(57)【要約】【課題】複数個の電子部品内蔵基板を一括して作製することが可能となる電子部品内蔵基板の製造方法を提供する。【解決手段】上記目的を達成するために、本発明の電子部品内蔵基板の製造方法は、複数の小判基板に分かれ、上面側に電子部品が実装された多層配線基板から成る第１基板を所定間隔開けて平面状に配置する第１ステップと、前記第１ステップの後に、平面配置された複数の前記第１基板の上に未硬化状態の熱硬化性樹脂を含む繊維シート層を配置し、この繊維シート層の上に平面配置された複数の前記第１基板より薄い第２基板を配置する第２ステップと、前記第２ステップの後に、積み重ねられた前記第１基板、前記繊維シート層、及び前記第２基板を加熱・加圧して前記繊維シート層の前記熱硬化性樹脂を硬化させ電子部品内蔵型積層板を作製する第３ステップとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の小判基板に分かれ、上面側に電子部品が実装された多層配線基板から成る第１基板を所定間隔開けて平面状に配置する第１ステップと、
前記第１ステップの後に、平面配置された複数の前記第１基板の上に未硬化状態の熱硬化性樹脂を含む繊維シート層を配置し、この繊維シート層の上に平面配置された複数の前記第１基板より薄い第２基板を配置する第２ステップと、
前記第２ステップの後に、積み重ねられた前記第１基板、前記繊維シート層、及び前記第２基板を加熱・加圧して前記繊維シート層の前記熱硬化性樹脂を硬化させ電子部品内蔵型積層板を作製する第３ステップとからなる電子部品内蔵基板の製造方法。
【請求項２】
前記第２ステップにおいて、前記繊維シート層の少なくとも１枚以上の繊維シートが、前記第１基板の上に所定間隔開けて配置されるように複数の小面積繊維シートに分割されている請求項１に記載の電子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、多層基板内に電子部品が埋設された電子部品内蔵基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の電子部品内蔵基板の製造方法について、図３を用いて説明する。図３は、従来の製造方法によって製造された電子部品内蔵基板の断面図である。
【０００３】
図３において、１は金属ベース部材からなる基板であり、この基板１の上方には熱可塑性樹脂で形成された基板２ａ〜２ｅが積層されている。
【０００４】
そして、この基板２ｃ、２ｄ内に電子部品３を埋設すべく孔４が設けられている。５は、基板２ａ〜２ｅに設けられたパターンであり、６は基板２ａ〜２ｅに設けられたビアホール７内に充填された導電ペーストである。また、８は電子部品３の両端に設けられた電極であり、導電ペースト６と導通するようになっている。
【０００５】
ここで、導電ペースト６はＳｎ（錫）粒とＡｇ（銀）粒の混合物である。また、電極８と導電ペースト６が充填されたビアホール７を精密に合わせるため、孔４と電子部品３とのクリアランスは電子部品３の全周にわたって２０μｍとしており、略電子部品３の外形寸法と略同一寸法になっていた。
【０００６】
以上のように構成された積層基板を、温度２５０℃〜３５０℃、圧力１〜１０ＭＰａ、時間１０〜２０分で加熱圧着して電子部品内蔵基板を形成していた。即ち、この加熱圧着により、Ｓｎが溶融してＡｇと一体化するとともに、電子部品３の電極８と接続されて、電子部品３が電気的・機械的に固定されている。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連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２００３−８６９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来の製造方法において、基板２ａ〜２ｅはそれぞれその構成が異なるため、積層後に部品内蔵層となる基板２ｃ、２ｄを挟んで薄い基板となる基板２ｅは、その薄さ故、基板２ａ、２ｂ側に比べて剛性が低くなるため、加熱積層後冷却されると収縮が大きくなり結果的に基板２ａ〜２ｅの集合体は大きく反りを生ずることとなる。従って、金属ベース部材からなる基板１に貼り合わせて基板の反りを防止するという手法が採られているが、配線パターンには何ら必要のない基板１を貼り合わせるということは、完成後の部品内蔵基板を非常に厚くするという問題点を有していた。
【０００９】
