(57)【要約】【課題】樹脂基板内部に実装部品が埋設された部品内蔵モジュールの製造方法において、実装部品を実装したりプリプレグを圧着する際に、半田や導電性接着剤の広がりを抑えて短絡を防止する。【解決手段】金属箔１１の一方主面上に、開口部１２ａを有する絶縁層１２を形成し、半田１３を介して金属箔１１の一方主面上に実装部品１４を実装し、絶縁層１２および実装部品１４の上に、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含有するシート状のプリプレグ１６を重ねて圧着して、実装部品１４が埋設された樹脂層１６ａを形成し、金属箔１１を加工して配線パターン１１ａを形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔の一方主面上に、前記金属箔の一部が露出する開口部を有する絶縁層を形成する第１工程と、
前記開口部内部に配置された半田または熱硬化性樹脂を含有する導電性接着剤を介して、前記金属箔と実装部品の端子電極とを電気的に接続する第２工程と、
前記絶縁層および前記実装部品の上に、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含有するシート状のプリプレグを重ねて圧着し、前記実装部品が埋設された樹脂層を形成する第３工程と、
前記金属箔を加工して配線パターンを形成する第４工程と、
を備えることを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記絶縁層は、熱硬化性樹脂を含有することを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記絶縁層は、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含有することを特徴とする、請求項１に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記絶縁層は、前記樹脂層を形成する際に用いられるのと同種のプリプレグからなることを特徴とする、請求項１に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記第２工程において、前記絶縁層と前記実装部品とを密着させることを特徴とする、請求項２から請求項４のいずれかに記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記第２工程において、前記半田を溶融させる際の熱または前記導電性接着剤に含有される前記熱硬化性樹脂を硬化させる際の熱により、前記絶縁層に含有される熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴とする、請求項５に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記第２工程終了後に、前記絶縁層が前記金属箔と前記実装部品との間に充填されるように、前記第１工程において、前記金属箔の一方主面上に前記絶縁層を形成することを特徴とする、請求項１に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記実装部品の端子電極下面にあらかじめ金属バンプが付与されていることを特徴とする、請求項１に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記金属バンプは、半田バンプであることを特徴とする請求項８に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記第３工程において、前記絶縁層および前記実装部品の上に前記プリプレグを重ねて圧着する際に、加熱を行うことを特徴とする、請求項１に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂基板内部に実装部品が埋設された部品内蔵モジュールの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化に伴い、チップコンデンサなどの実装部品を実装するための回路基板の小型化が要求されている。これを受けて、回路基板内部に実装部品を埋設してモジュールを作製することにより、実装部品の実装面積を削減して回路基板の小型化を図ることが行われている。
【０００３】
中でも、樹脂基板内部に実装部品が埋設された部品内蔵モジュールは、軽量であり、かつ、セラミック基板のように高温焼成を伴わないため内蔵する実装部品に制約が少ない。したがって、このような部品内蔵モジュールは、今後、幅広い用途に応用されることが期待されている。
【０００４】
図７は、従来の部品内蔵モジュールの製造方法を示す概略断面図である。以下、図７を用いて、従来の部品内蔵モジュールの製造方法を説明する。
【０００５】
まず、図７（ａ）に示すように、銅箔６１上に導電性接着剤６３を介して、実装部品６４を実装する。
【０００６】
