JP2004193392A

JP2004193392A - 回路部品内蔵モジュールおよびその製造方法

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Publication number: JP2004193392A
Application number: JP2002360535A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ishitomi; 裕之石富; Yasuhiro Sugaya; 康博菅谷; Koichi Hirano; 浩一平野; Seiichi Nakatani; 誠一中谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】高密度で回路部品の実装が可能であり、かつ、信頼性の高い回路部品内蔵モジュールおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】配線基板１と、中間基板２と、前記配線基板の少なくとも主面に形成された配線パターン３上に回路部品４を実装し、前記中間基板２の上下面を前記配線基板１で挟み、上下の粗化した配線パターン３を電気的に接続するようにインナービア５を有した構造体において、前記配線パターンを粗化するという構成を備えることにより、高密度で回路部品の実装が可能である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回路部品内蔵モジュールに関し、特に例えば、回路部品が基板の内部に配置される回路部品内蔵モジュールおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の高性能化・小型化の要求に伴い、回路基板の高密度化・小型化がますます求められている。
【０００３】
さらに、回路部品を高密度に実装するために配線パターンも複雑となり、配線基板が多層化する傾向がある。
【０００４】
このため、最も回路の高密度化が図れる方法として、インナービアによる電気的に接続できる方法を用いた多層基板が使用されている。
【０００５】
インナービア接続によって、ＬＳＩ端子間や部品間の配線パターンを最短距離で接続が可能となり、回路部品の実装密度も向上する。また、回路部品を配線基板に内蔵することにより、さらに回路部品の実装効率を上げることができる。
【０００６】
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。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６３−４７９９１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら回路部品を配線基板に内蔵してインナービア接続する場合にはその接続信頼性が問題であった。
【０００９】
インナービアの接続信頼性はインナービアと接続する配線パターンの銅箔の表面状態が大きく影響する。一般に配線パターンは光沢銅箔を用いている。この配線パターンの光沢銅箔とインナービア接続すると、配線パターンの光沢銅箔の表面に凹凸がなく接続が不安定になり信頼性が確保できなかった。
【００１０】
本発明は上記従来の問題を解決し高密度で信頼性の高い回路部品内蔵モジュールおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は以下の構成を有するものである。
【００１２】
本発明の請求項１に記載の発明は、粗面化した配線パターンを有する配線基板を少なくとも上下面に備え、この配線基板の少なくともいずれか一方の配線パターンに回路部品を実装するとともに、この配線基板間に両配線基板の配線パターンと接続されるインナービアを有し、上記回路部品を埋設させるとともに両配線基板を結合する中間基板を有する回路部品内蔵モジュールであり、配線パターンとインナービア接続の信頼性が向上するという作用を有する。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、配線基板の配線パターンとしてＲｚ＝０．５〜３．０μｍの凹凸による粗面を有する請求項１に記載の回路部品内蔵モジュールであり、配線基板に回路部品を実装することが可能であり、かつ、信頼性の優れたインナービア接続が可能な回路部品内蔵モジュールができるという作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の発明は、中間基板として無機フィラーが７０〜９５重量％と残部が熱硬化性樹脂からなる混合物で構成した請求項１に記載の回路部品内蔵モジュールであり、回路部品から発生する熱が無機フィラーによって速やかに放熱されるため、信頼性の高い回路部品内蔵モジュールが得られるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の発明は、配線基板の配線パターンに粗面化処理を施す工程と、この配線基板に回路部品を実装する工程と、貫通孔に導電性樹脂を充填してインナービアを形成した中間基板を形成する工程と、上記配線基板間に中間基板を挟むように積層し加圧して配線基板上に実装した回路部品を中間基板中に埋設する工程と、この配線基板間に積層された中間基板を加熱して配線基板と中間基板とを一体化する工程とからなる回路部品内蔵モジュールの製造方法であり、信頼性の優れたインナービア接続が可能な回路部品内蔵モジュールを容易に製造できるという作用を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態における回路部品内蔵モジュールについて図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は回路部品内蔵モジュール１０の断面図である。
