(57)【要約】【課題】樹脂層の厚みを薄くしながら、回路部品を樹脂層と接触させずに収納できる中空キャビティを形成できる部品内蔵モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】貫通した開口部１１を有する未硬化の第１の樹脂層１０を硬化済みの第２の樹脂層２０に積層し、モジュール基板１上の配線パターン２ａに第１の回路部品５を実装し、未硬化の第１の樹脂層１０がモジュール基板１に対面し、かつ開口部１１に第１の回路部品５が非接触で収納されるように、第１の樹脂層１０をモジュール基板１に圧着し硬化させる。第２の樹脂層２０は変形しないので、第１の回路部品５を中空キャビティ内に非接触で配置できる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通した開口部を有する未硬化の第１の樹脂層を準備する第１の工程と、
硬化済みの第２の樹脂層を準備する第２の工程と、
前記未硬化の第１の樹脂層と硬化済みの第２の樹脂層とを積層する第３の工程と、
上面に配線パターンが形成された基板を準備し、この配線パターンに第１の回路部品を実装する第４の工程と、
前記第３の工程で積層された前記未硬化の第１の樹脂層と硬化済みの第２の樹脂層とを前記基板に圧着する工程であって、前記未硬化の第１の樹脂層が前記基板に対面し、かつ前記開口部に前記第１の回路部品が非接触で収納されるように圧着する第５の工程と、
前記第５の工程の後、前記第１の樹脂層を硬化させる第６の工程と、を備える部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記第４の工程と並行して、前記基板上に形成された配線パターンに第２の回路部品を実装する工程を備え、
前記第５の工程において、前記未硬化の第１の樹脂層の中に前記第２の回路部品を埋設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】
前記第１の工程において、未硬化の第１の樹脂層にレーザーを照射することにより、前記開口部を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記第６の工程の後、前記配線パターンを底面とするビアを前記第１の樹脂層及び第２の樹脂層に形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は部品内蔵モジュールの製造方法に関するものである。本発明でいう部品内蔵モジュールとは、樹脂層に部品が内蔵された部品内蔵層を少なくとも一層有するモジュールを意味し、部品内蔵層を複数有したり、部品内蔵層の上下面に薄層（部品が内蔵されていない層）がビルトアップされたモジュールも含む。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話、自動車電話などの無線機器やその他の各種通信機器に、回路部品を樹脂層の中に埋設した部品内蔵層を備えた部品内蔵モジュールが用いられている。この種の部品内蔵モジュールの製造方法として、特許文献１には、配線パターンを形成した基板に回路部品を実装した上で、未硬化の樹脂層を回路部品及び基板上に圧着し、樹脂層の内部に回路部品を埋設した後、樹脂層を硬化させ、その後で基板を剥離する方法が提案されている。
【０００３】
絶縁性基板の内部に埋設される回路部品には、半導体集積回路のような集積回路素子のほか、フィルタ、コンデンサのような周辺受動部品もある。ところが、ＭＥＭＳ素子や弾性表面波素子のような回路部品は、樹脂層と接触すると特性が変化してしまうため、このような回路部品を樹脂層の内部に埋設することができない。そこで、樹脂層の内部に中空キャビティを形成し、この中空キャビティ内に回路部品を配置するようにした部品内蔵モジュールが特許文献２や３によって提案されている。
【０００４】
図４は特許文献２に示された部品内蔵モジュールの製造方法を示す。開口部３１とビア３２とを有する未硬化の樹脂層３０を準備する一方、配線パターン３４を形成した転写フィルム３３を準備し、配線パターン３４に回路部品３５を実装する。次に、開口部３１が回路部品３５に対応するように、回路部品３５を実装した転写フィルム３３に対して未硬化の樹脂層３０を圧着し、配線パターン３４と樹脂層３０のビア３４とを接続させる。さらに、転写フィルム３３を未硬化の樹脂層３０から剥離する。その後、樹脂層３０の上下に未硬化の樹脂層３６，３７を圧着し、３層の樹脂層３０，３６，３７を同時に熱硬化させることで、開口部３１内に回路部品３５を収納した部品内蔵モジュールを得る。
