JP2001308470A

JP2001308470A - 回路部品モジュール及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001308470A
Application number: JP2000126517A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Asahi; 俊行朝日; Seiichi Nakatani; 誠一中谷; Yasuhiro Sugaya; 康博菅谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2001-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却機構を回路部品の近傍に配置でき、冷却
効果が高く、また、回路部品と冷却機構が絶縁層内部に
配置されているため、積層化等の小型化にも適した回路
部品モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】電気絶縁層１０１と、電気絶縁層に支持
された複数の配線パターン１０２と、配線パターン上に
実装され電気絶縁層に埋設された回路部品１０３と、電
気絶縁層の内部に配置された冷却機構１０４とを備えた
構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路部品が基板の
内部に配置される回路部品モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の高性能化・小型化の流
れの中、電子回路は、ＬＳＩのように高集積化された半
導体を搭載することが多く、単位面積あたりの発熱量が
増大する傾向にある。また、ＣＰＵ等の駆動の高速化も
半導体の発熱量を増加させる原因となっている。そのた
め、これらの電子回路は、回路部品の熱暴走や劣化を防
ぐために高い放熱性、もしくは優れた冷却機構が求めら
れている。

【０００３】電子回路を冷却する方法としては、電子回
路に冷却機構を後付けする手法が多く用いられている。
たとえば、複数のフィンによって、放熱性を向上させる
ヒートシンクや、外部雰囲気と強制的に対流させる冷却
ファン等の冷却機構を半導体等の電子回路に後から取り
付ける方法である。また、セラミック基板等の熱伝導性
の高い基板を用いて、基板に熱を逃がす方策も採られて
いる。しかし、通常、電子回路を実装する配線基板は、
フェノール樹脂やエポキシ樹脂を含浸させた紙やガラス
布でできており、熱伝導率が低く、放熱効果は期待でき
ない。そのため、放熱性を高める手法として、アルミニ
ウム板や鉄板等をベースにした金属基板も用いられてい
る。また、電子回路を実装する基板自体に冷却機構を持
たせる手法もあり、基板の内部に冷却媒体を通す管を埋
設する方法（特開平４−３１６３８号公報）が提案され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、最も一般的な
手法である。ヒートシンクや冷却ファンによる冷却方法
は、ヒートシンクのフィン構造や冷却ファン自体の体積
が非常に大きく、小型化・薄型化には適していない。ま
た、基板を多層化することは難しい。金属基板等を用い
て放熱性を高めても、大電流用途の電子回路において
は、自然冷却では十分な放熱効果は期待できない。ま
た、基板内に冷却機構を持たせた構造の場合も、フリッ
プチップ等の半導体実装において、半導体は、基板もし
くは半導体に形成したバンプを用いて基板に実装してお
り、封止樹脂等熱伝導の低い材料を介して冷却すること
になり、発熱体の近傍に配置できないため、効果が十分
ではない。

【０００５】本発明の目的は、高い冷却効果を有し、多
層化等の小型化に適した回路部品モジュールを提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の回路部品モジュールは、電気絶縁層
と、その電気絶縁層に支持された複数の配線パターン
と、その配線パターン上に実装され電気絶縁層に埋設さ
れた回路部品と、電気絶縁層の内部に配置された冷却機
構とを備える。これにより、冷却機構を回路部品の近接
に配置でき、回路部品の効果的な冷却が可能で、小型化
にも適した回路部品モジュールが提供できる。

【０００７】冷却機構は、ヒートパイプ、マイクロヒー
トパイプ、ペルチェ素子、及び冷却媒体を流す管から選
ばれた少なくとも一種の冷却手段により構成することが
できる。これにより、冷却機構として、実績があり、信
頼性が高い既存の製品を用いることができ、回路部品モ
ジュールの信頼性も向上する。

【０００８】また、本発明の回路部品モジュールは、電
気絶縁層と、その電気絶縁層に支持された複数の配線パ
ターンと、その配線パターン上に実装され電気絶縁層に
埋設された回路部品とを備え、電気絶縁層内に冷却媒体
を流す空孔が形成された構成であってもよい。これによ
り、冷却機構を回路部品に近接して形成でき、回路部品
の効果的な冷却が可能で、小型化にも適した回路部品モ
ジュールを提供できる。

【０００９】電気絶縁層は、フィラーと絶縁性樹脂とを
含む混合物を用いて構成できる。これにより、フィラー
を選択することで、電気絶縁性基板の熱伝導度、線膨張
係数、誘電率等の調整が可能となる。

【００１０】フィラーとしては、アルミナ、マグネシ
ア、窒化ホウ素、窒化アルミ、窒化珪素、テフロン及
び、シリカから選ばれた少なくとも一種を含むものを用
いることができる。これにより、放熱性に優れた電気絶
縁性基板が得られる。また、フィラーとしてアルミナを
用いた場合は、低コスト化がはかれる。フィラーとして
マグネシアを用いた場合は、電気絶縁性基板の線膨張係
数を大きくすることができる。また、フィラーとして窒
化珪素、シリカ（特に非晶質シリカ）、テフロン、を用
いた場合は、電気絶縁性基板の誘電率を小さくすること
ができる。また、フィラーとして窒化ホウ素を用いた場
合は、線膨張係数を低くすることができる。