本発明はこのような問題を解決したもので、接続信頼性の高い電子部品内蔵基板の簡易で安価な製造方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の電子部品内蔵基板の製造方法は、複数の小判基板に分かれ、上面側に電子部品が実装された多層配線基板から成る第１基板を所定間隔開けて平面状に配置する第１ステップと、前記第１ステップの後に、平面配置された複数の前記第１基板の上に未硬化状態の熱硬化性樹脂を含む繊維シート層を配置し、この繊維シート層の上に平面配置された複数の前記第１基板より薄い第２基板を配置する第２ステップと、前記第２ステップの後に、積み重ねられた前記第１基板、前記繊維シート層、及び前記第２基板を加熱・加圧して前記繊維シート層の前記熱硬化性樹脂を硬化させ電子部品内蔵型積層板を作製する第３ステップとを有する電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、多層基板からなる厚い第１基板を所定の間隔を開けて複数枚配置することで、第２基板にかかる応力を緩和し、厚い金属ベース板を用いなくても積層後の基板の反りを防止するという作用を有する。
【発明の効果】
【００１１】
これにより、第１基板、繊維シート層、第２基板を加熱・加圧して繊維シート層の熱硬化性樹脂を硬化させる際、複数の第１基板間の間隙に熱硬化性樹脂が流出し、この間隙内で硬化収縮するため、第１基板と第２基板の基板厚の違いにより発生する応力差を緩和する。その結果、電子部品内蔵型積層板の反りを防止し、第４ステップ以降の工程での歩留り低下を防止することができ、更には電子部品内蔵基板内における電子部品の接続信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態１）
以下、本発明に係る実施の形態１について図１を用いて説明する。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。
【００１３】
図１（ａ）において、第１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１０３と、裏面に配線パターンを含む電極１０５とを形成した多層配線基板である。
【００１４】
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（銅）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。
【００１５】
また、インナービア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（金）、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。
【００１６】
次に、図１（ｂ）に示すように、第１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。
【００１７】
はんだ１０９にはＳｎ−Ｐｂ（錫-鉛）系の共晶はんだやＰｂフリーはんだ（例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ（錫-銀-銅）系、Ａｕ−Ｓｎ（金-錫）系またはＳｎ−Ｚｎ（錫-亜鉛）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。
【００１８】
この時、第１基板１０１上の電子部品１０８ａ、１０８ｂを実装する面側にはソルダーレジスト１０６を形成しておくことが重要である。第１基板１０１の電子部品１０８ａ、１０８ｂ実装面は電極１０２以外にも各電極１０２間を結ぶ配線パターンが多数形成されており、通常この配線パターンも電極１０２と同一材料で形成されており、本実施の形態においてもＣｕ箔を用いて形成している。そのため、電子部品１０８ａ、１０８ｂをはんだ１０９を用いて実装する際に、はんだ１０９は何の工夫もない中では、電極１０２のみに留まるものではなく、容易に配線パターンにまで濡れ広がり電子部品１０８ａ、１０８ｂの接続不良を引き起こすことになる。この対策として、第１基板１０１上の電子部品１０８ａ、１０８ｂを実装する面側に、電極１０２に対応するパターンを開口させたソルダーレジスト１０６を形成することで、はんだ１０９の配線パターンへの流出を防止する事が可能となる。
【００１９】
また、配線パターン形成済みの第１基板１０１を工程への投入基板としているため、内蔵する電子部品１０８ａ、１０８ｂを実装する前に第１基板１０１部分の良否検査を行うことが可能となり、不良基板部分にまで電子部品１０８ａ、１０８ｂを実装するような、無駄な電子部品の使用を回避することができるとともに、電子部品１０８ａ、１０８ｂの実装後においてもその状態を検査することが可能となる。
【００２０】
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１００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を実装済みの第１基板１０１の電子部品１０８ａ、１０８ｂを実装している面に、繊維シート層１２０及び第２基板１３１を所望の位置に重ね合わせた後、プレス機（図示せず）により加熱・加圧を行い、電子部品内蔵型積層板１４０を形成する。
