(57)【要約】【課題】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、基板寸法精度の高い部品内蔵基板およびその製造方法を提供する。【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からなり、同一平面上に配置された複数の回路基板４、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を内蔵し前記同一平面上に配置した前記複数の回路基板４と前記矯正材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
2007221117.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り、同一平面上に配置された複数の回路基板と、
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、
前記同一平面上に配置した複数の回路基板と前記矯正材とを前記回路部品を内蔵するように接合する第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り、同一平面上に配置された複数の回路基板が厚さ方向に複数配置され、この厚さ方向に複数配置された回路基板の層間に、対向するパターンを電気的に接続するインナービアを設けるとともに前記厚さ方向に複数配置された回路基板の間を接合する第３の電気絶縁性基材とからなる多層の回路基板と、
前記厚さ方向に複数配置された回路基板の表層の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、
前記同一平面上に配置した前記多層の回路基板と前記矯正材とを前記回路部品を内蔵するように接合する第２の電気絶縁性基材と、
からなる部品内蔵基板。
【請求項３】
回路基板の最表面に第４の電気絶縁性基材を積層し、この第４の電気絶縁性基材の表面に形成された第２の配線パターンと第１の配線パターンとの間を電気的に接続するビアを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の部品内蔵基板。
【請求項４】
同一平面上に配置された複数の回路基板が、同一形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の部品内蔵基板。
【請求項５】
同一平面上に配置された複数の回路基板間が、回路部品で接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の部品内蔵基板。
【請求項６】
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ことを特徴とする請求項１または２に記載の部品内蔵基板。
【請求項７】
第２の電気絶縁性基材のガラス転移温度が、１２０℃以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の部品内蔵基板。
【請求項８】
第１の電気絶縁性基材と前記第１の電気絶縁性基材に形成された配線パターンからなる複数の回路基板に回路部品を実装する工程と、
前記複数の回路基板を同一平面上に配置し、前記複数の回路基板上に第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前記回路基板より熱膨張係数の低い矯正材に積層する工程と、
前記第２の電気絶縁性基材を硬化する工程と
を備えた部品内蔵基板の製造方法。
【請求項９】
第１の電気絶縁性基材と前記第１の電気絶縁性基材の少なくとも片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、
前記第２の電気絶縁性基材を硬化する工程の後に、前記回路基板の上側表面に配線パターンを形成する工程と
を備えた部品内蔵基板の製造方法。
【請求項１０】
第１の電気絶縁性基材と前記第１の電気絶縁性基材の少なくとも片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、
前記第２の電気絶縁性基材を硬化する工程の後に、前記回路基板の上側表面に配線パターンを形成する工程と
前記矯正材と前記第２の電気絶縁性基材とを接着層を介して積層する工程と、
前記接着層を硬化する工程と、
を備えた部品内蔵基板の製造方法。
【請求項１１】
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、
前記回路基板の最表面にインナービアを有した第３の電気絶縁性基材を積層する工程と、前記インナービアを有した第３の電気絶縁性基材に、前記回路基板を積層する工程と、
前記第３の電気絶縁性基材を硬化する工程と、
を備えた部品内蔵基板の製造方法。
【請求項１２】
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第１の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、
前記回路基板の最表面に第４の電気絶縁性基材を積層する工程と、
前記第４の電気絶縁性基材を硬化する工程と、
前記第４の電気絶縁性基材を貫通するビアホールを形成する工程と、
前記ビアホールに前記第１の配線パターンと電気接続するように、第４の電気絶縁性基材に配線層を形成する工程と、
前記配線層に第２の配線パターンを形成する工程と
を備えた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部品内蔵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、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。この高密度実装化の手法として、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】
従来、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（例えば、特許文献１参照）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係数が約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の面内方向の熱膨張係数は１２〜２０ｐｐｍ／℃であり、この両者の熱膨張係数の差は大きい。このように、多層配線基板の熱膨張係数が大きいと、半導体実装時に加熱した場合、多層配線基板が伸縮し基板寸法精度が悪くなり、半導体素子のバンプと多層配線基板の電極パッドとのアライメントが合わず実装不良が起こる要因となる。
【０００４】
これに対して、配線基板および半導体チップの熱膨張係数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、熱膨張係数の小さな配線基板を採用することが考えられる。この配線基板の熱膨張係数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。
【０００５】
この炭素繊維の熱膨張係数は、一般に−５〜３ｐｐｍ／℃（２５℃）程度である。例えば、基材として炭素繊維シートを含有するコア基材の両面に、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２参照）。
【０００６】
また、炭素繊維シートを含有するコア基材の両面に、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多層配線基板が開示されている（特許文献３参照）。
【０００７】