【００１１】絶縁性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂、フッ素樹脂、ＰＲＯ樹脂、及びシアネート樹脂か
ら選ばれた少なくとも一種の絶縁性樹脂を含むことがで
きる。これにより、耐熱性や電気絶縁性、高周波特性を
向上させることができる。

【００１２】配線パターンは、金属箔、リードフレー
ム、導電性樹脂組成物の少なくとも一つを用いて形成す
ることにより、容易に形成できる。また、金属箔を用い
た場合、エッチング等により、微細な配線パターンの形
成が容易となる。また、リードフレームを用いた場合、
厚みのある金属を使用でき、電気抵抗を低くすることが
できる。また、導電性樹脂組成物を用いた場合、印刷等
による配線パターンの形成を行うことができる。

【００１３】回路部品としては、能動部品及び／または
受動部品を少なくとも１ヶ含む。能動部品を含むことに
よって所望の機能をもった回路部品モジュールを形成す
ることができる。

【００１４】受動部品としては、チップ状の抵抗、チッ
プ状のコンデンサ、及びチップ状のインダクタから選ば
れた少なくとも一つの部品を含む。チップ状の部品を用
いることによって、電気絶縁性基板に部品を容易に埋設
することができる。

【００１５】能動部品としては、半導体ベアーチップを
含み、半導体ベアーチップは配線パターンにフリップチ
ップボンディングされていることが望ましい。半導体ベ
アーチップをフリップチップボンディングすることによ
って、高密度に半導体素子を実装することができる。

【００１６】本発明の第１の回路部品モジュールの製造
方法は、配線パターンを形成する工程と、配線パターン
に回路部品を実装する工程と、回路部品と冷却機構を電
気絶縁層に埋設する工程とを含む。これにより、本発明
の回路部品モジュールを容易に製造することができる。

【００１７】また、本発明の第２の回路部品モジュール
の製造方法は、配線パターンを形成する工程と、配線パ
ターンに回路部品を実装する工程と、回路部品を電気絶
縁層に埋設する工程と、電気絶縁層に空孔を形成する工
程とを含む。

【００１８】上記の製造方法において、配線パターンを
形成する工程を、エッチング、打ち抜き、印刷、及び転
写のうち、少なくとも一つの方法を用いて行うことがで
きる。これにより、微細な配線パターンや抵抗の低い配
線パターンの形成が容易となる。

【００１９】第１の製造方法において、回路部品または
冷却機構を埋設する工程を、フィラーと絶縁性樹脂とを
含む絶縁性樹脂混合物をシート形状に加工する工程と、
絶縁性樹脂混合物、回路部品を実装した配線パターン、
及び冷却機構を重ねて、加圧する工程とを含む構成とす
ることができる。これにより、本発明の回路部品モジュ
ールを容易に製造することができる。

【００２０】また第１の製造方法において、回路部品ま
たは冷却機構を埋設する工程を、フィラーと絶縁性樹脂
とを含むペースト状絶縁性樹脂混合物を作製する工程
と、絶縁性樹脂混合物を、回路部品を実装した配線パタ
ーン、及び冷却機構の周囲に注入する工程とを含む構成
とすることができる。これにより、本発明の回路部品モ
ジュールを容易に製造することができる。

【００２１】第２の製造方法において、電気絶縁層に空
孔を形成する工程を、ドリルまたはレーザーによって行
うことができる。レーザー加工は微細なピッチで空孔を
形成することができ、削りくずも発生しないため望まし
い。また、ドリル加工の場合、既存の設備での空孔の形
成が容易である。

【００２２】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は実施の形
態１における回路部品モジュール１００の断面図であ
る。図１において、回路部品モジュール１００は、電気
絶縁層１０１と、その主面に形成された配線パターン１
０２と、配線パターン１０２上に実装された回路部品１
０３と、冷却機構１０４を有している。

【００２３】電気絶縁層１０１には、例えば、フィラー
と絶縁性樹脂の混合物等を用いることができる。電気絶
縁層１０１として、フィラーと絶縁性樹脂の混合物を用
いた場合、フィラー及び絶縁性樹脂を選択することによ
って、電気絶縁層１０１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。

【００２４】たとえば、フィラーとしてアルミナ、マグ
ネシア、窒化ホウ素、窒化アルミ、窒化珪素、テフロン
及び、シリカなどを用いることができる。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。シリカを用いた電気絶縁層は、線膨張係数がシリコ
ン半導体により近くなっており、温度変化によるクラッ
クの発生等を防止することができるため、半導体を直接
実装するフリップチップ用基板として好ましい。また、
誘電率が低い電気絶縁層が得られ、比重も小さいため、
携帯電話などの高周波用基板として好ましい。窒化珪素
やテフロン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。

【００２５】絶縁性樹脂としては、熱硬化性樹脂や光硬
化性樹脂を用いることができ、耐熱性の高いエポキシ樹
脂やフェノール樹脂、シアネート樹脂を用いることによ
り、電気絶縁層の耐熱性をあげることができる。また、
誘電正接の低いフッ素樹脂、ＰＲＯ樹脂を用いることに
より、電気絶縁層の高周波特性が向上する。

