(57)【要約】【課題】  溝や枠、あるいは表面処理領域のようなアンダーフィル材流出の物理的な抑制手段を用いる必要なしに、実装密度の更なる向上を可能にする、アンダーフィル材を用いて電子部品を搭載した基板と、その製造方法を提供すること。【解決手段】  本発明による基板は、基板本体３と基板本体３に電気的に接続して実装された電子部品５を含み、基板本体３と電子部品５の基板本体と電気的に接続する面との間にアンダーフィル材１９が充填されている基板１であって、当該電子部品５と基板本体３との接続領域から外側に流出してできたアンダーフィル材の層１９ａを貫通して、別の部品との電気的接続用の孔２１が設けられていることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板本体と基板本体に電気的に接続して実装された電子部品を含み、基板本体と電子部品の基板本体と電気的に接続する面との間にアンダーフィル材が充填されている基板であって、当該電子部品と基板本体との接続領域から外側に流出してできたアンダーフィル材の層を貫通して、別の部品との電気的接続用の孔が設けられていることを特徴とする、アンダーフィル材を用いて電子部品を搭載した基板。
【請求項２】
前記電子部品を埋め込む絶縁層を含み、この絶縁層に形成した貫通孔が前記アンダーフィル材の層を貫通する孔に通じていることを特徴とする、請求項１記載の基板。
【請求項３】
前記アンダーフィル材の層を貫通する孔と前記絶縁層に形成した孔に導体材料が充填されている、請求項２記載の基板。
【請求項４】
電子部品を基板本体に接合してそれらの間にアンダーフィル材を充填し、そして別の部品に接続するための孔を基板本体に形成する工程を含む基板製造方法であって、当該孔を、当該電子部品と基板本体との接続領域から外側に流出してできたアンダーフィル材の層を貫通して形成することを特徴とする、アンダーフィル材を用いて電子部品を搭載した基板の製造方法。
【請求項５】
前記アンダーフィル材の充填後、前記電子部品を覆う絶縁層を形成し、この絶縁層と前記アンダーフィル材の層とに孔形成処理を連続して施すことにより、前記別の部品に接続するための孔を形成することを特徴とする、請求項４記載の基板の製造方法。
【請求項６】
前記別の部品に接続するための孔をレーザー加工により形成する、請求項４又は５記載の基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板とその製造方法に関する。より詳しく言えば、本発明は、アンダーフィル材を用いて電子部品を搭載した基板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板などの基板上に半導体チップに代表される電子部品を高密度に実装する方法として、フリップチップボンディング法が知られている。フリップチップボンディング法では、半導体チップの電極パッド上にはんだバンプを設け、チップを搭載しようとする基板上にチップの電極の位置に合わせて形成した電極パッドにはんだバンプを介してチップを搭載する。搭載したチップと基板との間隙には、チップと基板との熱膨張率の違いに起因する応力をはんだバンプ接続部に集中させないようにするのを主な目的として、アンダーフィル材が充填される。アンダーフィル材としては、シリカなどのフィラーを含む樹脂が用いられる。
【０００３】
アンダーフィル材は、チップと基板との間に毛管作用により注入されてから、加熱により硬化する。この加熱の際に、アンダーフィル材の樹脂の流動性が高まり、アンダーフィル材の一部はチップと基板との間から外側へ流れ出すことになる。チップと基板との間に充填するアンダーフィル材の不足（ボイドの原因になる）を避けるため、アンダーフィル材は過剰気味に用いられるのが一般的であり、これもまた加熱によるアンダーフィル材の流出を助長する。
【０００４】