これらはいずれも炭素繊維の熱膨張係数が小さいことから、基材として炭素繊維シートを含有する絶縁層や配線基板における面内方向の熱膨張係数が小さくなり、結果として、これらを含んで構成される多層配線基板においても面内方向の熱膨張係数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、部品を多層配線基板に内蔵した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。この部品内蔵基板は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、あるいは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、熱膨張係数の小さな配線基板または多層配線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回路基板である。
【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、隣接する半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、配線基板の熱膨張係数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係数の差が過大であり、厚み方向の熱膨張係数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係数を有するが、熱膨張係数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係数の差に起因して、配線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配線基板の厚み方向へと樹脂が一層膨張する。特に、面内方向の熱膨張係数を半導体の熱膨張係数の近傍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層を用いた多層配線基板においては、厚み方向の熱膨張係数の増大は顕著である。
【００１４】
そして、配線基板の厚み方向の熱膨張係数が大きいと、配線基板の内部に形成されたスルーホールまたは多層配線基板の内部に形成されたインナービアに対して、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の接続が不安定になる。また、炭素繊維材料は電気伝導性を有しているため、スルーホール接続するためには、スルーホールの内壁面を絶縁する必要があり、貫通孔を大きく形成し、樹脂埋めした後に、改めてスルーホール形成する必要がある。そのため、スルーホール径が大きくなりファイン化への対応が難しい。
【００１５】
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または多層配線基板においては、スルーホールまたはインナービアの接続を充分に確保しつつ、適切に低熱膨張化を図り、寸法精度の高い配線基板を実現することが困難であった。
【００１６】
そして、多層配線基板をコンデンサを内蔵したプローブカードとして用いる場合、コンデンサを形成する方法として、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、通常の多層配線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、歩留まりも低く生産できないという課題がある。
【００１７】
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低熱膨張・寸法精度の高い部品内蔵基板およびその製造方法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】
【００１８】
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り、同一平面上に配置された複数の回路基板と、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、前記同一平面上に配置した複数の回路基板と前記矯正材とを前記回路部品を内蔵するように接合する第２の電気絶縁性基材とから構成するものである。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の部品内蔵基板およびその製造方法は、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、複数の回路基板を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、基板寸法精度の高い部品内蔵基板およびその製造方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における部品内蔵基板について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１（ａ）は、本実施の形態１における部品内蔵基板の上面図、図１（ｂ）は部品内蔵基板の一部の断面図であり、図２は別の例の部品内蔵基板の上面図である。図１（ａ）、図１（ｂ）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２間を電気的に接続するスルーホール３からなる。また、図１（ａ）に示すように、回路基板４は複数の回路基板４ａ〜４ｄを同一平面上に配置されてなるものである。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。
【００２２】
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て使用することができる。
【００２３】
また、回路基板４は複数の回路基板４ａ〜４ｄのように同一形状のものを複数同一平面上に配置することができる。さらに、図２に示すように回路基板４は複数の回路基板４ａ〜４ｄからなり、回路基板４ａ〜４ｄ間をジャンパ抵抗などで接続されているものを使用することができる。このジャンパ抵抗は回路部品６として同一面上に実装して内蔵化している。このジャンパ抵抗を用いて接続することによって、複数の回路基板４ａ〜４ｄを一枚の回路基板４として用いることができることから、大型の検査プローブ用の用途として有用である。
【００２４】
そして、第２の電気絶縁性基材７として、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、樹脂とフィラを含み、フィラ含量が５０質量％以上９５質量％以下であることが好ましい。さらに、ガラスクロス等の補強材があってもよい。また、絶縁性樹脂としては熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂等を用いることができ、さらに、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の耐熱性をあげることができる。
【００２５】
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、高周波特性が向上する。
【００２６】
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。例えば、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。
【００２７】
特に、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６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、誘電率が低い第２の電気絶縁性基材７が得られ、比重も軽いことから、小型の携帯電話などの高周波用途として好ましい。
【００２８】
さらに、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。
【００２９】