【００２６】さらに分散剤、着色剤、カップリング剤ま
たは離型剤を含んでいてもよい。分散剤によって、絶縁
性樹脂中のフィラーを均一性よく分散させることができ
る。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、回路部品モジュールの放熱性をよくすることが
できる。カップリング剤によって、絶縁性樹脂とフィラ
ーとの接着強度を高くすることができるため、電気絶縁
層の絶縁性を向上できる。離型剤によって、金型と混合
物との離型性を向上できるため、生産性を向上できる。
また、貫通孔を設けることによって多層の配線パターン
を接続することもできる。

【００２７】配線パターン１０２は、電気伝導性を有す
る物質からなり、たとえば、金属箔や導電性樹脂組成
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の作成が容易とな
る。また、金属箔の場合は、離型フィルムによる転写等
による配線パターンの形成も可能となる。特に銅箔は値
段も安く、電気伝導性も高いため好ましい。また、離型
フィルムを用いることにより、配線パターンが取り扱い
やすくなる。また、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、配線パターンの製作が可
能となる。また導電性樹脂組成物を用いる場合、金、
銀、銅、ニッケル等の金属粉やカ−ボン粉を用いること
により、低い電気抵抗の配線パターンが可能となる。ま
た、樹脂としてエポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシ
アネート樹脂から選ばれる少なくとも一つの熱硬化性樹
脂を含むことにより、耐熱性の向上が図れる。リードフ
レームを用いることにより、電気抵抗の低い、厚みのあ
る金属を使用できる。また、エッチングによる微細パタ
ーン化や打ち抜き加工等の簡易な製造法が使える。リー
ドフレームは、それぞれの配線パターンをリードフレー
ムの外周部で接続しておくことにより、複数のパターン
を一体に取り扱うことができる。また、これらの配線パ
ターン１０２は表面にメッキ処理をする事により、耐食
性や電気伝導性を向上させることができる。また、配線
パターン１０２の電気絶縁層１０１との接触面を粗化す
ることで、電気絶縁層１０１との接着性を向上させるこ
とができる。

【００２８】回路部品１０３は、たとえば、能動部品１
０３ａおよび受動部品１０３ｂの少なくとも一方を含
む。能動部品１０３ａとしては、たとえば、トランジス
タ、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体素子が用いられる。半導
体素子は、半導体ベアーチップであってもよい。また、
半導体素子は封止樹脂を用いて、半導体素子もしくは、
半導体素子と配線パターン１０２の接続部の少なくとも
一部を封止しても良い。受動部品１０３ｂとしては、チ
ップ状の抵抗、チップ状のコンデンサまたはチップ状イ
ンダクタなどが用いられる。配線パターン１０２と能動
部品１０６ａとの接続には、たとえばフリップチップボ
ンディングが用いられる。また、回路部品モジュール１
００では、電気絶縁層１０１によって回路部品１０３を
外気から遮断することができるため、湿度による信頼性
低下を防止することができる。また、電気絶縁層１０１
の材料として、フィラーと絶縁性樹脂の混合物を用いて
いると、セラミック基板と異なり、高温で焼成する必要
がなく、部品を内蔵することが容易である。

【００２９】冷却機構１０４は、たとえば、冷却媒体が
通過する管、ヒートパイプ、マイクロヒートパイプ、ペ
ルチェ素子等の冷却効果を有する手段である。冷却媒体
を通過する管を用いた場合、冷却媒体としては、水や不
凍液等の液体もしくは、炭酸ガス等の気体を用いること
ができる。管は熱伝導性のよい金属や電気絶縁性の高い
樹脂のパイプを用いることができ、円形状にすること
で、応力に対して強くできる。また、多角形状にするこ
とによって表面積を増加させ、冷却効果、熱伝搬を高め
ることもできる。また、マイクロヒートパイプアレイ
等、多数個を一体にした冷却機構も用いることができ
る。冷却機構１０４は曲げ加工やジョイントを用いて、
循環形状にしてもよい。また、管を、回路部品のような
発熱体がない領域も循環させることにより、放熱性を高
め、冷却効果を向上させることができる。また、管の終
端部にコネクタ等を設けることにより、外部のポンプ等
に接続することが可能となる。また、コネクタの埋設も
可能である。電気絶縁層１０１の内部に冷却機構を配置
することにより、回路部品１０３に近接して配置するこ
とができ、冷却効果を高めることができる。また、省ス
ペースも図れ、基板の多層化にも容易に対応できる。加
えて、電気絶縁層１０１に埋設するだけで配置できるた
め、既存の冷却機構をそのまま用いることが可能であ
る。また、複数の種類の冷却機構を併設してもよい。

【００３０】以上のような構成によれば、回路部品で発
生する熱を、回路部品の近接に配置した冷却機構によっ
て放熱できるため、回路部品を高効率で冷却できる。ま
た、多層化等の小型化にも適している。