次に、図７（ｂ）に示すように、銅箔６１上に、無機フィラーと熱硬化性樹脂からなり、一方主面上に銅箔６７が形成されたシート状のプリプレグ６６を重ねて位置合わせする。
【０００７】
次に、銅箔６１とプリプレグ６６とを圧着し、プリプレグ６６を熱硬化させることにより、図７（ｃ）に示すように、実装部品６４が内部に埋設された樹脂層６６ａを形成する。
【０００８】
次に、図７（ｄ）に示すように、金属箔６１，６７を加工して配線パターン６１ａ，６７ａを形成し、部品内蔵モジュール７０を作製する。（例えば、特許文献１参照。）
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２２０２６２号公報（段落番号００５５〜００６５、図２）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の製造方法では、実装部品６５を実装したりプリプレグ６６を圧着する際に、導電性接着剤６３が銅箔６１主面方向に広がるため、導電性接着剤６３どうしが接触したり、導電性接着剤６３が隣接する配線パターン６１ａにまたがったりして、短絡が生じてしまうことがあった。
【００１１】
また、導電性接着剤の代わりに半田を用いる場合でも、半田を溶融させる際に半田が銅箔６１主面方向に広がるため、導電性接着剤同様、短絡が生じてしまうことがあった。
【００１２】
本発明は、半田や導電性接着剤の広がりによる短絡を防止し、信頼性の高い部品内蔵モジュールを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法は、金属箔の一方主面上に、前記金属箔の一部が露出する開口部を有する絶縁層を形成する第１工程と、前記開口部に配置された半田または熱硬化性樹脂を含有する導電性接着剤を介して、前記金属箔と実装部品の端子電極とを電気的に接続する第２工程と、前記絶縁層および前記実装部品の上に、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含有するシート状のプリプレグを重ねて圧着し、前記実装部品が埋設された樹脂層を形成する第３工程と、前記金属箔を加工して配線パターンを形成する第４工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
上記部品内蔵モジュールの製造方法において、前記絶縁層は、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含有することが好ましい。
【００１５】
上記部品内蔵モジュールの製造方法において、前記絶縁層は、前記樹脂層を形成する際に用いられるのと同種のプリプレグからなることがさらに好ましい。
【００１６】
上記部品内蔵モジュールの製造方法では、前記第２工程終了後に、前記絶縁層が前記金属箔と前記実装部品との間に充填されるように、前記第１工程において、前記金属箔の一方主面上に前記絶縁層を形成することが好ましい。
【００１７】
上記部品内蔵モジュールの製造方法では、前記実装部品の端子電極下面にあらかじめ金属バンプが付与されていることが好ましく、前記金属バンプは半田バンプであることがさらに好ましい。
【００１８】
上記部品内蔵モジュールの製造方法では、前記第３工程において、前記絶縁層および前記実装部品の上に前記プリプレグを重ねて圧着する際に、加熱を行うことが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
以下、本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法の一実施形態について説明する。図１および図２は、本実施形態における部品内蔵モジュールの製造方法を示す概略断面図である。（便宜上、実装部品１４，２５は、断面ではなく側面が図示されている。）図１に示された工程に続いて、図２に示された工程が行われる。
【００２０】
（第１工程）
第１工程では、図１（ａ）に示すように、金属箔１１の一方主面上に絶縁層１２を形成する。絶縁層１２には、金属箔１１の一部が露出するように開口部１２ａが形成されている。
【００２１】
金属箔１１は、後述する第４工程において加工され、部品内蔵モジュールの配線パターンを構成するものである。金属箔１１を構成する材料としては、例えば、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ａｇ−Ｐｔ，Ａｇ−Ｐｄなどの金属を用いることができる。金属箔１１の厚みは、１０〜４０μｍであることが好ましい。また、絶縁層１２が一定の金属箔１１と絶縁層１２との接合力を高めるため、金属箔１１の一方主面は粗面化されていることが好ましい。
【００２２】
