JP2001298273A

JP2001298273A - 電子部品内蔵実装基板及びそれを用いた半導体パッケージ

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Publication number: JP2001298273A
Application number: JP2000121060A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Shigi; 英孝志儀; Takehiko Hasebe; 健彦長谷部; Eiji Matsuzaki; 永二松崎; Naoya Kitamura; 直也北村; Masayuki Kyoi; 正之京井; Terutaka Mori; 照享森; Nobuyuki Ushifusa; 信之牛房; Terutake Kato; 輝武加藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ビルドアップ基板に搭載する表面実装部品の約
３割を占める電子部品を削減し、実装密度の向上を図
る。【解決手段】絶縁層と金属配線層とを交互に積層させる
ためのコア基板１００に、スルーホール３の形成と同時
に設けた座ぐり穴に電子部品２１を配置し、スルーホー
ル３のめっき工程で電子部品２１とスルーホール３の導
体部２６、更には金属配線層との電気的接続を行なわせ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子部品の搭載技術
に関わり、特に基板の製造プロセスと電子部品の実装を
融合した電子部品を内蔵した基板及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】基板に受動素子を搭載して、その高機能
化及び高密度化を図る考え方はセラミック基板を用いた
ハイブリットＩＣとしてよく知られており、具体的には
セラミック基板にキャパシタ及び抵抗を形成した実装基
板として長い実用化の歴史を持っている。しかしなが
ら、セラミックの焼成過程を経て電子回路的な特性を作
り込む事から、必要に応じて上記のキャパシタや抵抗の
トリミングが必要であり、また、実装基板の品種に対応
させて検査治具などを個別に準備することが必要とされ
た。こうした事情を踏まえ、設計変更が容易に出来ない
ことから実際には特別の用途に限定して使用されてい
た。

【０００３】更にまた、ＩＣチップの埋込に関しても、
エレクトロニクス実装技術誌（１９９７年６月号（Ｖｏ
ｌ．１３，ＮＯ．６）、７８ページから８２ページ）に
は、基板の上に半導体素子等を平面的に並べる構造に関
するプロセスの見通しが解説されているが、未だ３次元
的な実装方式の概念的な提案にとどまっている。

【０００４】一方では、近年、日経エレクトロニクス誌
（１９９９年７月２６日号、１４０ページから１５３ペ
ージ）に複数の電子部品を内蔵した実装基板の提案が報
告され、再度基板への受動部品内蔵の要求が高まりつつ
ある。

【０００５】この背景には、携帯電話などに代表される
ように、市場での需要が大きく、そして小型、軽量の高
周波用途の電子部品が望まれていることが考えられてい
る。またシミュレーション技術の進歩により、高密度実
装基板の状態でその電気特性が精度良く予想できるよう
になったことも寄与していると思われる。

【０００６】高周波用途の実装基板において、その特性
上内蔵すべき部品は実装基板の作製と同時に作り込み、
仮にその部品の作り込みが困難な場合にはそれらの部品
類を外付けするという方法が採られている。そして、そ
の外付けもキャビティを設けるなど実装密度向上の工夫
がなされてきている。

【０００７】しかしながら、セラミック基板の場合、上
記で説明したように焼成の過程で部品の特性を作り込む
ため、その特性調整のためにトリミングが求められる。
仮にトリミングが困難である場合には、特性不良がその
まま製品の不良になるため、規模の大きい回路には適用
しにくい事情がある。従って、大きな需要が予想され、
かつ要求特性上、部品の内蔵が必須である場合を除いて
適用されていないのが現状である。

【０００８】また、プリント基板においても、日経エレ
クトロニクス誌（１９９９年９月６日号、１４８ペー
ジ）に開示されているように、キャビティを設け、その
中に受動部品を搭載することで見かけ上の３次元実装を
実現し、基板の実装密度を向上させる工夫がなされてい
る。

【０００９】この場合、コンデンサを搭載したプリント
基板の電源層を経由してＬＳＩ側に給電することになる
ため、スルーホールを用いて接続させる完全内蔵型に比
べるとインダクタンスは大きくなり、それだけ高周波特
性を損なうという欠点をもっている。

【００１０】またプリント基板の貫通スルーホール内に
チップ抵抗やコンデンサ等を載置し、基板の表裏をはん
だ接続することで高密度を図ることも考えられるが、受
動素子上に配線層が形成出来ないため配線チャネルの制
約は免れない。

【００１１】更には、電子通信学会誌（ＩＥＣＥ８０
・４Ｖｏｌ１６３−Ｃ、Ｎｏ．４、ｐ２２４））に、
ＬＳＩ及び部品類を平面的に並べ、これらを金属フレー
ムと樹脂を用いて固定し、この樹脂に穴加工を施してそ
の上に相互配線を施すという方法が報告されている。し
かしながら、この方法は平面的な実装密度を究極的に高
めるためのもので、３次元実装に適用するのは容易でな
い。

【００１２】部品内蔵という点では、特開平７−２６３
６１９号公報にベース基板に受動部品を埋め込み、その
上に配線層を形成する方法が記載されているが、この方
法では電極の取り出しが片面となり、設計の自由度が制
限される。ＢＧＡ、ＣＳＰなどのエリヤアレイ型パッケ
ージに適用する実装基板としては表裏を貫通する導通路
が必要になる。