チップを搭載した基板の面に他の部品への接続のためのパッドが存在する場合、流出したアンダーフィル材がパッドの領域まで達して他の部品への接続の妨げになることがある。このような問題に対処するために、これまでに種々の提案がなされている。例えば、特許文献１に紹介されているように、基板のパッドを露出するソルダーレジスト上に流出したアンダーフィル材の拡がりを阻止するダム溝を形成する技術や、ダム溝の代わりにアンダーフィル材の拡がりを妨げるダム枠をソルダーレジスト上に取り付ける技術が知られている。これらの技術を改良するものとして、特許文献１には、ダム溝あるいはダム枠を使用することなく、ソルダーレジスト表面の一部をアンダーフィル材をはじきやすくするよう処理（ソルダーレジスト上への別の材料の塗布、ソルダーレジスト層表面のレーザ照射による粗化処理など）してアンダーフィル材の流出を防ぐ技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６４６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これまでのアンダーフィル材流出防止技術では、チップ領域から外に流出したアンダーフィル材が存在する部分は、当該チップ以外の部品との接続に利用することができなかった。そのため、そのような流出防止技術はより高密度の実装化を阻害する要因になっていた。また、ソルダーレジスト表面を処理する技術では、別材料の塗布やレーザ照射などによる作業が付加されることになる。
【０００７】
そこで、本発明は、従来技術による溝や枠、あるいは表面処理領域のようなアンダーフィル材流出の物理的な抑制手段を用いる必要なしに、実装密度の更なる向上を可能にする基板と、その製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるアンダーフィル材を用いて電子部品を搭載した基板は、基板本体と基板本体に電気的に接続して実装された電子部品を含み、基板本体と電子部品の基板本体と電気的に接続する面との間にアンダーフィル材が充填されている基板であって、当該電子部品と基板本体との接続領域から外側に流出してできたアンダーフィル材の層を貫通して、別の部品との電気的接続用の孔が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の基板は、前記電子部品を埋め込む絶縁層を含んでもよく、この場合、この絶縁層に形成した貫通孔が前記アンダーフィル材の層を貫通する孔に通じている。アンダーフィル材の層を貫通する孔と絶縁層に形成した孔には、異なる層間の電気的接続のために導体材料を充填することができる。
【００１０】
本発明の基板は、電子部品を基板本体に接合してそれらの間にアンダーフィル材を充填し、そして別の部品に接続するための孔を基板本体に形成する工程を含む基板製造方法であって、当該孔を、当該電子部品と基板本体との接続領域から外側に流出してできたアンダーフィル材の層を貫通して形成することを特徴とする基板製造方法により製造することができる。
【００１１】
アンダーフィル材の充填後、前記電子部品を覆う絶縁層を形成し、この絶縁層と前記アンダーフィル材の層とに孔形成処理を連続して施すことにより、前記別の部品に接続するための孔を形成してもよい。別の部品に接続するための孔は、レーザー加工により形成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、溝や枠、あるいは表面処理領域のようなアンダーフィル材流出の物理的な抑制手段を用いることなく、実装密度の更なる向上を可能にする配線の形成が可能な基板を提供することができる。このようにして、本発明の基板は配線ルールの緩和を可能にし、実装面積の縮小を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に、本発明による基板１を模式的に示す。この図の本発明の基板１は、基板本体３と電子部品５を含み、基板本体３と電子部品５は、おのおのの電極パッド１３ａと１５を接合部材１７により接合することで電気的に接続されている。基板本体３の電極パッド１３ａは、基板本体３の配線７を覆うソルダーレジスト層９に設けた開口部に形成され、配線７に接続している。基板本体３には、電子部品５とは別の部品（図示せず）と電気的に接続するための電極パッド１３ｂも設けられている。接合部材１７は一般に、接合前の電子部品５の電極パッド１３上に配置したはんだバンプを接合時にリフローさせて形成される。基板本体３と電子部品５の間を充填するように、アンダーフィル材１９が充填されている。アンダーフィル材１９の一部は、硬化のための加熱時に基板３と電子部品５との接合領域の外側へ流れ出して、電子部品５の周囲に薄い層１９ａを形成している。電子部品５の周囲の薄いアンダーフィル材層１９ａには、基板本体３の電極パッド１３ｂの上部を露出するように、層１９ａを貫通する孔２１が設けられている。
【００１４】
基板本体３としては、多層配線基板などを製作するのに一般に用いられるコア基板やビルドアップ基板を使用することができる。基板本体３の配線７は、銅などの導体で形成される。配線７に接続するパッド１３ａ、１３ｂは、例えばニッケルを形成した後に金を形成した導体などで形成される。