絶縁層１２は、半田や導電性接着剤の広がりによる短絡を防止するためのレジスト材として機能する。絶縁層１２は、開口部１２ａを形成する必要があるため、形成時に一定の柔軟性を有する材料からなることが好ましい。他方、絶縁層１２は、部品内蔵モジュールの一部となるため、最終的に固形性を有する材料からなることが好ましい。このような条件を満足するため、絶縁層１２は、熱硬化性樹脂を含有することが好ましい。あるいは、絶縁層１２は、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含有することが好ましい。さらに、部品内蔵モジュールの強度を考慮すれば、絶縁層１２は、後述する樹脂層を形成する際に用いられるのと同種のプリプレグからなることが好ましい。
【００２３】
絶縁層１２に含有される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、シアネート樹脂などを用いることができる。絶縁層１２が形成される際、これらの熱硬化性樹脂は、未硬化あるいは溶剤に溶解できる程度に硬化している状態で絶縁層１２に含有される。また、絶縁層１２に含有される無機フィラーとしては、シリカ粉末、アルミナ粉末などの無機粉末を用いることができる。
【００２４】
絶縁層１２を形成する際には、例えば、熱硬化性樹脂を含有するペーストや、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含有するプリプレグを用いることができる。ペーストを用いて絶縁層１２を形成する場合は、スクリーン印刷により金属箔１１上にペーストを塗布する。プリプレグを用いて絶縁層１２を用いる場合は、金型プレスやレーザーにより開口部１２ａが形成されたシート状のプリプレグを、金属箔１１上に貼り付ける。
【００２５】
また、絶縁層１２の厚みは、金属箔１１と実装部品の端子電極との電気的接続を確実にするために、開口部１２ａ内部に配置される半田や導電性接着剤の厚みと同等かそれ以下であることが好ましい。
【００２６】
開口部１２ａは、金属箔１１と実装部品の端子電極とを電気的に接続するための空間となる。したがって、開口部１２ａは、実装部品の端子電極の位置や数に対応して形成される。なお、各開口部１２ａは、複数の端子電極間にまたがらないようにして形成されるのが好ましく、開口部１２ａと実装部品の端子電極とが一対一で形成されるのが最も好ましい。
【００２７】
図３は、絶縁層１２および開口部１２ａを上方から見た状態を部分的に示す平面図である。図３では、便宜上、絶縁層１２を斜線で表している。図３に示すように、開口部１２ａは周囲を絶縁層１２に囲まれている。また、二つの開口部１２ａは、一つの実装部品の対向する端子電極の位置に合わせてそれぞれ形成されている。なお、図３において、開口部１２ａの平面方向における断面形状は四角形となっているが、円形などその他の形状でも構わない。
【００２８】
図４は、絶縁層１２の変形例を示す平面図であり、絶縁層１２および開口部１２ａを上方から見た状態を部分的に示している。このように、絶縁層１２は、レジストのために必要と思われる面積だけ形成されれば十分であり、必ずしも金属箔１１と同じ面積で形成される必要はない。図４（ａ），（ｂ）に示すように、絶縁層１２は金属箔１１の一方主面上に部分的に形成されていてもよい。
【００２９】
また、図３や図４（ａ）に示すように、絶縁層１２は、開口部１２間において途切れることなく形成されることが好ましい。これにより、後述する第２工程終了後、実装部品の底面が絶縁層１２により覆われる。すなわち、絶縁層１２が実装部品のアンダーフィル材として機能する。
【００３０】
（第２工程）
第２工程では、まず、図１（ｂ）に示すように、開口部１２ａ内部に半田１３を塗布する。開口部１２ａ内部に半田１３を塗布する方法としては、スクリーン印刷により半田ペーストを印刷する方法や、ディスペンサによりクリーム半田を塗布する方法などが挙げられる。
【００３１】
次に、図１（ｃ）に示すように、開口部１２ａ内部の半田１３と実装部品１４の端子電極１５が接触するようにして、絶縁層１２上に実装部品１４を配置する。次に、半田１３を加熱溶融させて金属箔１１と端子電極１５とを溶接する。
【００３２】
絶縁層１２上に実装部品１４を配置する際には、絶縁層１２および半田１３の厚みを調節するなどして、絶縁層１２と実装部品１４とを密着させることが好ましい。これにより、実装部品１４が安定するため、後述する第３工程においてプリプレグを圧着する際に、実装部品１４の位置ズレが生じにくくなる。また、実装部品１４の底面が絶縁層１２に覆われることにより、絶縁層１２が実装部品１４のアンダーフィル材としても機能する。
【００３３】
なお、図１（ｃ）に示すように絶縁層１２と実装部品１４とが密着し、かつ、絶縁層１２が熱硬化性樹脂を含有する場合は、半田１３を溶融させる際に、絶縁層１２に含有される熱硬化性樹脂を硬化させることが好ましい。これにより、絶縁層１２と実装部品１４とが強固に接着する。
【００３４】
図５は、実装部品１４のその他の実装方法を示す概略断面図である。図５（ａ）に示すように、実装部品１４の端子電極１５下面にあらかじめ金バンプなどの金属バンプ２３ａを付与しておき、半田１３と金属バンプ２３ａとを溶融接合してもよい。また、図５（ｂ）に示すように、実装部品１４の端子電極１５下面にあらかじめ半田バンプ２３ｂを付与しておき、金属箔１１と半田バンプ２３ｂとを溶融接合してもよい。