【００１３】一方、特開平１０−７４８９１号公報や特
開平７−１８３４５５号公報に能動素子を３次元的に積
み上げ、相互配線をめっきで行うことが開示されてい
る。しかしながら、これらは基本的に高機能ＬＳＩを製
造する技術であって、種々の品種に対応させる考え方を
実装基板側に受け持たせる基板実装とは本質的に異なる
ものである。

【００１４】一般に基板実装と言っても基板に電子部品
を内蔵する場合、その後の設計変更の自由度が極端に制
限されるため、部品としてはバイパスコンデンサ及び終
端抵抗などに限定されると思われる。従って、チップコ
ンデンサ、チップ抵抗などがフレキシブルに配置出来る
ような部品内蔵基板が望まれる事になる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、受動
部品の基板内蔵は魅力的な課題であるが、多様な用途に
広範囲に使える技術となっているとは言い難い。最も利
用可能な方法は、基板にキャビティを形成し、キャビテ
ィ内に電子部品を搭載する方式と思われるが、空間的な
密度向上は図れる反面、平面的な配線が不可避であっ
て、受動部品を内蔵した場合に比較して高周波特性が劣
るという問題点を有する。従って、特性面を考えるとセ
ラミック基板に受動素子まで作り込むような方法が望ま
れるが、歩留まりの確保が難しく、大形基板には適用し
にくいのが現状である。

【００１６】この問題を解決するためには、すでに電気
的な特性の検査を済ませた部品を基板に内蔵する方式が
優れている。しかしながら、この場合であっても、基板
の熱処理工程に耐えられる部品の接続技術が必要であ
り、更には機械的ストレスに対して部品自身あるいはそ
の接続点を保護する技術の開発が必要である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した問題点
を解決すべく検討を進め、検査済みのチップ状部品を基
板の内部に搭載し、その上に配線構造体を設ける事によ
り、３次元的な実装形態を実現したもである。

【００１８】基本的な考え方は、ビルド工法のコアとな
る部分を金属箔で形成し、部品を搭載すべき部分に相当
する位置に、基板表裏を貫通する窓部を設けるようにす
る。この窓部に部品類を載置し、その基板の表裏から樹
脂付き銅箔をプレスすることによって絶縁層を形成し、
その上に多層配線を形成するものである。

【００１９】金属箔からなる窓部に部品を載置すること
によって、製造時の基板の曲げストレスに対する曲率半
径が大きくなり、その結果部品およびその接続点にかか
る応力を低減させることが可能となる。樹脂をプレスす
る時の圧力は、樹脂の流動時には擬似的に静水圧として
加わり、応力集中を低減出来る。また、電子部品を樹脂
で埋め込んだ後は金属箔に保護されるため、電子部品及
びその接点には大きな集中応力を発生させることはな
い。

【００２０】樹脂としては熱可塑性、熱硬化性のどちら
の樹脂でも適用可能であることは言うまでもないが、一
般的には比較的低温において流動性を確保することが出
来、加熱によって硬化する熱硬化性の樹脂が優れてい
る。

【００２１】次に、接続の問題についてはめっき技術
（通常の基板プロセスでは銅めっき）を用いることが有
効である。めっき技術での部品接続の考え方を、先ず電
気めっき法を用いた場合について以下に説明する。

【００２２】導体の上に部品の端子を接触させ、めっき
槽中で導体側から通電すれば接触点を通じて部品端子ま
で通電され、その結果として導体および部品端子にめっ
き槽中の金属が析出する。めっき層の膜厚は信頼性を確
保するに十分な膜厚を析出させれば良い。

【００２３】めっき法を用いる場合、金属の蒸着膜など
を予め形成しておき、それを種膜として金属を析出させ
る方法が一般的に使われている。しかしながら、この方
法は高価な真空装置を使う必要があるため、ＬＳＩや多
層基板の層間接続といった高級な用途に用いられるが、
汎用的な部品の接続などには使われていない。

【００２４】プリント基板の製造においては、スルーホ
ール内壁へのめっきメタライズはよく使われる手法であ
り、スルーホール形成プロセスと部品搭載を同時に行な
うことが可能であれば、上記しためっきプロセスを用い
ることによる実質的な工程の増加は発生しない。

【００２５】電気めっきによるスルーホール導体形成
は、通常（１）触媒付け、（２）フラッシュめっき、
（３）パネルめっき（電気めっき）からなっており、フ
ラッシュめっきの工程後に部品類を載置すれば、所望の
接続形態を得ることが可能である。

【００２６】また、メタライズすべき穴が表裏を貫通し
ていればめっき液の循環がよく行なわれ、極めて微細な
穴に対してもスルーホール内部に金属を析出させること
が出来る。更には、表裏を貫通するスルーホール導体が
形成出来るため、表裏に配線構造体を逐次積層していく
ビルドアップ工法に適するコア基板あるいはベース基板
を提供する事が出来る。機能面でもエリヤアレイ型部品
の形態を構成するのに適した構造を与える事になる。

【００２７】一方、フラッシュ銅めっき液に用いられる
アルカリ液が搭載される部品への影響が懸念される場合
には、無電解Ｎｉめっきを用いることも可能である。こ
の場合、めっき金属を付与するための触媒をつけた後、
部品端子を接触させてめっき槽に浸漬すればよい。尚、
めっき用の触媒と端子メタライズとに同時に金属を析出
させる必要があり、また付与すべきめっき金属のイオン
と置換反応を起こすような端子材料は好ましくない。