【００１５】
基板本体３に実装される電子部品５の代表例は、半導体チップである。このほかに、電子部品３としては、例えば、半導体チップなどを外被容器内に収容したパッケージ部品等を使用することもできる。
【００１６】
アンダーフィル材１９としては、基板本体３と電子部品５との熱膨張率の違いに起因する応力が接合部材１７に集中しないようにする目的で用いられる通常のアンダーフィル材を使用することができる。代表的なアンダーフィル材は、無機材料のフィラー（例えばシリカ粒子など）を含有するエポキシなどの熱硬化性樹脂材料である。
【００１７】
図２（ａ）〜２（ｂ）を参照して、本発明の基板の製造を説明する。
通常の方法に従って、図２（ａ）に示したように、基板本体３３に電子部品３５をフリップチップボンディングにより接合し、それらの間にアンダーフィル材３７を充填し加熱硬化させて、中間製品の基板３１を製作する。この中間製品基板３１においては、電子部品３５の周囲に、加熱硬化時に電子部品３５の搭載領域から外側へ流出したアンダーフィル材によって形成された薄い層３７ａが位置している。電子部品３５の周囲のアンダーフィル材の薄い層３７ａの下には、電子部品３５とは別の部品（図示せず）へ後に接続するのに用いられる基板本体３３のパッド４１が位置している。基板本体３３のパッド４１は、厚めに形成するのが有利である。その理由は、電子部品３５の周囲に流出したアンダーフィル材により形成される層３７ａはほぼ一様な厚さになるので、パッド４１が厚いほどその上に位置する層３７ａの厚さが小さくなり、後に層３７ａに施す孔開け加工がしやすくなるからである。
【００１８】
続いて、電子部品３５の周囲のアンダーフィル材の薄い層３７ａに、図２（ｂ）に示したように基板本体３３のパッド４１を露出するように孔３９を形成する。孔３９は、例えばレーザ加工により形成することができる。ビルドアップ用の材料（一般に２０〜３０％程度のフィラーを含有する樹脂材料）に比べフィラー含有量の多いアンダーフィル材は、レーザ加工がしにくいことで知られているが、熱の作用による加工を可能にする例えばＵＶ−ＹＡＧ装置（ｅｓｉ社製）などのレーザ加工装置を使用することにより、アンダーフィル材の層３７ａの孔開け加工を行うことができる。このレーザ加工の際には、孔３９に隣接する電子部品３５に有害な影響を及ぼすことがないように、レーザ出力を制御する必要がある。そのため、一般には、レーザ加工径を小さくして、形成する孔の径を徐々に広げていくようにするのが好適である。例えば、形成しようとする孔の中央部に最初に小さな穴をあけ、レーザ光の照射位置を螺旋状にしだいに外側へ移動させることにより、層３７ａに良好な加工精度で所望の径（例えば１００μｍ）の孔３９を開けることができる。レーザ加工の際には、層３７ａの下のパッド４１がストッパーとして働き、形成された孔３９の深さがパッド４１に達した時点で加工を都合よく停止することができる。層３７ａの孔開けは、ドリル加工のような機械加工により行ってもよい。とは言え、機械加工による場合は、振動などによる電子部品３５への影響を考慮する必要があり、また、層３７ａの下のパッド４１がレーザ加工の場合ほど有効なストッパーとはならないので、パッド４１の厚さにも考慮を払う必要がある。
【００１９】
以上のようにして、電子部品３５の周囲の薄いアンダーフィル材層３７ａに基板本体３３の電極パッド４１の上部を露出するように設けた貫通孔３９を有する、本発明の基板３１’（図２（ｂ））が得られる。
【００２０】
次に、従来技術による基板の製造を説明する。この場合には、図３（ａ）に示したように、フリップチップボンディングにより電子部品５５を搭載した基板本体５３のソルダーレジスト層５７に、アンダーフィル材の流出を阻止する手段５９を設ける。この図に示したアンダーフィル材流出阻止手段５９は、ソルダーレジスト層５７に形成したダム溝である。更に、このアンダーフィル材流出阻止手段としてのダム溝の外側のソルダーレジスト層５７に、電子部品３５とは別の部品（図示せず）に電気的に接続するのに用いられるパッド６１に通じる孔６３が設けられている。その後、図３（ｂ）に示したように、基板本体５３と電子部品５５の間にアンダーフィル材６５を充填し、加熱により硬化させる。加熱により流出するアンダーフィル材はダム溝５９に受け止められて、それ以上の流出を阻まれる。
【００２１】