【０００５】
この方法の場合、中央の樹脂層３０と上下の樹脂層３６，３７との間の気密性を確保するため、中央の樹脂層３０に対して上下の樹脂層３６，３７を強く圧着する必要がある。そのため、図５に示すように樹脂層に歪みが発生し、特に下側の樹脂層３７が開口部３１に向かって変形し、樹脂層３７が回路部品３５に接触する可能性がある。中央の樹脂層２０の厚みを十分に厚くすれば接触の恐れはなくなるが、これでは部品内蔵モジュールの厚みが厚くなるという欠点がある。また、図４の（ｂ）の段階で、回路部品３５は配線パターン３４だけで支持されているため、支持強度が非常に低く、図４の（ｃ）で樹脂層３６，３７と圧着した時に、配線パターン３４が断線する危険性がある。
【０００６】
図６は特許文献３に示された部品内蔵モジュールの製造方法を示す。この方法は、まず硬化済みの基板４０の表裏面に配線パターン４１，４２を形成するとともに、表面の配線パターン４１に回路部品４３を実装する。次に、回路部品４３のバンプ部分に封止材４４を形成し、基板４０の表裏面に未硬化の樹脂層４５，４６を圧着する。基板４０の表面に圧着される樹脂層４５には予め凹部４５ａが形成されており、この凹部４５ａに回路部品４３が収納される。
【０００７】
この場合は、硬化済みの基板４０の配線パターン４１に回路部品４３が実装されているので、その支持強度が低下することはない。しかし、未硬化の樹脂層４５を基板４０に対して圧着した際、図７に示すように凹部４５ａの底部が撓み、回路部品４３に接触する可能性がある。凹部４５ａの深さを十分に深くしておけば接触の可能性は低くなるが、それだけ樹脂層４５の厚みが厚くなるという欠点がある。
【特許文献１】特開平１１−２２０２６２号公報
【特許文献２】特開平１１−４５９５５号公報
【特許文献３】特開２００４−３１６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の目的は、樹脂層の厚みを薄くしながら、回路部品を樹脂層と接触させずに収納できる中空キャビティを形成できる部品内蔵モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法は、貫通した開口部を有する未硬化の第１の樹脂層を準備する第１の工程と、硬化済みの第２の樹脂層を準備する第２の工程と、前記未硬化の第１の樹脂層と硬化済みの第２の樹脂層とを積層する第３の工程と、上面に配線パターンが形成された基板を準備し、この配線パターンに第１の回路部品を実装する第４の工程と、前記第３の工程で積層された前記未硬化の第１の樹脂層と硬化済みの第２の樹脂層とを前記基板に圧着する工程であって、前記未硬化の第１の樹脂層が前記基板に対面し、かつ前記開口部に前記第１の回路部品が非接触で収納されるように圧着する第５の工程と、前記第５の工程の後、前記第１の樹脂層を硬化させる第６の工程と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
貫通した開口部を有する未硬化の第１の樹脂層を準備し、第１の樹脂層を硬化済みの第２の樹脂層に対して圧着し、積層する。この積層時、第１の樹脂層が硬化しない温度で加熱加圧してもよい。積層段階では第１の樹脂層は未硬化のままである。未硬化状態とは、例えばＢステージ状態あるいはそれより柔らかい状態が望ましい。次に、上面に配線パターンが形成された基板を準備し、その配線パターンに第１の回路部品を実装する。基板としては表面に配線パターンが形成されたプリント配線板などを用いることができる。配線パターンとは、回路部品を実装するための実装用ランドやビア用ランド、ランド同士を相互に接続するための配線などを含むものである。第１の回路部品とは、樹脂層と接触すると特性が変化してしまうような部品である。このように第１の回路部品を実装した基板に対して、積層された第１の樹脂層と第２の樹脂層とを、未硬化の第１の樹脂層を基板に向けて圧着する。このとき、第１の樹脂層は基板の配線パターンに密着するとともに、開口部内に第１の回路部品が非接触で収納される。第１の樹脂層は圧着されて歪みが生じるが、開口部の底面は硬化済みの第２の樹脂層で構成されているため、開口部の底面が回路部品に向かって変形することがなく、回路部品との接触を回避できる。圧着後、第１の樹脂層を硬化させると、第１の回路部品は硬化した樹脂層の中空キャビティの中に封入される。
【００１１】