【００２８】上記した点を考慮して、部品の電極メタラ
イズを選択する必要があり、無電解銅めっきの場合には
銅メタライズが最適である。具体的には、例えばアルカ
リタイプのＰｄ触媒後に硫酸銅、ホルマリン、錯化剤等
からなるｐＨ１２．５の銅めっき液に１０時間浸漬する
ことによって約３０μｍの膜厚を確保することができ、
部品端子との接続を十分に取ることが可能である。

【００２９】ところで、基板としてのスルーホール形成
工程と部品を接続するための工程とを同時に行う方法に
は、以下の２方法が考えられる。

【００３０】先ず第１の方法は、部品を特定の金属箔の
窓に樹脂モールドした状態を形成しておき、部品を埋め
込んだ窓に関しては、表面から部品端子までのレーザ加
工を行なう。そして、部品の埋め込みを行なっていない
窓部については、その窓部の表裏を貫通する穴を形成
し、レーザ加工時の残渣を除去した後、その穴の内部に
触媒を付与して、めっきにより導通を取る。

【００３１】この場合、部品の表面あるいは端子部はレ
ーザ照射に耐える材料で構成されていなければならな
い。ひとつの例として、チップ抵抗をレーザ照射した場
合、その表面保護膜にクラックが発生してしまう。この
ようにレーザ加工の衝撃が問題となる場合には、酸素プ
ラズマあるいはフッ化炭素系のガスとの混合ガスを用い
て加工することが可能である。

【００３２】部品と金属箔をモールドする方法として
は、シートの上に先ず窓付き金属箔を貼り付け、窓内に
部品類を載置して仮固定する。その上にプリプレグ（Ｂ
ステージシート）を乗せた状態で、例えば定盤に挟みこ
んで加熱プレスを行なう。この段階で、金属箔と部品は
樹脂に埋め込まれた状態となる。尚、仮固定シートは溶
剤などで分離する。

【００３３】この構造体をコアに用いてプリント基板
（ビルドアップ基板）を作製することが可能である。ま
た、何らかの部品の保護を目的として、完全に樹脂モー
ルドする必要がある場合には、更に反対面にプリプレグ
を乗せてから加熱プレスすることによって、部品が完全
に樹脂モールドされた構造物を作製することが出来る。

【００３４】スルーホール形成工程と部品の接続工程と
を同時に行う第２の方法として、一旦樹脂被覆した窓つ
き銅箔にスルーホールを形成する際、先ず複数の穴を加
工し、更に座ぐりに相当する加工を施した後にこの座ぐ
り穴に部品を仮固定する。そして、基板のスルーホール
を形成すべき部位に部品端子を接触させた状態でめっき
を行なうことにより、基板と部品との電気的接続を取る
ことが可能となる。

【００３５】勿論、フラッシュめっき工程の後に、この
部品を仮固定する事もできる。このほうがめっき時の電
気的導通がとりやすい傾向がある。

【００３６】この座ぐりの加工をスルーホールの分割加
工と合わせて設計すれば、部品搭載に対する余剰プロセ
スを排除することが出来る。またレーザ加工を用いれ
ば、表裏貫通加工であっても、加工条件、特にレーザの
合焦位置を調整することで、テーパ付きの形状を得るこ
とが出来るため、部品類を穴の途中に載置する事が可能
となる。

【００３７】通常、部品端子は側面から取り出されてい
ることが多いため、部品を収納した窓の穴には複数個の
スルーホールが必要であり、且つ部品を載置する際にそ
のスルーホールと接触するように設計しておけばよい。
この場合、加工精度を考慮して部品端子に常時圧力がか
かる状態、いわゆる締バメの状態に設計しておく必要が
ある。また金属箔に形成した窓の形状を特定箇所だけ変
形させて部品の電極として利用する事も可能である。

【００３８】コアとなる金属箔の部品搭載する窓の形を
工夫して、レーザ加工のマスクとして機能させることも
有効な部品搭載方法である。この場合には、コアの金属
種とスルーホールの材質が異なるため、フラッシュめっ
きの後に電気めっきを用いる方が無難である。

【００３９】以上、受動部品の内蔵を暗に前提して説明
してきたが、能動素子も内蔵出来ることは自明である。
但し、能動素子を内蔵させる場合には、構造的に発熱に
対する対策を別途考慮しなくてはならない。また、一般
的な能動素子の電極はアルミ合金を用いることが多く、
この上に金属をめっき析出させるためには、何らかの表
面処理が必要となる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面を用いて詳細に説明する。

【００４１】図１は第１の実施例である抵抗素子を内蔵
した金属箔を有するコア基板の平面図である。また図１
のＡ−Ａ断面を図２に示す。

【００４２】コア基板１００の中核となる金属箔４の材
料は４２Ｎｉ−Ｆｅ合金を採用した。この金属箔４に窓
部５を設けた後、窓部５を含む金属箔４を樹脂６で被覆
し、この窓部５を貫通するスルーホール３を形成した。
その後、このスルーホール３の一部を含むように座ぐり
穴２の加工を施してから、その内部にＰｄ触媒を付与
し、銅のフラッシュめっきを施した。