【００２２】
第２基板１３１は、少なくとも１層以上の配線を有する配線基板である。配線パターン１３２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。これらの配線パターン１３２のうち、最上段の配線パターン１３２の一部は、マザーボード（図示せず）に実装される実装電極として使用される。なお、この第２基板１３１は、第１基板１０１よりも薄い基板とし、更に、第１基板１０１の合計面積より大きい基板としている。
【００２３】
繊維シート層１２０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。また、織布或いは不織布に熱硬化性樹脂を含浸させた繊維シート以外にも、二酸化珪素やアルミナ等の無機フィラーと熱硬化性樹脂との混合物を用いる事も可能である。
【００２４】
また、繊維シート層１２０は、複数の第１基板１０１の合計面積より大きくしている。
【００２５】
また、繊維シート層１２０の内、第１基板側に位置する繊維シート１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ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）に示すように、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。
【００２６】
また、空間１２１を形成していない繊維シート１２０ｆ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、繊維シート１２０ａ〜１２０ｅは、電子部品１０８ａ、１０８ｂの高さより厚く形成する必要がある。
【００２７】
一方、繊維シート１２０ａ〜１２０ｅ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、繊維シート１２０ａ〜１２０ｅ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。
【００２８】
また、プリプレグからなる繊維シート１２０ａ〜１２０ｅは加熱・加圧することにより、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設計すれば、積層後でも繊維シート１２０ｆ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。
【００２９】
そして更には、複数枚の組み合わせから成る繊維シート層１２０とすることにより、加熱・加圧時にプリプレグから流出する熱硬化性樹脂の量を十分に確保することができるため、空間１２１内の隙間を、図１（ｄ）に示すように、熱硬化性樹脂１２４で完全に充填させることが可能となる。
【００３０】
次に、図１（ｅ）に示すように、電子部品内蔵型積層板１４０の所望の位置に貫通孔１５１を形成した後、貫通孔１５１内にめっき層１５２を形成する。このめっき層１５２は、第１基板１０１及び第２基板１３１の所望の配線部分を電気的に導通させる目的で形成している。
【００３１】
次に、図１（ｆ）に示すように、所望位置にソルダーレジスト１６１を形成し電子部品内蔵基板１００となる。
【００３２】
以下、この電子部品内蔵基板１００の製造方法の特徴について説明する。
【００３３】
まず、第１ステップとして、複数の第１基板１０１を所定間隔開けて平面状に配置する。この第１基板１０１間の間隙１１０は、例えば３ｍｍから２０ｍｍである。また、この第１基板１０１のサイズは、例えば、９０ｍｍ×９０ｍｍである。
【００３４】
次に、第２ステップとして、これら平面配置された複数の第１基板１０１と、この第１基板１０１の上に電子部品１０８ａ、１０８ｂの実装エリアより大きな空間１２１を形成した繊維シート１２０ａ〜１２０ｅ及び空間１２１を形成していない繊維シート１２０ｆと、この繊維シート１２０ａ〜１２０ｆの上に第２基板１３１とを所望の位置合わせを行った後積層させる。なお、繊維シート１２０ａ〜１２０ｆ及び第２基板１３１のサイズは、例えば、３００ｍｍ×２５０ｍｍである。ただし、繊維シート１２０ａ〜１２０ｆと第２基板１３１の寸法は常に同じである必要はない。
【００３５】
そして、この積み重ねられた第１基板１０１、繊維シート１２０ａ〜１２０ｆ、第２基板１３１の上下面からプレス機により、例えば圧力４ＭＰａ、温度２００℃で加圧しながら加熱する。なお、このプレス工程は１０００〜３０００Ｐａの真空雰囲気下で行っている。
【００３６】