第２の樹脂層は硬化済みの樹脂板であるため、第１の樹脂層の圧着時に第２の樹脂層２０が変形しない。そのため、基板と第２の樹脂層との距離が第１の回路部品の高さ以下にならないように、第１の樹脂層の圧縮代を管理すれば、第２の樹脂層と第１の回路部品との接触は確実に防止できる。また、第１の樹脂層の圧着時に開口部の底壁が撓まないので、第１の樹脂層の厚みは中空キャビティを形成するための最小限の厚みでよく、部品内蔵モジュールを薄型に構成できる。また、硬化済みの第２の樹脂層が未硬化の第１の樹脂層の背面を支える役割を有するので、第１の樹脂層の流動による中空キャビティの型崩れを抑制でき、第１の樹脂層と第１の回路部品との接触も防止できる。
【００１２】
未硬化の第１の樹脂層を基板上に圧着する第５の工程の前に、基板上に形成された配線パターンに第１の回路部品と別の第２の回路部品を実装しておき、未硬化の第１の樹脂層を基板上に圧着した時に、未硬化の第１の樹脂層の中に第２の回路部品を埋設するようにしてもよい。第２の回路部品は第１の回路部品とは異なり、例えばチップコンデンサやチップ抵抗などの樹脂と接触しても特性が変化しないか、又は殆ど変化しない部品である。第１の樹脂層の中に第２の回路部品を埋設すると、第２の回路部品の体積分だけ樹脂が余計に流動し、開口部が変形しやすくなる。特に、第２の回路部品が第１の回路部品と隣接して配置される場合に顕著になる。しかし、本発明では硬化した第２の樹脂層によって第１の樹脂層が裏打ちされているので、開口部の変形を抑制でき、樹脂と第１の回路部品との接触を防止できる。
【００１３】
第１の工程において、開口部は未硬化の第１の樹脂層にレーザーを照射することにより形成することができる。第１の樹脂層に開口部を形成する方法として、ドリルやパンチングなど種々の方法があるが、レーザー照射によって穴を形成すると、精度よくかつ簡単に貫通した開口部を形成できる。この場合に、未硬化の第１の樹脂層をキャリアフィルム上に形成しておけば、レーザー照射によってキャリアフィルムと共に開口部を形成できる。
【００１４】
第６の工程の後、配線パターンを底面とするビアを第１の樹脂層及び第２の樹脂層に形成する工程をさらに備えるのがよい。ビアによって立体的な配線が可能になる。ビアはレーザー加工により簡単に形成できる。第１の樹脂層と第２の樹脂層が共に硬化しているので、ビア加工後のデスミア処理が簡単になる。
【００１５】
第１の樹脂層と第２の樹脂層とは異種材料で構成してもよいが、同種材料で構成すれば、熱膨張係数が同じとなり、反りや割れが発生しにくく、特性の安定した部品内蔵モジュールを構成できる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法によれば、開口部を持つ未硬化の第１の樹脂層と硬化済みの第２の樹脂層とを積層し、この積層体を回路部品を実装した基板に対して圧着させることにより、回路部品の周囲に中空キャビティを形成するようにしたので、開口部の変形を硬化済みの第２の樹脂層で抑制することができる。特に、中空キャビティの底部は硬質の第２の樹脂層で構成されるので、第１の樹脂層の圧着時に中空キャビティの底部が変形することがなく、回路部品と樹脂層とが接触するのを防止できる。このように第２の樹脂層によって第１の樹脂層の変形を抑制できることから、第１の樹脂層の厚みを必要以上に厚くする必要がなく、薄型の部品内蔵モジュールを構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は本発明にかかる部品内蔵モジュールの第１実施例を示す。部品内蔵モジュールＡは、樹脂基板やセラミック基板などの絶縁性基板よりなるモジュール基板１を備えている。ここでは、モジュール基板１として単層構造の樹脂基板よりなるプリント配線板を用いたが、多層配線基板を用いてもよい。モジュール基板１の上面の一部には配線パターン２ａ，２ｂが形成されている。このうち、モジュール基板１の中央部には第１の回路部品５を実装するための実装用ランド２ａが形成され、この実装用ランド２ａに隣接してその周囲に第２の回路部品６を実装するための実装用ランド２ｂが形成されている。ランド２ａ，２ｂは夫々ビア導体３ａ，３ｂを介してモジュール基板１下面の配線電極４ａ，４ｂと接続されている。本実施例では、配線電極４ａ，４ｂは部品内蔵モジュールＡの端子電極を兼ねている。モジュール基板１の実装用ランド２ａに対して、ＭＥＭＳ素子や弾性表面波素子のような樹脂層と接触すると特性が変化してしまう第１の回路部品５が実装され、実装用ランド２ｂに対して、チップ部品のように樹脂層と接触しても特性が変化しない第２の回路部品６が実装されている。実装方法は、はんだ付け、導電性接着剤を用いた実装、バンプを用いたフリップチップ実装、プリコート実装など、如何なる方法でもよい。