【００１８】
回路部品内蔵モジュール１０は配線基板１と、中間基板２と、前記配線基板１の主面に形成され粗化した配線パターン３上に回路部品４を実装し、前記中間基板２の上下面を前記配線基板１で挟み、上下の粗化した配線パターン３を電気的に接続するようにインナービア５で構成されている。
【００１９】
配線基板１は、セラミック基板、ガラスエポキシ基板、エポキシ樹脂を含んだ基板の少なくとも一種の基板が用いられる。
【００２０】
このような一般的な配線基板を用いることによりコストの削減ができる。
【００２１】
中間基板２は無機フィラーと熱硬化性樹脂で構成している。無機フィラーには、例えば、アルミナ、マグネシア、窒化硼素、窒化アルミニウムおよびシリカなどが用いられる。無機フィラーは、混合物に対して７０重量％から９５重量％であることが好ましい。熱硬化性樹脂には、例えば、耐熱性が高いエポキシ樹脂、フェノール樹脂、またはシアネート樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は、耐熱性が高いために特に好ましい。
【００２２】
粗化した配線パターン３は、金・銀・銅・銀パラジウムの少なくとも一種の金属からなる。粗化した凹凸の高さは０．５マイクロメートルから３．０マイクロメートルの範囲である。
【００２３】
回路部品４は、能動部品および受動部品を含む構成でできている。
【００２４】
能動部品としては、例えば、トランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体素子が用いられる。受動部品としては、チップ型の抵抗、チップ型のコンデンサまたはチップ型のインダクタなどが用いられる。なお、回路部品４は、能動部品または、受動部品を含まない場合であってもよい。そして粗化した配線パターン３と回路部品４との接続には半田６が用いられる。
【００２５】
インナービア５は、熱硬化性の導電性物質でできている。
【００２６】
熱硬化性の導電性物質としては、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材料を用いることができる。
【００２７】
熱硬化性樹脂としては、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。
【００２８】
この実施の形態に示す回路部品内蔵モジュール１０では上下に構成した配線基板１に形成した粗化した配線パターン３が、中間基板２のインナービア５で接続することにより高密度で信頼性の高い回路部品内蔵モジュールを構成することができる。
【００２９】
以下に本実施の形態による回路部品内蔵モジュールと従来の回路部品内蔵モジュールとの信頼性の比較を行った。
【００３０】
従来の回路部品内蔵モジュールは図３に示すように配線基板３１と、中間基板３２と、前記配線基板３１の少なくとも主面に形成された配線パターン３３上に回路部品３４を実装し、前記中間基板３２の上下面を前記配線基板３１で挟み、上下の配線パターン３３を電気的に接続するようにインナービア３５とを含む構成である。
【００３１】
信頼性試験としては半田リフロー試験を実施した。半田リフロー試験はベルト式リフロー試験機を用い最高温度が２６０℃で１０秒間保持した後に常温まで冷却する工程からなるサイクルを３回繰り返すことで行った。半田リフロー試験後における抵抗値が試験前と比較して、５倍以上変化したものあるいは完全にオープンになったインナービアを不良と判断し、このような不良のインナービアの割合をビア不良率とした。その結果を（表１）に示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】
（表１）によれば、従来の比較品に比べて、本発明の回路部品内蔵モジュールによる粗化した配線パターンにインナービアを接続することにより接続不良が激減しておりその効果が優れていることがわかる。
【００３４】
次に図２により、回路部品内蔵モジュールの製造方法を説明する。
【００３５】
図２（ａ）〜（ｈ）は、回路部品内蔵モジュールの製造工程を示す断面図である。
【００３６】
まず、図２（ａ）に示すように配線基板１に配線パターン７を形成する。配線パターン７は、エッチング等で形成することができる。特に微細なパターンを形成する場合は、フォトリソグラフィ工法などを用いる。
【００３７】
次に図２（ｂ）に示すように配線パターン７に０．５マイクロメートルから３．０マイクロメートルの範囲で、粗化処理を行うことによって、粗化した配線パターン３となる。粗化した凹凸の高さが０．５マイクロメートル未満だと、インナービア接続の信頼性が低下する。また、粗化した凹凸の高さが３．０マイクロメートルより大きいと、回路部品の実装が困難になる。