【００３１】なお、これらの配線パターン１０２、回路
部品１０３、冷却機構１０４は、電気絶縁層１０１に完
全に埋設されずに、一部が露出していてもよい。

【００３２】なお、本実施の形態は、冷却機構の管形
状、大きさ、個数を限定するものではない。

【００３３】また、本実施の形態において、回路部品モ
ジュールは、配線パターンが電気絶縁層に埋設されてい
ない場合を示したが、配線パターンが電気絶縁層の内部
にあってもよい。

【００３４】さらに、本実施の形態においては、配線パ
ターンが１層の場合を示したが、層数を限定するもので
はない。

【００３５】（実施の形態２）実施の形態２は、図１に
示した回路部品モジュールの製造方法の一例である。実
施の形態２で用いられる材料は、実施の形態１で説明し
たものと同様である。

【００３６】図２（ａ）〜（ｄ）は回路部品モジュール
の製造工程の一実施形態を示す断面図である。

【００３７】最初に、図２（ａ）に示すフィラーと絶縁
性樹脂とを含む絶縁性樹脂混合物２０５ａの作製方法の
一例について説明する。まずフィラーと絶縁性樹脂を混
合し、攪拌することによって、ペースト状の絶縁性樹脂
混合物を作製する。絶縁性樹脂混合物には粘度を調整す
るために溶剤を添加しても良い。この絶縁性樹脂混合物
をシート形状に成形する。例えば、ドクターブレード法
等を用いることによって、フィルム上に作成することが
できる。シート形状の絶縁性樹脂混合物は、硬化温度以
下で乾燥させることによって、粘着性を低下させること
ができる。この熱処理によって、板状の絶縁性樹脂混合
物の粘着性が失われるため、フィルムとの剥離が容易に
なる。未硬化状態（Ｂステージ）にすることにより、取
り扱いが容易となる。次に、切断等により所定の外形の
板形状に加工して、図２（ａ）に示すように、板状の絶
縁性樹脂混合物２０５ａの作製を完了する。

【００３８】図２（ａ）の工程と並行して、図２（ｂ）
に示すような、配線パターン２０２に、回路部品２０３
（能動部品２０３ａ、受動部品２０３ｂを含む）を実装
したものを作製する。実装方法としては、配線パターン
２０２にクリーム半田を印刷し、加熱により、半田実装
する方法、あるいは、導電性接着剤、たとえば、金、
銀、銅、銀−パラジウム合金などを熱硬化性樹脂で混練
したものを使用してもよい。また、金ワイヤボンディン
グ法で作製したバンプまたは半田によるバンプを回路部
品２０３側にあらかじめ形成し、熱処理によって金また
は半田を溶解して、回路部品２０３を実装することも可
能である。さらに、半田バンプと導電性接着剤とを併用
することも可能である。なお、回路部品２０３と配線パ
ターン２０２との間に封止樹脂を注入してもよい。封止
樹脂の注入によって、後の工程で半導体素子を絶縁層に
埋設する際に、回路部品２０３と配線パターン２０２と
の間に隙間ができることを防止することができる。封止
樹脂には通常のフリップチップボンディングに使用され
るアンダーフィル樹脂を用いることができる。

【００３９】その後、図２（ｂ）に示すように、回路部
品２０３を実装した配線パターン２０２と絶縁性樹脂混
合物２０５ａを位置合わせして重ねる。これを加圧する
ことによって、配線パターン２０２、回路部品２０３を
絶縁性樹脂混合物２０５ａに埋設する事ができる。絶縁
性樹脂として熱硬化樹脂を用いた場合、加圧後、加熱す
ることによって、絶縁性樹脂混合物２０５ａ中の熱硬化
性樹脂を硬化させ、回路部品２０３が埋設された板状の
電気絶縁層２０１が形成できる。加熱は、熱硬化性樹が
硬化する温度以上の温度で行う。この工程によって、配
線パターン２０２と回路部品２０３と電気絶縁層２０１
とが機械的に強固に接着する。なお、加熱によって熱硬
化性樹脂を硬化させる際に、加熱しながら１００g/mm²
〜２kg/mm ²の圧力で加圧することによって、回路部品モ
ジュールの機械的強度を向上させることができる。

【００４０】次に図２（ｃ）に示すように、前工程で作
成した配線パターン２０２、回路部品２０３を内蔵した
電気絶縁層２０１と、冷却機構２０４、絶縁性樹脂混合
物２０５ｂを位置合わせして重ねる。これを上記の工程
と同様に加圧、加熱することにより、電気絶縁層２０１
に冷却機構２０４を埋設して配置する事ができる。

【００４１】このようにして、実施の形態１で説明した
回路部品モジュールが形成できる。

【００４２】（実施の形態３）図３は実施の形態３にお
ける回路部品モジュール３００の断面図である。図３に
おいて、回路部品モジュール３００は、電気絶縁層３０
１と、その主面に形成された配線パターン３０２と、配
線パターン上に実装された回路部品３０３（能動部品３
０３ａ、受動部品３０３ｂを含む）と、冷却孔３０４を
有している。本実施の形態における回路部品モジュール
に関しては、冷却孔３０４の形成に関する点以外は、上
述した実施形態１と同様である。したがって、本実施の
形態において、実施の形態１と同様の構成部材について
は説明を簡略化し、同じ呼称の構成部材は、特に説明の
ない限り同様の機能を持つものとする。