【００１９】
モジュール基板１の上には２層の樹脂層１０，２０が積層され、一体に固定されている。これら樹脂層１０，２０は、例えば熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂と無機フィラーとの混合物、ガラス繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂組成物等で構成されている。両樹脂層１０，２０は互いに同質材料とするのが好ましく、さらにはモジュール基板１と同質又は熱膨張係数が近い材料で構成するのが好ましい。第１の樹脂層１０には開口部１１が形成され、開口部１１とその上底面を構成する第２の樹脂層２０とで中空キャビティ２１が形成され、この中空キャビティ２１に第１の回路部品５が樹脂層１０，２０と非接触状態で収納されている。第１の回路部品５の天面と樹脂層２０との隙間δは０．０２〜０．０３ｍｍとされている。一方、第２の回路部品６は第１の樹脂層１０の中に埋設されている。第２の樹脂層２０は表面が平坦な平板で形成されている。図１では第２の樹脂層２０の厚みが第１の樹脂層１０の厚みと同等に設定されているが、第１の樹脂層１０より薄くてもよい。第２の樹脂層２０を薄くすることにより、部品内蔵モジュールＡ全体の低背化を図ることができる。
【００２０】
次に、前記構成よりなる部品内蔵モジュールＡの製造方法の一例を、図２を参照して説明する。ここでは、子基板状態における部品内蔵モジュールＡの製造方法について説明するが、実際には子基板を複数個集合した集合基板状態で製造し、その後で子基板に分割する。
【００２１】
図２の（ａ）のように、まず表裏方向に貫通した開口部１１を有する未硬化の第１の樹脂層１０と、硬化済みの平板状の第２の樹脂層２０とを準備する。開口部１１は、第１の樹脂層１０にレーザーを照射することにより簡単に形成できる。なお、開口部１１の形成方法は、レーザー加工に限らず、ドリルを用いた切削加工、パンチングによる成形など種々の方法が考えられる。ここでは開口部１１が上に向かって拡径するテーパ状の貫通穴としたが、ストレートな形状の貫通穴でもよい。次に、図２の（ｂ）のように、未硬化の第１の樹脂層１０を硬化済みの第２の樹脂層２０に圧着して固定する。この時、第１の樹脂層１０が硬化しない温度範囲で加熱してもよい。このようにして第１の樹脂層１０と第２の樹脂層２０との積層体を得るが、第１の樹脂層１０は依然として未硬化のままである。
【００２２】
次に、図２の（ｃ）のように、モジュール基板１を準備するとともに、その上方に第１の樹脂層１０と第２の樹脂層２０とを積層した積層体とを配置する。モジュール基板１のランド２ａ，２ｂには回路部品５，６をそれぞれ実装しておく。次に、図２の（ｄ）のように、開口部１１と回路部品５とを位置合わせして未硬化の第１の樹脂層１０をモジュール基板１に向けて圧着する。この時、第１の樹脂層１０が硬化する温度以上で加熱・加圧すれば、圧着と硬化を一工程で行うことができる。圧着により、第１の樹脂層１０がモジュール基板１の上面の配線パターンに密着するとともに、第１の回路部品５が開口部１１内に非接触で収納され、第２の回路部品６は第１の樹脂層１０の中に埋設される。第１の樹脂層１０は圧縮されて歪みが生じるとともに、第２の回路部品６の体積分だけ樹脂が流動するので、開口部１１が変形しやすくなるが、開口部１１の上底面は硬化済みの第２の樹脂層２０で構成されているため、開口部１１の上底面は平坦面のまま変形せず、第１の回路部品５との接触を回避できる。第１の樹脂層１０を熱硬化させると、第１の回路部品５は樹脂層１０，２０の中空キャビティ２１の中に非接触で封入され、図１に示す部品内蔵モジュールＡが得られる。そのため、第１の回路部品５の特性が劣化することがない。
【００２３】
第２の樹脂層２０は硬化済みの樹脂板であるため、熱圧着時に第２の樹脂層２０は変形しない。そのため、モジュール基板１と第２の樹脂層２０との距離Ｌが、第１の回路部品５の高さＨ以下にならないように、第１の樹脂層１０の圧縮代を管理すれば、第２の樹脂層２０と第１の回路部品５との接触は確実に防止できる。従来のように未硬化の底面を持つ開口部を備えた樹脂層を圧着すると、開口部の底部が回路部品と接触する可能性があり、安全のために開口部の深さ（樹脂層の厚み）を大きくする必要があったが、上述のように本発明では開口部の底面が変形しないので、圧着工程における寸法管理が容易になる。
【００２４】