このプレス工程により、繊維シート１２０ａ〜１２０ｆに含浸された未硬化状態の熱硬化性樹脂１２４を十分に繊維シート１２０ａ〜１２０ｅの空間１２１内に流し込むとともに硬化することができるものである。これにより、空間１２１内に空間が存在することを防止することができる。その結果、この空間に入った水分が水蒸気になることによって膨張し、この膨張により電子部品１０８ａ、１０８ｂの接続信頼性が低下することを防止することができる。
【００３７】
この熱硬化性樹脂１２４は、硬化時に必ず収縮を伴って硬化する。即ち繊維シート１２０ａ〜１２０ｆを第１基板１０１と第２基板１３１で挟んだ構造とする場合、第１基板１０１及び第２基板１３１のそれぞれを収縮しようとする応力が働く。この時、多層基板から成る第１基板１０１は第２基板１３１に比べて基板厚が厚いため剛性が高く収縮しにくい構造である。しかしながら第２基板１３１の基板厚は薄いため剛性が低く収縮しやすい構造である。従って第１基板１０１と第２基板１３１の基板サイズが同じ場合、この剛性の違いにより、第１基１０１と第２基板１３１の収縮量に差が生ずるため、結果としてプレス工程終了後の電子部品内蔵型積層板１４０に反りが発生することになるのであるが、本実施の形態１のように、剛性の高い第１基板１０１を分割することで、プレスの際に、繊維シート１２０ａ〜１２０ｆから流出した熱硬化性樹脂１２４が第１基板１０１の間隔１１０にも流れ込み、この間隔１１０内で硬化する。この時、間隔１１０内では第１基板１０１の剛性に影響されずに熱硬化性樹脂１２４が硬化収縮するので、第１基板１０１と第２基板１３１が同サイズの時に発生した第１基板１０１の収縮量の少なさを緩和することができ、その結果プレス工程終了後の電子部品内蔵型積層板１４０の反りを防止することができる。
【００３８】
次に、複数の第１基板１０１間の間隙に沿って電子部品内蔵型積層板１４０をダイシングまたはシャーリングまたはルーターによって分割し、複数の小判にする。
【００３９】
そして、これら小判を、ダイシングによって分割することにより、複数の電子部品内蔵基板が出来上がる。
【００４０】
なお、第１基板１０１の下面の面積は、第１基板１０１の上面の面積より小さくするとより一層の電子部品内蔵型積層板１４０の反り緩和の効果を期待できる。
【００４１】
以上に示すように、本実施の形態１によれば、剛性の高い第１基板１０１を分割することで、プレスの際に、繊維シート１２０ａ〜１２０ｆから流出した熱硬化性樹脂１２４が第１基板１０１間にも流れ込み、この第１基板１０１間で硬化する。この時、第１基板１０１間では第１基板１０１の剛性に影響されずに熱硬化性樹脂１２４が硬化収縮するので、第１基板１０１と第２基板１３１が同サイズの時に発生した第１基板１０１の収縮量の少なさを緩和することができ、その結果プレス工程終了後の電子部品内蔵型積層板１４０の反りを防止することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
以下、本発明に係る実施の形態２について図２を用いて説明する。図２は本発明の実施の形態２による電子部品内蔵基板の断面図である。なお、特に説明しない限りは実施の形態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。
【００４３】
実施の形態２における実施の形態１との主な相違点は、図２に示すように、第２ステップにおいて、それぞれの所望の位置に平面配置した第１基板１０１上に、第１基板１０１に対応するように複数枚に分割した繊維シート１２０ａ〜１２０ｅを、所定間隔１２５を開けて配置している。この構造により、第３ステップによるプレス工程で、繊維シート１２０内の熱硬化性樹脂が間隔１１０、１２５内で硬化することになる。即ち熱硬化性樹脂１２４の硬化収縮が間隔１２５内でも起こるため、更なる反り緩和の効果が期待できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明における電子部品内蔵基板の製造方法は、大判サイズでの電子部品内蔵基板を製造する際の積層後の基板の反りを防止することが可能となり、電子部品内蔵基板における電子部品の接続信頼性を向上させることができるので、例えば、超小型の３次元実装モジュールの製造に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【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２における電子部品内蔵基板の積層後の断面図
【図３】従来の製造方法で製造された電子部品内蔵基板の断面図
【符号の説明】
【００４６】
１０１  第１基板
１２０  繊維シート層
１３１  第２基板
１０８  電子部品
１４０  電子部品内蔵型積層板
１１０  間隙
１２１  空間
【図１】
2007103776.tif 000003
【図２】
2007103776.tif 000004
【図３】
2007103776.tif 000005