【００４３】冷却孔３０４は、たとえば、電気絶縁層３
０１に形成した空孔である。この冷却孔３０４に冷却媒
体を流す、もしくは、冷却媒体を封入することにより、
冷却機能を持たせることができる。冷却媒体としては、
水や不凍液等の液体もしくは、炭酸ガス等の気体を用い
ることができる。また、この冷却孔３０４は、樹脂膜
や、メッキ等による金属膜を形成することにより耐水性
を向上させることができる。また、円形状にすること
で、応力に対して強くできる。また、多角形上にするこ
とによって表面積を増加させ、冷却効果、熱伝搬を高め
ることもできる。

【００４４】上記構成によれば、回路部品で発生する熱
を、回路部品の近接に配置した冷却孔３０４を介して放
熱できるため、回路部品３０３を高効率で冷却できる。

【００４５】なお、本実施の形態は、冷却孔の管形状、
大きさ、個数を限定するものではない。

【００４６】また、本実施の形態において、回路部品モ
ジュールは、配線パターンが電気絶縁層に埋設されてい
ない場合を示したが、配線パターンが電気絶縁層の内部
にあってもよい。

【００４７】さらに、本実施の形態においては、配線パ
ターンが１層の場合を示したが、層数を限定するもので
はない。

【００４８】（実施の形態４）実施形の態４は、図３に
示した回路部品モジュールの製造方法の一例である。以
下、本実施の形態について図面を参照して説明する。本
実施の形態における回路部品モジュールに関しては、冷
却孔４０４の形成に関する点以外は、上述した実施形態
１、および２と同様である。したがって、本実施の形態
において、実施の形態１、２と同様の構成については説
明を簡略化し、同じ呼称の構成部材及び製造法は、特に
説明のない限り同様の機能を持つものとする。

【００４９】図４（ａ）〜（ｄ）は回路部品モジュール
の製造工程の一実施形態を示す断面図である。

【００５０】最初に、図４（ａ）に示すように、フィラ
ーと絶縁性樹脂とを含むシート状の絶縁性樹脂混合物４
０５を切断等により所定の外形の板形状に加工する。

【００５１】次に、図４（ｂ）に示すように、離型フィ
ルム４０６上に配線パターン４０２を形成する。離型フ
ィルム４０６は、たとえば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレ
フタレート）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）
の様な樹脂フィルムの他、銅箔の様な金属箔等も用いる
ことができる。また、配線パターン４０２と離型フィル
ム４０６の間に配線パターン４０２をはがしやすくする
ために剥離層があってもよい。配線パターン４０２は金
属箔等をエッチングすることによって形成できる。この
離型フィルム４０６上の配線パターン４０２に回路部品
４０３（能動部品４０３ａ、受動部品４０３ｂを含む）
を実装し、回路部品４０３を実装した配線パターン４０
２と絶縁性樹脂混合物４０５を位置合わせして重ねる。
これを加圧することによって、配線パターン４０２、回
路部品４０３を絶縁性樹脂混合物４０５に埋設する事が
できる。このとき、電気絶縁層４０１内部の回路部品４
０３の近傍に、冷却孔４０４を形成するためのスペース
を設けておく。

【００５２】硬化後、図４（ｃ）に示すように、離型フ
ィルム４０６をはずし、冷却孔４０４を形成する。冷却
孔４０４の形成は、例えばドリルやレーザー等を用いて
行うことができる。ドリルを用いた場合、既存の設備を
使用することができ、低価格化に適している、また、レ
ーザーを用いた場合、高精度で形成できる。また、冷却
孔４０４の形成は、図４（ｂ）の工程であらかじめ冷却
孔４０４の形状となる棒や管を埋めておき、後で引き抜
くことによっても形成できる。

【００５３】このようにして、図４（ｄ）に示すよう
に、実施形態３で説明した回路部品モジュールが形成さ
れる。

【００５４】（実施の形態５）実施の形態５は、回路部
品モジュール及びその製造方法の他の例である。以下、
本実施の形態について図面を参照して説明する。本実施
の形態における回路部品モジュールに関しては、電気絶
縁層の形成と多層化に関する工程以外は、上述した実施
形態１、２と同様である。したがって、本実施の形態に
おいて、実施の形態１、２と同様の構成ついては説明を
簡略化し、同じ呼称の構成部材及び製造法は、特に説明
のない限り同様の機能を持つものとする。