【００４３】次に、座ぐり穴２の内部に電子部品２１を
挿入し、銅のフラッシュめっきを種膜とする電気銅めっ
きを施し、座ぐり穴２の内部に導体部２６を形成した。
（図２参照）本実施例では、電子部品２１の電極２２と
フラッシュめっきを施した座ぐり穴２とを接触させて電
気めっきを施すことにより、座ぐり穴２の導体部２６と
電子部品２１の電極２２との電気的な接続が取られるよ
うになっている。

【００４４】即ち、電気めっき処理によって、座ぐり穴
２の内壁において、フラッシュめっき膜上に更に銅が析
出され、そして電子部品２１の電極２２の側にも通電さ
れるようになり、これによって電子部品２１の電極２２
の表面にも銅が析出する。電気めっきによって析出させ
ためっき銅の膜厚は、３０μｍとした。

【００４５】電子部品２１の仮固定は、例えば本実施例
で用いた炭酸ガスレーザの加工跡がテーパ形状を示すこ
とを利用して行っている。スルーホール３の少なくとも
一部を含むように座ぐり穴２の加工を施し、抵抗素子を
載置した。部品の形状を４端子素子とした理由は、電子
部品２１（この場合は抵抗素子）を座ぐり加工した穴２
の内部に挿入したときの安定性を確保するためである。

【００４６】上記した形状の電子部品２１は標準品でな
いため、特別に試作した。抵抗体はアルミナ基板に無電
解Ｎｉ−Ｐを施すことで作製し、座ぐり穴２において接
続をとる必要のある電極２２のコーナ部には、更に電気
銅めっきを施した。

【００４７】図１，図２の構造体を作製する工程を図３
に示す。図３−（ａ）はエッチング加工を施した金属
箔４を樹脂６で覆い、両面から樹脂プレスした状態を表
わしているが、この金属箔４の一部は予めエッチングを
用いて除去され、窓部５が形成されている。本実施例で
は、コア基板１００の中核となる金属箔の厚みを０．３
ｍｍとし、樹脂６には０．０８ｍｍのＢステージ樹脂を
用いた。

【００４８】図３−（ｂ）において、窓部５の所定の位
置に小径（０．１５ｍｍ）のスルホール１０を、例えば
良く知られたレーザ加工法を用いて一辺０．５ｍｍの正
方形の配置に形成した。レーザは炭酸ガスレーザを用
い、樹脂６の上面の焦点を合わせて加工を行い、その形
状を約８０度のテーパ形状とした。

【００４９】図３−（ｃ）は、上記のスルホール１０に
対して過マンガン酸によるデスミヤ処理を行なってから
Ｐｄのアルカリ触媒を付与し、その後スルーホール１０
の一部を含むように座ぐり穴２を形成した状態を表わし
ている。座ぐり穴２の加工は径０．３ｍｍのドリルを使
用して、仕上がり径約０．３５ｍｍとした。このドリル
加工はスルホール１０の不要な箇所の触媒を除去し、ま
た、電子部品２１の載置空間を作る目的を持っている。
尚、図３−（ｃ）において、７は座ぐり穴２の内壁断面
であり、８はスルーホール１０の内壁断面である。

【００５０】図３−(ｄ)は、座ぐり穴２及びスルーホー
ル１０の内部にフラッシュ銅めっきを施した後、座ぐり
穴２の内部に電子部品２１を挿入した状態を示す。この
時、次の電気めっき処理を行なう際に、電子部品２１の
電極２２と座ぐり穴２のフラッシュめっき部分とが良好
な接続を保つために、電子部品２１がフラッシュめっき
を部分的に削りとるくらいの状態まで押し込んでいる。

【００５１】図３−（ｄ）は、図３−（ｃ）の状態に電
気めっき処理を施した結果を示している。電気めっき処
理によって、スルーホール１０の内面及び電子部品２１
の電極２２に銅めっき層による導体部２６が形成され、
この導体部２６を介してスルーホール１０と電極２２と
が電気的に接続されることになる。

【００５２】その後、電子部品２１を含む座ぐり穴２の
内部を、その表面が樹脂６の表面とほぼ一致するように
平坦に埋め込むことによって図２に例示したコア基板１
００が出来上がる。上記したコア基板１００の表裏面
に、樹脂付き銅箔をプレス成形し、更にこの銅箔に対し
て良く知られたレーザ加工法を用いて配線パターンを形
成することにより、電子部品２１を内蔵した実装基板が
出来上がる。ところで、コア基板１００の上方に、一
般に良く用いられる有機系樹脂、例えば溶剤に溶解させ
たワニスタイプの樹脂からなる絶縁層を形成し、その上
に例えばめっき法或いはスパッタ法等を用いて配線層を
形成したのち、その配線層に対して例えばホトリソ法等
を用いて配線パターンを形成しても良い。絶縁層と配線
層の形成方法は上記した方法に限定されるものではな
い。

【００５３】また、電子部品２１と配線層との電気的な
接続はコア基板１００に設けられた導体２６に接続した
電極２８に対応した位置の絶縁層に設けられたビアホー
ルを介して行なわれる。

【００５４】コア基板１００に設けられた座ぐり穴２に
電子部品２１を挿入した後、この座ぐり穴２を埋め込む
材料は、上記した絶縁層と同一の材料を用いることによ
って、工程を簡略化することも可能である。