また、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。さらに、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。また、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。
【００３０】
そして、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、銀、銅、アルミニウム等の金属あるいは導電性樹脂組成物、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２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２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。
【００３１】
また、離型フィルム上に配線パターン２を形成することにより取り扱いが容易となり、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２の形成が可能となる。また、リードフレームを用いることにより電気抵抗の低い配線パターン２の形成が可能となる。さらに、エッチングによる配線パターン２の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。
【００３２】
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。さらに、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。
【００３３】
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。ビアホールの形成は、例えばパンチ加工、ドリル加工、レーザ加工によって形成する。レーザ加工の光源には、炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザ、エキシマレーザが用いられる。レーザ加工では、小径の貫通穴を短時間で形成することができ、生産性に優れた加工を実現できる。また、ドリル加工やパンチング加工の場合、汎用性のある既存の設備でビアホールの形成が可能である。また、本実施の形態においては貫通スルーホール３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。例えば、熱硬化性の導電性物質からなるインナービアでもよい。
【００３４】
熱硬化性の導電性物質としては、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、例えばエポキシ樹脂、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。
【００３５】
インナービアによって層間接続を行う場合、回路基板４には全層ＩＶＨ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ  Ｖｉａ  Ｈｏｌｅ）構造を有した多層配線基板を用いてもよい。全層ＩＶＨ構造の配線基板としては、ＡＬＩＶＨ基板、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。
【００３６】
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いう。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。
【００３７】
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対応するよう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。
【００３８】
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５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５を用いたが導電性接着剤等を用いてもよい。
【００３９】
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、熱膨張係数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クス）、シリコン、ガラスセラミクス、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。
【００４０】
この構成により、熱膨張係数の低い矯正材８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ともに、回路基板４を複数の回路基板４ａ〜４ｄとして個片化して配置することで、熱膨張に起因する基板の伸縮が小さくなり、その結果、基板の寸法精度を良くすることができるという作用効果が得られる。回路基板４の複数化は４等分を例として説明したが、所定の分割数を適宜選択して採用することができる。
【００４１】
また、第２の電気絶縁性基材により回路基板４ａ〜４ｄ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と回路基板４との接合強度を高く内蔵できる。その結果、高密度実装可能で低熱膨張・寸法精度の良い部品内蔵基板を提供できる。
【００４２】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における部品内蔵基板について、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。
【００４３】
図３は、本実施の形態２における部品内蔵基板の一部の断面図である。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２間を電気的に接続するスルーホール３からなる。第３の電気絶縁性基材１０は、厚さ方向に複数配置された回路基板４の層間の対向する配線パターン２を電気的に接続するインナービア１１を有してなるものである。
【００４４】
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。
【００４５】
本発明において、第３の電気絶縁性基材１０は第２の電気絶縁性基材７と同様のものを用いることができる。また、回路基板４に用いている第１の電気絶縁性基材１と同様のものを用いることもできる。これにより、製造コストを抑えることができる。
【００４６】
インナービア１１は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、例えばエポキシ樹脂、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。このエポキシ樹脂は耐熱性が高いため特に好ましい。
【００４７】
この構成により、回路基板４を容易に多層化することができ、配線収容性に優れた部品内蔵基板を提供できる。
【００４８】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３における部品内蔵基板について、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４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第１の配線パターン２と、両面の配線パターン２間を電気的に接続するスルーホール３からなる。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。
【００５０】
そして、第４の電気絶縁性基材１５は、回路基板４の最表面に積層され、第２の配線パターン１２は第２の電気絶縁性基材７上に形成されている。また、第４の電気絶縁性基材１５には、第１の配線パターン２と第２の配線パターン１２間を電気的に接続するビア１３が形成されている。