【００５５】図５（ａ）〜（ｄ）は回路部品モジュール
の製造工程の一実施形態を示す断面図である。

【００５６】最初に、図５（ａ）に示すように、配線パ
ターン５０２に回路部品５０３（能動部品５０３ａ、受
動部品５０３ｂを含む）を実装する。

【００５７】並行して、フィラーと絶縁性樹脂を混合
し、攪拌することによって、ペースト状の絶縁性樹脂混
合物を作製する。絶縁性樹脂混合物には粘度を調整する
ために溶剤を添加しても良い。次に、図５（ｂ）に示す
ように、回路部品５０３を実装した配線パターン５０
２、冷却機構５０４に、絶縁性樹脂混合物５０５を流し
込む。この際に金型５０６を使用することで、電気絶縁
層の形状を決定できる。これを硬化することによって、
配線パターン５０２、回路部品５０３、冷却機構５０４
を、絶縁性樹脂混合物５０５に埋設する事ができる。絶
縁性樹脂混合物５０５は、粉末やペレット状に加工した
後に、成型前に溶解して流すこともできる。また、粉末
のまま流し込んだ後に、溶解、成型することもできる。
絶縁性樹脂混合物５０５を注入する方法としては、トラ
ンスファーモールドや射出成形を用いることができる。

【００５８】硬化後、図５（ｃ）に示すように、配線パ
ターン５０２の露出している側（前の工程で回路部品５
０３を実装していない側）に、前工程と同様に回路部品
５０３を実装する。実装後、冷却機構５０４を配置し、
前記と同様に、絶縁性樹脂混合物を流し込み、配線パタ
ーン５０２、回路部品５０３、冷却機構５０４を絶縁性
樹脂混合物に埋設する。埋設後、絶縁性樹脂混合物を硬
化させることにより、図５（ｄ）に示すように、電気絶
縁層５０１を形成し、回路部品モジュール５００を完成
する。

【００５９】このようにして、回路部品に冷却機構を近
接して配置でき、小型化、多層化に適した回路部品モジ
ュールが形成できる。

【００６０】（実施の形態６）実施の形態６は、回路部
品モジュール及びその製造方法の他の例である。以下、
本実施の形態について図面を参照して説明する。本実施
の形態における回路部品モジュールに関しては、多層化
のプロセスに関する点以外は、上述した実施の形態１、
２と同様である。したがって、本実施の形態において、
実施の形態１、２と同様の構成については説明を簡略化
し、同じ呼称の構成部材及び製造法については特に説明
のない限り同様の機能を持つものとする。

【００６１】図６（ａ）〜（ｆ）は、回路部品モジュー
ルの製造工程の一実施形態を示す断面図である。

【００６２】最初に、図６（ａ）に示すように、フィラ
ーと絶縁性樹脂とを含むシート状の絶縁性樹脂混合物６
０５を切断等により所定の外形の板形状に加工する。

【００６３】次に、図６（ｂ）に示すように、配線パタ
ーン６０２を形成し、この配線パターン６０２に回路部
品６０３（能動部品６０３ａ、受動部品６０３ｂを含
む）を実装する。実装後、封止樹脂６０８を用いて、回
路部品６０３と配線パターン６０２の接合部分を封止す
る。封止樹脂６０８の注入によって、後の工程で回路部
品６０３を絶縁性樹脂組成物６０５に埋設する際に、回
路部品６０３と配線パターン６０２との間に隙間ができ
ることを防止することができる。封止樹脂６０８には通
常のフリップチップボンディングに使用されるアンダー
フィル樹脂を用いることができる。好ましくは、機械的
強度、耐熱性・耐久性に優れた樹脂がよく、ＰＥＴやＰ
ＰＳを用いることができる。接続部分を封止することに
よって、接続の信頼性を向上させることができる。封止
は、接続部だけでなく、回路部品６０３を覆うようにし
てもよい。また、封止樹脂６０８の材料を選択すること
で、電気絶縁層６０１、配線パターン６０２、回路部品
６０３の間の熱膨張率の差による応力を封止樹脂６０８
によって吸収し、応力によるダメージを低減することが
できる。

【００６４】次に、冷却機構６０４を回路部品６０３上
に配置する。冷却機構６０４の配置は接着剤等を用いて
固定してもよい。また、冷却機構６０４はヒートパイプ
が一体化したマイクロヒートパイプアレイ等を用いるこ
とにより、回路部品６０３上への配置が容易となる。冷
却機構６０４の配置後、回路部品６０３を実装した配線
パターン６０２（封止樹脂６０８も含む）、冷却機構６
０４、絶縁性樹脂混合物６０５を位置合わせして重ね
る。これを加圧することによって、配線パターン６０
２、回路部品６０３、冷却機構６０４を絶縁性樹脂混合
物６０５に埋設する事ができる。埋設後に絶縁性樹脂混
合物６０５を硬化させ、図６（ｃ）に示すように、電気
絶縁層６０１を形成する。

【００６５】次に図６（ｃ）に示すように、電気絶縁層
６０１に貫通孔６０６を形成する。貫通孔６０６は、た
とえば、レーザー加工やドリル加工を用いて作製するこ
とができる。レーザー加工は微細なピッチで貫通孔６０
６を形成することができ、削りくずも発生しないため望
ましい。レーザー加工の場合、炭酸ガスレーザーやＹＡ
Ｇレーザー、エキシマレーザー等を用いることができ
る。また、ドリル加工の場合、既存の設備での貫通孔６
０６の形成が容易である。また、加圧の際に金型を用い
て、貫通孔６０６も同時に形成することもできる。