【００５５】更に、上記したコア基板２１の上方に、絶
縁層と配線を有する配線層とからなる配線積層体を複数
回積み重ね、積層体同士の接続或いは最下層の積層体と
コア基板の導体部との接続は、積層体に設けられたビア
ホールを介して電気的に接続するようにしても良い。

【００５６】ＬＳＩ等の集積回路は上記の配線層に接続
されるが、このような実装基板を用いることによって、
高密度かつ高機能を有する実装の実現を可能にする。即
ち、従来のマルチチップモジュール等においては、実装
面積の３割程度がチップコンデンサや終端抵抗等の電子
部品で占有されており、この部分をそのままコア基板に
内蔵することが出来、その結果としてＬＳＩ等の実装密
度を上げることが可能になる。

【００５７】上記した方法を用いて作製した電子部品内
蔵実装基板を半導体パッケージのベースとして適用した
場合の一例を図４に示す。

【００５８】図４において、上記の図２に例示されたコ
ア基板１００の上に、電源配線に使用する導体配線１２
１、信号パターン１２４からなる配線積層体１１０を配
設する。そして、配線積層体１１０の上にＬＳＩ搭載用
電極１２２が設けられており、フリップチップタイプの
ＬＳＩが搭載されるようになっている。また、配線積層
体１１０の間及びＬＳＩ搭載用電極１２２との間はビア
ホール１２３を介して電気的に接続されている。また、
配線積層体１１０とコア基板１００との間、及びＬＳＩ
搭載用電極１２２とＬＳＩ（図示せず）との間も電気的
に接続されている。パッケージの形態としては、ＢＧＡ
型の構成を表わしている。

【００５９】上記した構造を用いることにより、従来、
配線積層体１１０の上に設けられていた電子部品、例え
ば抵抗やコンデンサ等をコア基板１００の内部に設置す
ることによって、その設置スペースをＬＳＩの搭載スペ
ースに転用することが出来るため、それだけ高密度の実
装を実現することが可能になる。

【００６０】尚、図４に示した例はＬＳＩチップ単体を
実装することを想定したが、ＬＳＩチップ単体に限定さ
れることなく、例えばこのＬＳＩチップ単体を別途別の
基板上に搭載したＬＳＩ搭載基板を、上記したＬＳＩ搭
載用電極に配置しても良いことは言うまでもない。

【００６１】更にまた、上記した電子部品内蔵基板は、
電気的には電子部品の配置に関する制約が少なくなり、
内蔵した電子部品と他の電子部品、例えばＬＳＩ等の集
積回路素子との接続距離を極めて短くすることが可能で
あるので、これらを用いた電子回路装置の高速化を図る
ことが出来る。

【００６２】次に、コア基板の内部に配設される金属箔
の加工について説明する。

【００６３】図５は、金属箔のひとつの加工例を表わ
す。基本的には金属箔４に対して所定の場所に規則的な
開口部、即ち窓部５を形成して、この窓部５を含む金属
箔４の全体を、樹脂６を用いて被覆する（図３−（ａ）
参照）。その後、図３−（ｂ）以降の工程に例示したよ
うに、窓部５におけるに樹脂６に対して貫通スルーホー
ル３及び座ぐり穴２を形成する。この方式は座ぐり穴２
に挿入される電子部品が例えば抵抗部品のような規格寸
法である場合には問題ないが、規格品以外の電子部品を
挿入するような場合には、別途貫通スルーホール３及び
座ぐり穴２を設けなければならない。

【００６４】図６の例は、上記の問題に対応可能な金属
箔の加工例である。同一の金属箔の面内に、図５に類似
の窓部５及び連結した形状の窓部１１が形成されてい
る。従って、窓部１１には例えば規格品以外の電子部品
２１を搭載可能としている。このように、必要に応じて
窓部５の形状を変えることによって、高機能を有する電
子部品内蔵の実装基板を実現することが出来る。

【００６５】次に、他の実施例について説明する。

【００６６】図７は電子部品２１を内蔵したコア基板１
００の断面図であり、その製造方法について、図８を用
いて説明する。

【００６７】先ず、窓部５の加工を施した金属箔４を仮
固定用の樹脂シート３１に張り付け、この窓部５内の樹
脂シート３１の上に電子部品２１を仮付けした。この電
子部品２１の仮固定及び金属箔４と樹脂シート３１の張
り付けには、例えば良く知られた水溶性の接着剤を用い
た（図８−（ａ））。

【００６８】その後、電子部品２１を含む金属箔４を包
み込むように樹脂シート３１の上に樹脂を例えばプレス
加工を用いて形成した（図８−（ｂ））。

【００６９】次に、樹脂６が硬化してから、例えば水中
で超音波加振する方法を用いて仮固定用の樹脂シート３
１を剥離した（図８−（ｃ））。

【００７０】上記の状態で、窓部５のスルーホール形成
及びその内部への銅めっき処理を行なうことも出来る。
しかしながら、外部に露出されている電子部品２１の表
面が銅めっき処理の際の強アルカリ溶液によって損傷を
受け、その機能が損なわれることが考えられるため、本
実施例においては仮固定用の樹脂シート３１を除去した
部分に、樹脂６を用いた被覆を行った（図８−
（ｄ））。従って、この場合には樹脂６の形成に２回の
プレス工程を必要とする。