【００３８】
図２（ｃ）に示すように、配線基板１上に粗化した配線パターン３上に半田６を印刷し、さらにその上に回路部品４を実装する。さらに加熱・冷却することによって半田を固着し、粗化した配線パターン３と回路部品４を電気的に接続する。粗化した配線パターン３は、半田付け性にも優れているので、容易に製造することができる。この工程において、配線パターンと回路部品が電気的に接続された回路基板を形成する。
【００３９】
次に図２（ｄ）に示すように、無機フィラーと熱硬化性樹脂を含む混合物を加工することによって膜状の混合物１２を形成する。
【００４０】
膜状の混合物１２は、無機フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂とを混合してスラリー化し、そのスラリーを一定厚みに成膜することによって形成できる。
【００４１】
図２（ｅ）に示すように、膜状の混合物１２の所望な位置に貫通孔８を形成することによって、貫通孔８が形成された板状体９を形成する。貫通孔８は、例えば、パンチング法、レーザ法、ドリル加工法がある。
【００４２】
図２（ｆ）に示すように、貫通孔８に導電性樹脂材料１１が充填された板状体９を形成する。
【００４３】
図２（ｇ）に示すように、上段に粗化された配線パターン３を形成した配線基板１と中段に貫通孔８に導電性樹脂材料１１が充填された板状体９と下段に回路部品４を実装した配線基板１を粗化された配線パターン３を形成した配線基板１との各々の粗化した配線パターン３とインナービア５とを電気的接続できるように位置合わせして重ねる。
【００４４】
図２（ｈ）に示すように位置合わせしたものを加熱・加圧する。膜状の混合物と、導電性樹脂材料中に含まれる熱硬化性樹脂が硬化する温度以上の温度（１３０〜２５０℃）で行い、板状体９は中間基板２となり、導電性樹脂材料１１はインナービア５となる。この工程においてインナービア５により上下にある配線基板１上の粗化した配線パターン３が電気的に接続される。
【００４５】
このようにして、実施の形態に説明した回路部品内蔵モジュールを容易に製造することができる。
【００４６】
なお、配線パターンの形成材料は銀、金、ニッケルなどの他の金属を用いても同様な効果が得られる。
【００４７】
また、配線基板を中間基板と同じ組成で作製しても同様な効果が得られる。
【００４８】
そして、配線パターンの形成を転写などの他の方法を用いても同様な効果が得られる。
【００４９】
さらに、配線パターンを粗化する方法は、エッチング、ブラスト、サンドブラストなどの方法を用いても、同様な効果が得られる。
【００５０】
また、本実施の形態において半田を例えば、導電性接着剤等の他の材料を用いても、同様な効果が得られる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、配線基板と、中間基板と、前記配線基板に形成された配線パターン上に回路部品を実装し、前記中間基板の上下面を前記配線基板で挟み、上下の配線パターンを電気的に接続するようにインナービアを有した構造体において、前記配線パターンを粗化することで構成され、前記配線パターンを粗化するという構成を備えることにより、高密度で回路部品の実装が可能であり、かつ、信頼性の高い回路部品内蔵モジュールおよびその製造方法を提供することという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回路部品内蔵モジュールの断面図
【図２】本発明による回路部品内蔵モジュールの製造方法の一実施の形態を示す断面図
【図３】従来の回路部品内蔵モジュールの製造方法の一実施の形態を示す断面図
【符号の説明】
１，３１配線基板
２，３２中間基板
３粗化した配線パターン
４，３４回路部品
５，３５インナービア
６，３６半田
７，３３配線パターン
８貫通孔
９板状体
１０回路部品内蔵モジュール
１１導電性樹脂材料
１２膜状の混合物

Claims

粗面化した配線パターンを有する配線基板を少なくとも上下面に備え、この配線基板の少なくともいずれか一方の配線パターンに回路部品を実装するとともに、この配線基板間に両配線基板の配線パターンと接続されるインナービアを有し、上記回路部品を埋設させるとともに両配線基板を結合する中間基板を有する回路部品内蔵モジュール。
配線基板の配線パターンとしてＲｚ＝０．５〜３．０μｍの凹凸による粗面を有する請求項１に記載の回路部品内蔵モジュール。
中間基板として無機フィラーが７０〜９５重量％と残部が熱硬化性樹脂からなる混合物で構成した請求項１に記載の回路部品内蔵モジュール。
配線基板の配線パターンに粗面化処理を施す工程と、この配線基板に回路部品を実装する工程と、貫通孔に導電性樹脂を充填してインナービアを形成した中間基板を形成する工程と、上記配線基板間に中間基板を挟むように積層し加圧して配線基板上に実装した回路部品を中間基板に埋設する工程と、この配線基板間に積層された中間基板を加熱して配線基板と中間基板とを一体化する工程とからなる回路部品内蔵モジュールの製造方法。