【００６６】次に図６（ｄ）に示すように、貫通孔６０
６に導電性樹脂組成物６０７を充填する。導電性樹脂組
成物６０７は導電性粉末と樹脂の混合物、たとえば金、
銀、銅、ニッケル等の金属粉やカ−ボン粉と熱硬化性樹
脂や光硬化性樹脂の混合物を用いることができる。銅を
用いた場合は導電性が高く、マイグレショーンも少ない
ため好ましい。また、粉末を銅でコートした導電性粉末
を用いてもよい。樹脂としては、熱硬化性樹脂、例え
ば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、
ポリフェニレンエーテル等を用いることができる。エポ
キシ樹脂は耐熱性が高く特に望ましい。また、光硬化性
の樹脂も用いることができる。導電性樹脂組成物の充填
には、印刷や注入による方法を用いることができる。特
に印刷の場合、配線パターンの形成も行うことができ
る。貫通孔６０６及び導電性樹脂組成物６０７を用いる
ことで、複数層の配線パターンの接続が可能となる。

【００６７】次に、図６（ｅ）に示すように、配線パタ
ーン６０２、回路部品６０３、及び冷却機構６０４を埋
設した板状の電気絶縁層６０１と、前の工程と同様に作
製した配線パターン６０２、回路部品６０３、及び冷却
機構６０４の組合わせと、絶縁性樹脂混合物６０５とを
重ね合わせて加圧する。図６（ｆ）に示すように、加圧
によって、配線パターン６０２、回路部品６０３、冷却
機構６０４を埋設し、全体を一体化した後に硬化する事
により、回路部品６０３に冷却機構６０４を近接して配
置でき、小型化、多層化に適した回路部品モジュール６
００が形成できる。

【００６８】（実施の形態７）実施の形態７は、回路部
品モジュール及びその製造方法の他の一例である。以
下、本実施の形態について図面を参照して説明する。本
実施の形態における回路部品モジュールに関しては、多
層化のプロセス、配線パターンの形成に関する点以外
は、上述した実施形態１、２と同様である。したがっ
て、本実施の形態において、実施の形態１、２と同様の
構成については説明を簡略化し、同じ呼称の構成部材及
び製造法については特に説明のない限り同様の機能を持
つものとする。

【００６９】図７（ａ）〜（ｆ）は回路部品モジュール
の製造工程の一実施形態を示す断面図である。

【００７０】最初に、図７（ａ）に示すように、フィラ
ーと絶縁性樹脂とを含むシート状の絶縁性樹脂混合物７
０５を切断等により所定の外形の板形状に加工する。

【００７１】次に、図７（ｂ）に示すように、配線パタ
ーン７０２ａを形成する。この配線パターン７０２ａに
回路部品７０３（能動部品７０３ａ、受動部品７０３ｂ
を含む）を実装する。次に、冷却機構７０４を回路部品
７０３の上に配置する。冷却機構７０４の配置は接着剤
等を用いて固定してもよい。また、冷却機構７０４はペ
ルチェ素子のように配線を必要とするものであってもよ
い。回路部品７０３を実装した配線パターン７０２ａ、
冷却機構７０４、及び絶縁性樹脂混合物７０５を位置合
わせして重ねる。これを加圧することによって、配線パ
ターン７０２ａ、回路部品７０３、冷却機構７０４を絶
縁性樹脂混合物７０５に埋設する事ができる。絶縁性樹
脂混合物７０５は未硬化の状態である。

【００７２】次に図７（ｃ）に示すように、絶縁性樹脂
混合物７０５に貫通孔７０６を形成し、貫通孔７０６に
導電性樹脂組成物７０７を充填する。また、配線パター
ン７０２ｂも印刷等により作成し、冷却機構７０４との
接続も行う。

【００７３】並行して、図７（ｄ）に示すように、別に
用意した絶縁性樹脂混合物７０５ｂに貫通孔７０６ｂを
形成、導電性樹脂組成物７０７を充填する。

【００７４】次に、図７（ｅ）に示すように同様の工程
で作成した、配線パターン７０２ａ、ｂ、回路部品７０
３、冷却機構７０４を埋設した２枚の板状の絶縁性樹脂
混合物７０５と、工程（ｄ）で作製した貫通孔７０６を
有した絶縁性樹脂混合物７０５ｂを重ね合わせて加圧す
る。加圧によって、全体を一体化した後に硬化する事に
より電気絶縁層７０１を形成し、その内部で回路部品７
０３に近接して冷却機構７０４を配置でき、小型化、多
層化に適した回路部品モジュール７００を形成できる。

【００７５】

【発明の効果】本発明の回路部品モジュールによれば、
冷却機構が回路部品の近傍に配置でき、冷却効果の高い
回路部品モジュールが作成できる。また、回路部品と冷
却機構が絶縁層内部に配置されているため、積層化等の
小型化にも適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１における回路部品モジュールの
断面図