【００７１】尚、仮固定用の樹脂シート３１を封止用の
樹脂６と同一の材料を用いて形成すれば、図８−（ｃ）
の剥離工程と図８−（ｄ）の樹脂封止工程を省略するこ
とが可能である。

【００７２】次に、良く知られたレーザ加工法を用いて
窓部５に所定のスルーホール３を形成する。この時、レ
ーザ光の一部が電子部品２１の電極２２にかかるように
してレーザ光の照射を行い、電極２２の一部がスルーホ
ール３の内部に露出されるようにする。レーザ照射によ
る残渣の除去を行なってから、銅めっき処理をすること
により、スルーホール３の内壁、及び電子部品２１の電
極２２の表面に導体部２６を形成し、電子部品２１と導
体部２６との間で、電気的な接続を行なうことが出来る
（図８−（ｅ））。

【００７３】上記の工程を経て、図７に例示した電子部
品２１を内蔵したコア基板１００が出来上がる。

【００７４】そして、第１の実施例で述べたように、樹
脂６の表面に、良く知られた電気めっき法を用いて配線
層９を形成する、或いは絶縁層と配線を有する配線層と
からなる配線積層体を繰り返して積層し、積層体同士、
最下層に位置する配線積層体の配線とコア基板の導体部
２６との間を、ビアホールを介して電気的に接続するこ
とによって電子回路内蔵実装基板が完成する。

【００７５】ＬＳＩ等の集積回路は上記の配線層に接続
されるが、このような実装基板を用いることによって、
高密度かつ高機能を有する回路実装を実現することが可
能になる。即ち、チップコンデンサや終端抵抗等の電子
部品をコア基板に内蔵させることによって、従来のマル
チチップモジュール等に比較して、ＬＳＩ等の実装密度
を３０％程改善させることが可能になる。

【００７６】また、電気的には電子部品の配置に関する
制約が少なくなり、内蔵した電子部品と他の電子部品、
例えばＬＳＩ等の集積回路素子との接続距離を極めて短
くすることが可能であるので、これらを用いた電子回路
装置の高速化を図ることが出来る。

【００７７】次に、３端子コンデンサを内蔵したひとつ
の例を図９及びその製造工程を表わす図１０を用いて説
明する。

【００７８】本実施例では、２層からなる金属箔を用い
たコア基板の例である。この目的は、２層の金属箔に対
して個別の電源を接続し、２層の金属箔の間に挿入した
高誘電体フィラーを含有する樹脂をコンデンサとして機
能させることである。

【００７９】先ず、高誘電体フィラーを含有する樹脂１
４を挟んで２枚の金属箔１３及び１５を張り合わせる。
この時、良く知られた押し型成形機を用いて、金属箔１
３及び１５の所定の位置にくぼみ部分を形成する（図１
０−（ａ））。このくぼみ部分の深さは０．０７ｍｍ、
大きさは長手方向で約１ｍｍであるが、これに限定され
ることなく、搭載する電子部品の大きさによって適宜決
定すれば良い。

【００８０】次に、本実施例では下面金属箔１３のくぼ
み部分に、搭載する電子部品２３の電極２４と接続させ
るための領域を形成する。そして、上面金属箔１５及び
張り合わせ用樹脂１４のくぼみ部分には、電子部品２３
を設置するための収納スペースに相当する部分を除去す
る（図１０−（ｂ））。

【００８１】除去する方法は良く知られたウエットエッ
チング、ドライエッチングまたはレーザエッチングを用
いるが、これらの方法に限定されることなく、上面金属
箔１５及び張り合わせ用樹脂１４の除去が可能であれば
良い。このようにして下面金属箔１３の表面を露出させ
る。

【００８２】本実施例において、上面金属箔１５として
０．１５ｍｍ厚の４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金を用い、下面金
属箔１３も同様に０．０５ｍｍ厚の４２％Ｎｉ−Ｆｅ合
金を用いた。また、上面金属箔１５と下面金属箔１３と
に挟まれる張り合わせ樹脂１４として、耐熱性を考慮し
て０．０５ｍｍ厚の液晶系の樹脂（クラレＬＣＰフィ
ルムＦＡ）を使用した。そして、上記の金属箔１３及び
１５の表面は、樹脂１３との密着性を確保するために予
めブラスト処理を施した。

【００８３】次に、図１０-（ｂ）に示した状態で全体
を銅めっき処理した後、３端子のチップコンデンサ２３
を下面金属箔１３のくぼみ部分に配置させ、チップコン
デンサ２３の両サイドの電極２４を下面金属箔１３に高
融点はんだを用いて接続した。ここで、はんだ材として
例えばＡｕ−２０％Ｓｎを用い、接続時の温度は３４０
℃で実施した。この温度は張り合わせ用の樹脂１３を損
傷させることなく、また、くぼみ部分の形状を変形させ
ないような範囲であれば良く、必要に応じてはんだ材の
種類を選択すれば良い。

【００８４】その後、チップコンデンサ２３を含み、上
面金属箔１５及び下面金属箔１３を包み込むように、例
えばエポキシ系樹脂６を付けた銅箔を加圧プレスで平坦
に張り合わせた。尚、樹脂６は松下電工製Ｒ−０８８０
を使用し、１７０℃で６０分間のプレス加工を行った。
この時の樹脂６の段差は１０μｍ以下である。