【００５１】
本発明において、第４の電気絶縁性基材１５は第２の電気絶縁性基材７と同様のものを用いることができる。また、回路基板４に用いている第１の電気絶縁性基材１と同様のものを用いることもできる。これにより、製造コストを抑えることができる。また、第４の電気絶縁性基材１５上に形成された第２の配線パターン１２と、ビア１３に用いる金属には特に限定されてないが、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、パラジウム、亜鉛、クロム、等を無電解めっき、電解めっき、スパッタにより形成したものを用いることができる。
【００５２】
この構成により、回路基板４を容易に多層化することができ、配線収容性と基板の寸法精度に優れた部品内蔵基板を提供できる。
【００５３】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４における部品内蔵基板の製造方法について、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。
【００５４】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、本実施の形態４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５（ａ）は回路基板４を、図５（ｂ）には回路部品６をはんだ５によって実装した状態を示している。
【００５５】
次に、図５（ｃ）に示すように、回路部品６を実装した複数の回路基板４上に第２の電気絶縁性基材７を重ね、基板の接着と部品内蔵を行う。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。
【００５６】
なお、第２の電気絶縁性基材７は分割しない一枚のシート材として準備し、この第２の電気絶縁性基材７を前記複数の回路基板４上の所定の位置に積層して硬化させることが平面性、寸法精度などの観点から好ましい。
【００５７】
次に図５（ｄ）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。
【００５８】
なお、矯正材８は分割しない一枚の板として準備し、この矯正材８の上に前記複数の回路基板４が接着された第２の電気絶縁性基材７を所定の配置に積層して接合することが平面性、寸法精度などの観点から好ましい。
【００５９】
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することができる。さらに図１（ａ）や図４に示すように複数の回路基板４ａ〜４ｈを同一面上に配置し、熱膨張係数の低い矯正材８と接合することで、部品内蔵基板を適切に低熱膨張化し、寸法精度の良い部品内蔵基板の製造方法を提供できる。
【００６０】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５における部品内蔵基板の製造方法について、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。
【００６１】
図６（ａ）〜図６（ｅ）は、本実施の形態５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６（ａ）は、片面に配線パターン２を形成した回路基板４、図６（ｂ）には、回路基板４の配線パターン２を形成した面に、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。
【００６２】
次に、図６（ｃ）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、基板の接着と部品内蔵を行う。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。
【００６３】
次に図６（ｄ）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。
【００６４】
次に図６（ｅ）に示すように、回路基板４の上側表面に配線パターン２を形成する。配線パターン２は、エッチングにより形成することができる。
【００６５】
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することができる。さらに複数の回路基板４ａ〜４ｈを同一面上に配置して熱膨張係数の低い矯正材８と接合し、最表層の配線パターン２を最後に形成することで、設計値と表層パターンとのズレが少なく、基板精度の良い部品内蔵基板の製造方法を提供できる。
【００６６】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６における部品内蔵基板の製造方法について、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。
【００６７】
図７（ａ）〜図７（ｆ）は、本実施の形態６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７（ａ）は、片面に配線パターン２を形成した回路基板４、図７（ｂ）には、回路基板４の配線パターン２を形成した面に、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。
【００６８】
次に、図７（ｃ）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、基板の接着と部品内蔵を行う。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、完全に硬化させることが望ましい。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・硬化させてもよい。
【００６９】
次に図７（ｄ）に示すように、回路基板４の上側表面に配線パターン２を形成する。配線パターン２は、エッチングにより形成することができる。
【００７０】
次に図７（ｅ）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。
【００７１】
次に、図７（ｆ）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９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。
【００７２】
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プ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８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。
【００７３】
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。
【００７４】
なお、本実施の形態において、回路基板４は片面に配線パターン２を形成しているが、あらかじめ両面に形成してもよい。
【００７５】
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上側表面の配線パターン２を形成することができ、かつ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、基板寸法精度を損なうことなく矯正材８に発生する反りが抑えられる。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、高密度実装可能で寸法精度が良く低熱膨張、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。