【図２】実施の形態２における回路部品モジュールの
製造工程の断面図

【図３】実施の形態３における回路部品モジュールの
断面図

【図４】実施の形態４における回路部品モジュールの
製造工程の断面図

【図５】実施の形態５における回路部品モジュールの
製造工程の断面図

【図６】実施の形態６における回路部品モジュールの
製造工程の断面図

【図７】実施の形態７における回路部品モジュールの
製造工程の断面図

【符号の説明】

１００、２００、３００、４００、５００、６００、７
００回路部品モジュール１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７
０１電気絶縁層１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７
０２配線パターン１０３、２０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７
０３回路部品１０４、２０４、３０４、４０４、５０４、６０３、７
０４冷却機構２０５、４０５、５０５、６０５、７０５絶縁性樹脂
混合物５０６金型６０６、７０６貫通孔６０７、７０７導電性樹脂組成物６０８封止樹脂

───────────────────────────────────────────────────── 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 7/20 Ｈ０５Ｋ 7/20 ＮＨ０１Ｌ 23/36 Ｄ 23/46 Ｂ (72)発明者菅谷康博大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5E322 AA07 DB08 DC01 EA11 FA01 5E338 AA01 AA03 AA16 BB71 BB75 CC01 EE02 EE26 5F036 AA01 BA05 BA08 BA23 BA33 BB60 BC22 BD11 BD13 BD21 BE09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気絶縁層と、前記電気絶縁層に支持さ
れた複数の配線パターンと、前記配線パターン上に実装
され前記電気絶縁層に埋設された回路部品と、前記電気
絶縁層の内部に配置された冷却機構とを備えた回路部品
モジュール。
【請求項２】前記冷却機構が、ヒートパイプ、マイク
ロヒートパイプ、ペルチェ素子、及び冷却媒体を流す管
から選ばれた少なくとも一種の冷却手段であることを特
徴とする請求項１記載の回路部品モジュール。
【請求項３】電気絶縁層と、前記電気絶縁層に支持さ
れた複数の配線パターンと、前記配線パターン上に実装
され、前記電気絶縁層に埋設された回路部品とを備え、
前記電気絶縁層内に冷却媒体を流す空孔が形成された回
路部品モジュール。
【請求項４】前記電気絶縁層がフィラーと絶縁性樹脂
とを含む混合物からなることを特徴とする請求項１また
は３記載の回路部品モジュール。
【請求項５】前記フィラーが、アルミナ、マグネシ
ア、窒化ホウ素、窒化アルミ、窒化珪素、テフロン（登
録商標）、及びシリカから選ばれた少なくとも一種を含
むことを特徴とする請求項４記載の回路部品モジュー
ル。
【請求項６】前記絶縁性樹脂が、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂、フッ素樹脂、ＰＲＯ樹脂、及びシアネート
樹脂から選ばれた少なくとも一種の絶縁性樹脂を含むこ
とを特徴とする請求項４記載の回路部品モジュール。
【請求項７】前記配線パターンが、金属箔、リードフ
レーム、及び導電性樹脂組成物から選ばれた少なくとも
一種で形成されていることを特徴とする請求項１または
３記載の回路部品モジュール。
【請求項８】前記回路部品が、能動部品及び／または
受動部品を少なくとも１ヶ含むことを特徴とする請求項
１または３記載の回路部品モジュール。
【請求項９】前記受動部品が、チップ状の抵抗、チッ
プ状のコンデンサ、及びチップ状のインダクタから選ば
れた少なくとも一つの部品を含むことを特徴とする請求
項８記載の回路部品モジュール。
【請求項１０】前記能動部品が半導体ベアーチップを
含み、前記半導体ベアーチップは前記配線パターンにフ
リップチップボンディングされていることを特徴とする
請求項８記載の回路部品モジュール。
【請求項１１】配線パターンを形成する工程と、前記
配線パターンに回路部品を実装する工程と、前記回路部
品と冷却機構を電気絶縁層に埋設する工程とを含む回路
部品モジュールの製造方法。
【請求項１２】配線パターンを形成する工程と、前記
配線パターンに回路部品を実装する工程と、前記回路部
品を前記電気絶縁層に埋設する工程と、前記電気絶縁層
に空孔を形成する工程とを含む回路部品モジュールの製
造方法。
【請求項１３】前記配線パターンを形成する工程を、
エッチング、打ち抜き、印刷、及び転写から選ばれた少
なくとも一つの方法を用いて行うこと特徴とする請求項
１１または１２記載の回路部品モジュールの製造方法。
【請求項１４】前記回路部品または前記冷却機構を埋
設する工程が、フィラーと絶縁性樹脂とを含む絶縁性樹
脂混合物をシート形状に加工する工程と、前記絶縁性樹
脂混合物、前記回路部品を実装した配線パターン、及び
前記冷却機構を重ねて、加圧する工程とを含むことを特
徴とする請求項１１記載の回路部品モジュールの製造方
法。
【請求項１５】前記回路部品または前記冷却機構を埋
設する工程が、フィラーと絶縁性樹脂とを含むペースト
状絶縁性樹脂混合物を作製する工程と、前記絶縁性樹脂
混合物を、前記回路部品を実装した配線パターン、及び
前記冷却機構の周囲に注入する工程とを含むことを特徴
とする請求項１１記載の回路部品モジュールの製造方
法。
【請求項１６】前記電気絶縁層に空孔を形成する工程
を、ドリルまたはレーザーによって行うことを特徴とす
る請求項１２記載の回路部品モジュールの製造方法。