図２（ｂ）に示した本発明による基板３１’と図３（ｂ）に示した従来技術による基板６７における別の部品への接続に使われるパッドの位置を比較すると、本発明の基板３１’のパッド４１の方が従来技術による基板６７のパッド６１よりも、電子部品の近くに位置していることが分かる。より具体的に言えば、本発明の基板３１’では電子部品３５とパッド４１との間隔Ｄ1（図２（ｂ））を２ｍｍ程度にすることができるのに対し、従来技術による基板６７では、一般に、電子部品５５とパッド６１との間隔Ｄ2（図３（ｂ））は、最低限５ｍｍ程度必要になる。
【００２２】
図２（ｂ）に示した本発明による基板３１’では、電子部品３５はその表面に搭載されており、そして別の部品（図示せず）をパッド４１にワイヤボンディングなどにより接続して搭載することができる。
【００２３】
その一方、本発明においては、ビルドアップ基板などの多層基板中に電子部品を埋め込んだタイプの態様も可能である。この態様の基板の製造を、図４（ａ）〜４（ｃ）を参照して説明する。
【００２４】
図４（ａ）に示したように、中間製品基板３１を用意する。この中間製品基板３１は図２（ａ）で説明したものと同じであり、各部材は図２（ａ）と同じ符号で示されている。次に、ビルドアップ用に普通に用いられる樹脂材料を使用して、図４（ｂ）に示したように、電子部品３５を覆う絶縁層７１を形成する。続いて、絶縁層７１と電子部品３５の周囲のアンダーフィル材の薄い層３７ａとに対し、図２（ｂ）を参照して説明したのと同様の孔開け加工を施して、図４（ｃ）に示したように絶縁層７１と層３７ａにそれぞれそれらを貫通する孔７３と３９を形成することにより、絶縁層７１の貫通孔７３が電子部品３５の周囲のアンダーフィル材の薄い層３７ａの孔３９に通じている、電子部品３５を埋め込んだ本発明の基板３１”を得ることができる。
【００２５】
電子部品３５を埋め込む絶縁層７１を有し、この絶縁層７１に形成した貫通孔７３が電子部品３５の周囲のアンダーフィル材の薄い層３７ａに形成した孔３９に通じている本発明の基板は、図５に示したように、アンダーフィル材の層３７ａの孔３９と絶縁層７１の孔７３に導体材料７５を充填し、導体材料７５の絶縁層７１の表面に露出した部分に接続する配線７７を形成して、別の部品（図示せず）の搭載に用いることができる。孔３９と７３に充填する導体材料７５としては、例えば銅めっきや導電性ペーストなどを使用することができる。
【００２６】
図５に例示したような電子部品３５を埋め込んだ多層基板では、電子部品３５と別の層の配線７７との導通や、異なる配線層間の導通を確保するために、絶縁層を貫通する孔を形成する必要がある。高密度化のためには、埋め込んだ電子部品３５の近くにそのような孔を形成するのが有効であるが、電子部品３５の下のアンダーフィル材３７の流出をダム溝などの阻止手段で阻止した従来技術による基板では、流出したアンダーフィル材により形成された層の外側に上下層の連絡用の孔が形成されるため、高密度化の要請に十分応えることはできない。それに対し、本発明によれば、上下層連絡用の孔を電子部品により近づけて形成でき、高密度化の促進に大きく貢献することができる。
【００２７】
これまでの説明において、電子部品を予め搭載した構造の本発明の基板は、別の部品を搭載するのに用いられることが示されているが、本発明の基板を別の実装基板に実装することも可能であり、本発明の態様にはそのような用途に用いられる基板も含まれることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の基板を説明する模式図である。
【図２】本発明の基板の製造を説明する図である。
【図３】従来技術による基板の製造を説明する図である。
【図４】電子部品を埋め込んだ態様の本発明の基板の製造を説明する図である。
【図５】電子部品を埋め込んだ態様の本発明の基板の使用を例示する図である。
【符号の説明】
【００２９】
１、３１’、３１”    基板
３、３３、５３    基板本体
５、３５、５５    電子部品
１３ａ、１３ｂ、４１、６１    基板本体のパッド
１９、３７、６５    アンダーフィル材
１９ａ、３７ａ    流出したアンダーフィル材の薄い層
２１、３９    アンダーフィル材の薄い層に形成した孔
７１    電子部品を覆う絶縁層
７３    電子部品を覆う絶縁層に形成した孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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