【００７６】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７における部品内蔵基板の製造方法について、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８（ａ）〜図８（ｆ）は、本実施の形態７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８（ａ）は、回路基板４、図８（ｂ）には、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８（ｃ）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。
【００７９】
次に図８（ｄ）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。
【００８０】
次に図８（ｅ）に示すように、回路基板４の最表面にインナービア１１を有した第３の電気絶縁性基材１０を積層する。
【００８１】
次に図８（ｆ）に示すように、インナービア１１を有した第３の電気絶縁性基材１０に、回路基板４を積層し、外部から熱を加えて第３の電気絶縁性基材１０を完全に硬化させる。
【００８２】
なお、本実施の形態７において、回路基板４は片面に配線パターン２を形成しているが、回路部品６を形成する面のみに形成してもよい。
【００８３】
この構成により、回路基板４を容易に多層化することができ、配線収容性に優れた部品内蔵基板を提供できる。例えば、本構成によれば、ファインパターンで構成されるプローブ接触面を有する回路基板４を２層板で構成する事が可能であるため、製造上の歩留まりを容易に向上させる事ができる。
【００８４】
（実施の形態８）
以下、本発明の実施の形態８における部品内蔵基板の製造方法について、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。
【００８５】
図９（ａ）〜図９（ｇ）は、本実施の形態８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９（ａ）は、回路基板４、図９（ｂ）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。
【００８６】
次に、図９（ｃ）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。
【００８７】
次に図９（ｄ）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を位置合わせを行い積層し、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。
【００８８】
次に図９（ｅ）に示すように、回路基板４の最表面に第４の電気絶縁性基材１５を積層し、第４の電気絶縁性基材１５を貫通するビアホール１４を形成する。第４の電気絶縁性基材１５は、第１と第２の電気絶縁性基材１、７と同様のものを用いることができる。これにより、製造コストを抑えることができる。
【００８９】
また、エポキシ系、ポリイミド系の感光性樹脂や熱硬化性樹脂の基材を用いてもよく、可撓性を有するフィルム状の絶縁樹脂をラミネートにより形成する方法や、液状の絶縁樹脂をコーティングする方法がある。可撓性を有するフィルム状の絶縁樹脂をラミネートする方法としては、半硬化させることによりフィルム状にした樹脂をラミネートした後に完全に硬化させてしまう方法と、完全硬化させて可撓性フィルムを、接着剤を介して貼り付ける方法等がある。また、液状の樹脂をコーティングする方法として、スピンナー、ロールコーター、ダイコーター等で塗布・乾燥する方法などが挙げられる。
【００９０】
ビアホール１４の形成は、レーザ加工によって形成する。レーザ加工の光源には、炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザ、エキシマレーザが用いられる。レーザ加工では、小径の貫通穴を短時間で形成することができ、生産性に優れた加工を実現できる。第４の絶縁性基材１５を感光性樹脂で形成した場合には、フォトリソグラフィー技術により露光現像処理等をして形成することができる。
【００９１】
次に図９（ｆ）に示すように、ビアホール１４に第１の配線パターン２と電気接続するように、第４の電気絶縁性基材１５に金属層１６を形成する。この金属層１６は無電界めっき、もしくは電界めっきにより形成することが望ましい。
【００９２】
次に図９（ｇ）に示すように、前記金属層１６をエッチングなどによってパターニングすることによって、第２の配線パターン１２を形成する。第２の配線パターン１２はセミアディティブ法、フルアディティブ法、サブトラクティブ法を用いることができる。第２の配線パターン１２に用いる金属は特に限定されないが、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、パラジウム、亜鉛、クロム、等が挙げられるが、安価で電気伝導度に優れる銅が望ましい。
【００９３】
これにより、基板の硬化収縮の影響を受けずに最表層の配線パターン１２を形成することができ、設計値に対するずれが少なくなる。更に、セミアディティブ法、フルアディティブ法を用いた配線パターン１２はファイン化対応に適しているので、設計値のパッドピッチが１２０μｍ以下の様な狭ピッチの場合、好ましい。
【００９４】
なお、本実施の形態８において、回路基板４は両面に配線パターンを形成しているが、回路部品６を形成する面のみに形成してもよい。
【００９５】
この構成により、回路基板４を容易に多層化することができ、配線収容性と基板の寸法精度に優れた部品内蔵基板の製造方法を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の部品内蔵基板およびその製造方法は、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、適切に熱膨張係数を制御し基板寸法精度の良い部品内蔵基板およびその製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施の形態１における部品内蔵基板の上面図および部品内蔵基板の一部の断面図
【図２】同別の例の部品内蔵基板の上面図
【図３】本発明の実施の形態２における部品内蔵基板の一部の断面図
【図４】本発明の実施の形態３における部品内蔵基板の一部の断面図
【図５】本発明の実施の形態４における部品内蔵基板の製造方法を示す工程断面図
【図６】本発明の実施の形態５における部品内蔵基板の製造方法を示す工程断面図
【図７】本発明の実施の形態６における部品内蔵基板の製造方法を示す工程断面図
【図８】本発明の実施の形態７における部品内蔵基板の製造方法を示す工程断面図
【図９】本発明の実施の形態８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】
【００９８】
１  第１の電気絶縁性基材
２、１２  配線パターン
３  貫通スルーホール
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  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  第３の電気絶縁性基材
１１  インナービア
１３  ビア
１４  ビアホール
１５  第４の電気絶縁性基材
１６  金属層
【図１】
2007221117.tif 000003
【図２】
2007221117.tif 000004
【図３】
2007221117.tif 000005
【図４】
2007221117.tif 000006
【図５】
2007221117.tif 000007
【図６】
2007221117.tif 000008
【図７】
2007221117.tif 000009
【図８】
2007221117.tif 000010
【図９】
2007221117.tif 000011