【００３５】
本実施形態では、第２工程において半田１３により実装部品１４を実装する場合を説明したが、半田１３の代わりに熱硬化性樹脂を含有する導電性接着剤を用いても同様である。ただし、導電性接着剤を用いる場合は、導電性接着剤を熱硬化させることにより金属箔１１と端子電極１５とを接着することになる。
【００３６】
（第３工程）
第３工程では、まず、図１（ｄ）に示すように、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含有するシート状のプリプレグ１６を金属箔１１上に配置し、金属箔１１と重なるように位置合わせする。なお、プリプレグ１６の一方主面上には金属箔１７が接合されている。
【００３７】
プリプレグ１６に含有される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、シアネート樹脂などを用いることができる。また、プリプレグに含有される無機フィラーとしては、シリカ粉末、アルミナ粉末などの無機粉末を用いることができる。
【００３８】
次に、絶縁層１２および実装部品１４の上に、プリプレグ１６を重ねて圧着する。これにより、図１（ｅ）に示すように、実装部品１４が埋設された樹脂層１６ａが形成される。
【００３９】
プリプレグ１６を圧着する手段としては、真空プレスが好ましい。これにより、樹脂層１６ａ内部に気泡が生じるのを防止することができる。
【００４０】
また、プリプレグ１６を圧着する際には加熱を行うことが好ましい。これにより、プリプレグ１６に含有される熱硬化性樹脂が硬化し、樹脂層１６ａと金属箔１１や絶縁層１２との接合状態を良好にすることができる。
【００４１】
ただし、樹脂層１６に含有される熱硬化性樹脂は、必ずしも圧着直後に硬化した状態である必要はなく、部品内蔵モジュールが完成した時点で硬化した状態であればよい。部品内蔵モジュールを作製する際に、どの工程において樹脂層１６に含有される熱硬化性樹脂を硬化させるかは、目的に応じて任意に決定されるものである。
【００４２】
（第４工程）
第４工程では、金属箔１１，１７を加工することにより、図２（ａ）に示すように、配線パターン１１ａ，１７ａを形成する。金属箔１１，１７を加工する方法としては、フォトリソグラフィー、エッチングなどが挙げられる。
【００４３】
次に、図２（ｂ）に示すように、樹脂層１６ａおよび配線パターン１７ａを厚み方向に貫通する貫通孔１８を形成する。貫通孔１８の形成手段としては、レーザーやドリルなどを用いることができる。なお、本実施形態において、貫通孔１８は、絶縁層１２を厚み方向に貫通しているが、絶縁層１２の形成状況に応じて、貫通孔１８は、絶縁層１２を貫通しない場合もある。
【００４４】
次に、図２（ｃ）に示すように、貫通孔１８内部にビア導体１９を形成する。ビア導体１９を形成する方法としては、貫通孔１８内部にメッキを施す方法や、貫通孔１８内部に熱硬化性樹脂を含有する導電性ペーストを充填する方法などが挙げられる。
【００４５】
次に、図２（ｄ）に示すように、配線パターン１７ａ上に実装部品２４を実装することにより、部品内蔵モジュール２０が作製される。
【００４６】
なお、樹脂層１６ａの他方主面上に回路を形成する必要がない場合は、配線パターン１７ａ、貫通孔１８、ビア導体１９を形成する必要はなく、実装部品２４を実装する必要もない。すなわち、図２（ａ）において、配線パターン１７ａが形成されていない状態のものも、部品内蔵モジュールに含まれる。
【００４７】
〔実施形態２〕
以下、本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法のその他の実施形態について説明する。図６は、本実施形態における部品内蔵モジュールの製造方法を示す概略断面図である。
【００４８】
まず、図６（ａ）に示すような部品内蔵モジュール３１を準備する。部品内蔵モジュール４０は、実装部品３４が埋設された樹脂層３６ａと、樹脂層３６ａの一方主面上に形成された絶縁層３２と、樹脂層３６ａの一方主面側に形成された配線パターン３１ａと、樹脂層３６ａの他方主面上に形成された配線パターン３７ａと、配線パターン３７ａ上に形成された実装部品４４と、を備える。
【００４９】
部品内蔵モジュール４０は、実施形態１の部品内蔵モジュール２０と同様にして作製することができる。すなわち、図２（ａ）に示す状態で、配線パターン１７ａ上に実装部品２４を実装すれば、部品内蔵モジュール４０と同様のものを作製することができる。
【００５０】
次に、図６（ｂ）に示すように、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含有するシート状のプリプレグ５６を部品内蔵モジュール４０上に配置し、部品内蔵モジュール４０と重なるように位置合わせする。なお、プリプレグ５６の一方主面上には金属箔５７が接合されている。
【００５１】
