位置決め導体１１を形成する。配線導体１４および位置決め導体１１は、例えばめっき法を用いて銅等の金属により形成される。
【００３７】
次に、図４（ｃ）に示すように、半導体素子１２の側面を位置決め導体１１に当接させるとともに、電極非形成面１２ｂを第１の金属箔２０ａ表面に直接当接させて半導体素子１２を載置する。なお、載置した半導体素子１２がずれることを防止するために、位置決め導体１１と半導体素子１２とを接着剤１６により固定しておいても構わない。
【００３８】
次に、図４（ｄ）に示すように、第１の金属箔２０ａ表面および半導体素子１２を第１絶縁層１０により被覆する。第１絶縁層１０は、例えば真空下において半硬化状態の絶縁層用フィルムを第１の金属箔２０ａの上面側に被着して熱硬化することで形成される。
【００３９】
次に、図４（ｅ）に示すように、配線導体１４および半導体素子１２の電極１７を底面とするビアホール１５を形成する。ビアホール１５は、例えばレーザー加工やブラスト加工により形成される。
【００４０】
次に、図５（ｆ）に示すように、第１絶縁層１０の第２の主面１０ｂおよびビアホール１５内に配線導体１４を形成する。
【００４１】
次に、図５（ｇ）に示すように、第２の金属箔２０ｂを第１の金属箔２０ａから剥離する。
【００４２】
次に、図５（ｈ）に示すように、第１の金属箔２０ａにおける半導体素子埋設領域Ｘ、およびその周辺に対応する領域にエッチングレジストＲを形成する。
【００４３】
次に、図５（ｉ）に示すように、エッチングレジストＲから露出する第１の金属箔２０ａをエッチング除去する。
【００４４】
最後に、図５（ｊ）に示すように、エッチングレジストＲを除去して第１の金属箔２０ａの一部から成る第１の金属層１３を形成することで、図１に示すような配線基板Ａが形成される。
【００４５】
このように、本開示の配線基板の製造方法によれば、半導体素子１２の電極非形成面１２ｂを第１の金属箔２０ａ表面に直接当接させて載置する工程と、少なくとも電極非形成面１２ｂの外周縁に対応する領域に第１の金属箔２０ａの一部から成る第１金属層１３を形成する工程とを含んでいる。これにより、半導体素子１２から生じる熱を、第１金属層１３を介して効率的に外部に放出することが可能になる。その結果、半導体素子１２を安定的に作動させることが可能な配線基板Ａの製造方法を提供することができる。
【００４６】
なお、本開示は上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば上述の実施の形態の一例では、第１絶縁層１０の第２の主面１０ｂには一層の配線導体１４のみが形成されているが、第２の主面１０ｂ上に絶縁層と配線導体とを交互に積層して再配線層を形成しても構わない。
【００４７】
配線導体１４が形成された第１の金属箔２０ａ表面に、半導体素子１２を載置する前に第２の実施形態の配線基板Ｂの第２絶縁層３０に相当する絶縁層（図示せず）を形成するようにしてもよい。この場合には、この絶縁層に配線導体１４および位置決め導体１１を形成することもできる。また、この絶縁層の下面に第１金属層１３を形成することもできる。すなわち、第２の実施形態の配線基板Ｂも容易に製造することができる。
【００４８】
また、上述の実施の形態の一例では、第１の主面１０ａおよび第２の主面１０ｂの表面、あるいは第２絶縁層３０の最表面にソルダーレジスト層を形成していない例を示したが、ソルダーレジスト層（不図示）を形成しても構わない。
【００４９】
さらに、上述の実施の形態の一例では、一組の分離可能金属箔２０を用いて配線基板Ａを形成する例を示したが、二組の分離可能金属箔２０を用意して第１の金属箔２０ａがそれぞれ表面となるように配置した上で、それぞれの第１の金属箔２０ａ表面に同時に配線基板を形成しても構わない。
【符号の説明】
【００５０】
１０            絶縁層
１１            位置決め導体
１２            半導体素子
１３            第１金属層
Ａ              配線基板
【図１】
2018093158.tif 000003
【図２】
2018093158.tif 000004
【図３】
2018093158.tif 000005
【図４】
2018093158.tif 000006
【図５】
2018093158.tif 000007