【００８５】そして、３端子コンデンサ２３の中央電極
２５の表面まで、上記の樹脂６にレーザ加工による導通
ホール２７を形成した。中央電極２５との接続方法は、
上記で説明したように、電気めっき法を用いて行なう。

【００８６】このようにして、３端子のチップコンデン
サ２３を内蔵したコア基板１００が完成する。

【００８７】また、このコア基板１００の上方に絶縁層
と配線層とからなる配線積層体を形成する方法は、第１
の実施例で述べた場合と同様であり、チップコンデンサ
を内蔵した実装基板を実現することが出来る。

【００８８】ＬＳＩ等の集積回路は上記の配線層に接続
されるが、このような実装基板を用いることによって、
高密度かつ高機能を有する回路実装を実現することが可
能になる。即ち、チップコンデンサや終端抵抗等の電子
部品をコア基板に内蔵させることによって、従来のマル
チチップモジュール等に比較して、ＬＳＩ等の実装密度
を３０％程改善させることが可能になる。また、更に電
源系素子なども内蔵すれば、実装密度の向上に対してよ
り大きな効果を上げることが出来る。

【００８９】また、電気的には電子部品の配置に関する
制約が少なくなり、内蔵した電子部品と他の電子部品、
例えばＬＳＩ等の集積回路素子との接続距離を極めて短
くすることが可能であるので、これらを用いた電子回路
装置の高速化を図ることが出来る。

【００９０】ところで、上記した工程は金属箔にくぼみ
を形成しなくても可能であるが、コア基板の用途を考慮
すれば、上記した第３の実施例の構造は必要不可欠であ
る。例えば、通称０６０３と呼称される電子部品の高さ
は０．３ｍｍであり、この電子部品を樹脂で被覆する場
合、樹脂の厚みは少なくとも０．３ｍｍ以上が必要であ
って、このように厚い絶縁層の使用に対して、信号線の
特性インピーダンスを実用的な範囲に設定することは不
可能である。

【００９１】従って、電子部品を搭載する金属箔にくぼ
みを形成し、かつ被覆用樹脂として流動性に優れた材料
を用いて電子部品を含むコア基板全体の平坦化を行なう
ことが重要であり、またコア基板に電子部品を直接搭載
する場合に比較して、電子部品を外部からの機械的衝撃
から保護することが出来るという利点を有する。

【００９２】

【発明の効果】以上で説明したように、電子部品をコア
基板に内蔵することが出来るため、このコア基板の上に
配線積層体を形成すれば、実装密度の向上を図ることが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例である４端子電子部品を内蔵した
コア基板の平面図である。