次に、樹脂層３６ａおよび実装部品４４の上に、プリプレグ５６を重ねて圧着する。これにより、図６（ｃ）に示すように、樹脂層３６ａの上に、内部に実装部品４４が埋設された樹脂層５６ａが形成される。
【００５２】
次に、金属箔５７を加工することにより、図６（ｄ）に示すように、配線パターン５７ａを形成する。また、樹脂層３６ａ，５６ａおよび配線パターン３７ａ，５７ａを貫通する貫通孔３８ａと、樹脂層５６ａおよび配線パターン５７ａを貫通する貫通孔３８ｂとを形成し、貫通孔３８ａ，３８ｂ内部にビア導体３９ａ，３９ｂを形成する。
【００５３】
次に、図示しないが、配線パターン５７ａ上に実装部品を実装することにより、部品内蔵モジュールが作製される。また、上述したプリプレグ圧着、実装部品実装の工程を繰り返すことにより、さらに樹脂層を多層化することができる。
【００５４】
【実施例】
実施形態１に基づいて、実際に部品内蔵モジュールを作製し、これを評価した。
まず、金属箔として厚さ３５μｍの圧延銅箔を準備した。次に、スクリーン印刷により、銅箔上の開口部形成以外の部分に、エポキシ樹脂とシリカ粉末とを混合したペーストを塗布し、溶剤分を乾燥させて、絶縁層を形成した。
【００５５】
次に、スクリーン印刷により、絶縁層の開口部内部に半田ペーストを塗布した。次に、絶縁層上に、チップコンデンサ、チップ抵抗、チップインダクタなどの実装部品を配置し、リフロー炉内において２７５℃で熱処理を行った。これにより、銅箔と実装部品とが半田により接合された。
【００５６】
次に、シリカ粉末９０重量％と液状エポキシ樹脂１０重量％とを混合してなる、厚さ４００μｍのシート状のプリプレグを準備し、このプリプレグの一方主面上に厚さ１８μｍの銅箔を圧着した。
【００５７】
次に、銅箔付きのプリプレグを固定し、プリプレグ上に銅箔を位置合わせして、真空プレス中１２０℃で銅箔をプリプレグに圧着し、樹脂層内部に実装部品が埋設された板状体を作製した。
【００５８】
次に、１７０℃、１時間の条件下で、板状体を熱処理し、樹脂層に含有されるエポキシ樹脂を完全に硬化させた。
【００５９】
次に、銅箔をフォトリソグラフィー、エッチングにより加工して、樹脂層の一方主面側および他方主面上に配線パターンを形成した。また、銅箔および樹脂層を貫通する貫通孔を形成し、貫通孔内部にメッキを施して、ビア導体を形成した。
【００６０】
次に、樹脂層の他方主面上の配線パターン上に、チップコンデンサ、チップ抵抗、チップインダクタ、ＩＣなどの実装部品を半田付けした。
【００６１】
以上のようにして、１００個の部品内蔵モジュールの試料を作製し、それぞれについて、半田ブリッジの有無を確認したが、いずれの試料においても半田ブリッジは確認されなかった。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、金属箔上に形成された絶縁層の開口部内部に半田や導電性接着剤が配置されるため、実装部品を実装したりプリプレグを圧着する際に、半田や導電性接着剤が金属箔の主面方向に広がるのを防止することができる。
【００６３】
したがって、半田や導電性接着剤による端子電極間の短絡を防止することができるため、信頼性の高い部品内蔵モジュールを作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法の一実施形態を示す概略断面図である。
【図３】図１（ａ）において、絶縁層１２および開口部１２ａを上方から見た状態を部分的に示す平面図である。
【図４】図３における絶縁層１２の変形例を示す平面図である。
【図５】図１（ｃ）以外の実装部品１４の実装方法を示す概略断面図である。
【図６】本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法のその他の実施形態を示す概略断面図である。
【図７】従来の部品内蔵モジュールの製造方法を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１１                  金属箔
１１ａ，３１ａ        配線パターン
１２，３２            絶縁層
１２ａ                開口部
１３                  半田
１４，４４            実装部品
１５                  端子電極
１６                  プリプレグ
１６ａ，３６ａ        樹脂層
２０，４０            部品内蔵モジュール
２３ａ                金属バンプ
２３ｂ                半田バンプ
【図１】
2005026573.tif 000003
【図２】
2005026573.tif 000004
【図３】
2005026573.tif 000005
【図４】
2005026573.tif 000006
【図５】
2005026573.tif 000007
【図６】
2005026573.tif 000008
【図７】
2005026573.tif 000009