なお、本実施形態のように、開口部１１としてテーパー状の貫通穴を形成する場合には、貫通穴の口径が小さい方向が第２の樹脂層２０に接するように第１の樹脂層１０と第２の樹脂層２０を積層することが好ましい。上述したように、第２の樹脂層２０と面している開口部１１の底壁はより変形が生じにくい。すなわち、変形が生じ易い第２の樹脂層２０と反対側の開口部１１の口径を大きくしておくことによって、より第１の樹脂層１０と第１の回路部品５との接触を防止し易くなる。
【実施例２】
【００２５】
図３は本発明にかかる部品内蔵モジュールの第１実施例を示す。部品内蔵モジュールＢの基本構造は第１実施例の部品内蔵モジュールＡと同様であるため、同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。本実施例の部品内蔵モジュールＢでは、図３の（ａ）で示すように、モジュール基板１の一部にビア用ランド７が形成され、このランド７はビア導体３ｃを介して下面の配線電極４ｃと接続されている。モジュール基板１に回路部品５，６を実装した後、モジュール基板１上に未硬化の第１の樹脂層１０と硬化済みの第２の樹脂層２０とを持つ積層体を配置する。
【００２６】
次に、図３の（ｂ）のように、未硬化の第１の樹脂層１０をモジュール基板１に向けて熱圧着し、第１の樹脂層１０を硬化させる。この状態で、第１の回路部品５は中空キャビティ２１の中に非接触で封入され、第２の回路部品６は第１の樹脂層１０に埋設される。第１の樹脂層１０を硬化させた後、第２の樹脂層２０の上方からレーザーを照射し、ランド７を底面とするビアホール８ａを形成する。このとき、ランド７からの反射の影響で、ビアホール８ａは下方に向かって縮径するテーパ状の穴となる。レーザー加工時に発生するスミアはデスミア処理によって除去される。
【００２７】
その後、ビアホール８ａに導電ペーストを充填・硬化させることで、ビア導体８が形成される。ビア導体８の形成後、第２の樹脂層２０の上面に配線電極９を形成することにより、ビア用ランド７と第２の樹脂層２０の上面の配線電極９とを電気的に接続することができる。なお、ビア用ランド７が下面の配線電極４ｃと接続されている必要はなく、他のランド２ａ，２ｂと接続されていてもよい。
【００２８】
本発明は前記実施例に限定されるものではない。前記実施例では、第２の樹脂層２０を配線パターンを有しない平板状の樹脂板で構成したが、主面または内部に配線パターンを有する配線基板であってもよい。また、本発明の部品内蔵モジュールは、モジュール基板１と第１の樹脂層１０と第２の樹脂層２０との３層構造に限るものではなく、第２の樹脂層２０の上に別の樹脂層や配線基板が積層されてもよいし、モジュール基板１の下側に別の樹脂層や配線基板が積層されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る部品内蔵モジュールの第１実施例の断面図である。
【図２】図１に示す部品内蔵モジュールの製造工程図である。
【図３】本発明に係る部品内蔵モジュールの第２実施例の製造工程図である。
【図４】従来の部品内蔵モジュールの一例の製造工程図である。
【図５】図４に示す製造工程における樹脂層の変形を示す図である。
【図６】従来の部品内蔵モジュールの他の例の製造工程図である。
【図７】図６に示す製造工程における樹脂層の変形を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
Ａ，Ｂ            部品内蔵モジュール
１                モジュール基板（基板）
２ａ，２ｂ        実装用ランド（配線パターン）
３ａ，３ｂ        ビア導体
４ａ，４ｂ        配線電極
５                第１の回路部品
６                第２の回路部品
１０              第１の樹脂層
１１              開口部
２０              第２の樹脂層
２１              中空キャビティ
【図１】
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【図２】
2009158641.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2009158641.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009158641.tif 000009