【図２】図１に示したコア基板のＡ−Ａ断面を表わす説
明図である。

【図３】第１の実施例であるコア基板の製造工程を説明
するための図である。

【図４】第１の実施例であるコア基板の外側に配線積層
体を形成した電子部品内蔵実装基板の断面図である。

【図５】金属箔に形成した窓部のレイアウト例である。

【図６】金属箔に形成した窓部のレイアウト例である。

【図７】第２の実施例である電子部品を内蔵したコア基
板の断面図である。

【図８】第２の実施例であるコア基板の製造工程を説明
するための図である。

【図９】第３の実施例である電子部品を内蔵したコア基
板の断面図である。

【図１０】第３の実施例であるコア基板の製造工程を説
明するための図である。

【符号の説明】

１…配線層パターン、２…座ぐり穴、３…スルーホー
ル、４…金属箔、５…窓部、６…被覆用樹脂、７…座ぐ
り穴、８…レーザ加工穴（スルーホール）、９…表面金
属膜、１０…レーザ加工穴（スルーホール）、１１…連
結した窓部、１２…スルーホール、１３…下面金属箔、
１４…張り合わせ用樹脂、１５…上面金属箔、２１、２
３…電子部品、２２、２４…電極、２６…導体部、２７
…貫通スルーホール、２８…貫通スルーホールの受パッ
ド、３１…仮固定用シート、１００…コア基板、１１０
…配線積層体、１２１…導体配線、１２２…ＬＳＩ搭載
電極，１２３…配線層間接続用ビアホール，１２４…信
号パターン、１３１…絶縁層、１３２…ソルダレジスト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 1/18 Ｈ０５Ｋ 1/18 Ｒ 3/32 Ｚ 3/32 Ｈ０１Ｌ 23/12 ＦＢ (72)発明者松崎永二神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者北村直也神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者京井正之神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者森照享神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者牛房信之神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者加藤輝武神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所通信事業部内Ｆターム(参考） 5E319 AA09 AB05 AC06 AC12 AC20 BB20 CC70 CD15 GG01 5E336 AA07 AA08 AA13 BB03 BB18 BC02 BC12 BC15 BC26 CC31 DD28 DD32 EE20 GG14 GG30 5E346 AA03 AA04 AA06 AA12 AA15 AA41 BB02 BB03 BB06 BB16 CC32 DD25 EE31 EE33 FF07 FF15 FF45 GG15 GG17 GG19 HH25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つ以上の窓部を有する金属箔
の少なくとも一つ以上の前記窓部に電子部品を載置し、
更に前記金属箔と前記電子部品を内包するように樹脂被
覆した部品内蔵コア基板に、前記電子部品の少なくとも
一つ以上の端子電極と電気的に接続され、かつ前記部品
内蔵コア基板の表裏を貫通するスルーホールを形成した
構造体の外側に絶縁層と配線を形成した配線層とを備
え、前記部品内蔵コア基板を貫通するスルーホールと前
記配線層の配線パターンの一部とを電気的に接続されて
なることを特徴とする電子部品内蔵実装基板。
【請求項２】少なくとも一つ以上の窓部を有する金属箔
を内包するように樹脂被覆されたコア基板と、電子部品
と、該コア基板の外側に設けられた絶縁層と、配線を形
成した配線層とを備え、前記窓部の全部または一部にコ
ア基板を貫通する複数のスルーホールを有するととも
に、スルーホールを設けた一部の窓部に於いて該スルー
ホールの少なくとも一部を含むように設けた座ぐり穴を
有してなり、該座ぐり穴の内部に前記電子部品を配置さ
せて、前記座ぐり穴の内面に設けた導体部と前記電子部
品の電極との間、及び前記導体部と前記配線層との間、
及び前記コア基板を貫通するスルーホールと前記配線層
との間が電気的に接続されてなることを特徴とする電子
部品内蔵実装基板。
【請求項３】すくなくとも一つ以上の窓部を有する金属
箔を内包するように樹脂被覆されたコア基板と、電子部
品と、該コア基板の外側に設けられた配線積層体とを備
え、該積層体が絶縁層と配線を形成した配線層とを交互
に少なくとも複数回繰り返してなり、前記窓部の全部ま
たは一部にコア基板を貫通する複数のスルーホールを有
するとともに、スルーホールを設けた一部の窓部に於い
て該スルーホールの少なくとも一部を含むように設けた
座ぐり穴を有してなり、該座ぐり穴の内部に前記電子部
品を配置させて、前記座ぐり穴の内面に設けた導体部と
前記電子部品の電極との間、及び前記導体部と前記配線
層との間、及び前記コア基板を貫通するスルーホールと
前記配線層との間が電気的に接続されてなることを特徴
とする電子部品内蔵実装基板。
【請求項４】前記電子部品が、前記絶縁層と同一の部材
を用いて固定されていることを特徴とする請求項２また
は３に記載の電子部品内蔵実装基板。
【請求項５】前記電子部品と前記配線層との接続が、前
記窓部に設けられた被覆樹脂に対する加工穴の内面に設
けた導体層のめっきによって接続されてなることを特徴
とする請求項１乃至３の何れかに記載の電子部品内蔵実
装基板。
【請求項６】前記座ぐり穴の内面に設けられた導体層と
前記電子部品の電極とが、少なくとも１ヵ所以上でめっ
き接続されてなることを特徴とする請求項２または３に
記載の電子部品内蔵実装基板。
【請求項７】少なくとも前記貫通スルーホールまたは前
記座ぐり穴が、レーザー加工により形成されてなること
を特徴とする請求項1乃至３の何れかに記載の電子部品
内蔵実装基板。
【請求項８】窪み加工を施した金属箔と該窪み部に電子
部品を収納したことを特徴とする請求項第１項記載の電
子部品内蔵実装基板。
【請求項９】前記電子部品の少なくとも一つ以上の電極
が、前記コア基板の貫通スルーホール及び前記絶縁層と
配線層に設けられたビアホールとめっき接続され、か
つ、前記電子部品の少なくとも一つ以上の電極が、前記
金属箔と電気的に接続されてなることを特徴とする請求
項１記載の電子部品内蔵実装基板。
【請求項１０】前記電子部品の少なくとも一つ以上の電
極が、前記コア基板の貫通スルーホール及び前記配線積
層体に設けられたビアホールとめっき接続され、かつ、
前記電子部品の少なくとも一つ以上の電極が、前記金属
箔と電気的に接続されてなることを特徴とする請求項１
乃至３の何れかに記載の電子部品内蔵実装基板。
【請求項１１】電子部品を内蔵させた電子部品内蔵実装
基板と、少なくとも電源配線及び信号線からなる配線積
層体と、少なくともひとつまたは複数個の半導体素子と
を備え、前記配線積層体が前記実装基板の外側に設けら
れ、前記配線積層体と前記実装基板との間、及び前記配
線積層体の上に設けられた電極と前記半導体素子の電極
との間が電気的に接続されてなり、かつ前記実装基板の
所定の位置に前記半導体素子とは異なる電子部品が内蔵
されてなることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項１２】電子部品を内蔵させた電子部品内蔵実装
基板と、少なくとも電源配線及び信号線からなる配線積
層体と、少なくともひとつまたは複数個の半導体素子を
搭載した半導体素子搭載基板とを備え、前記配線積層体
が前記実装基板の外側に設けられ、前記配線積層体と前
記実装基板との間、及び前記配線積層体に設けられた電
極と前記半導体素子搭載基板に設けられた電極との間が
電気的に接続されてなり、かつ前記実装基板の所定の位
置に前記半導体素子とは異なる電子部品が内蔵されてな
ることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項１３】前記電子部品内蔵実装基板が、請求項１
乃至３の何れかに記載の実装基板であることを特徴とす
る半導体パッケージ。