JP2008270324A - Electronic part built-in substrate and electronic device using same, and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多層基板内に電子部品が埋設された電子部品内蔵基板とこれを用いた電子機器、およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an electronic component built-in substrate in which an electronic component is embedded in a multilayer substrate, an electronic device using the same, and a manufacturing method thereof.
電子機器の小型化・軽量化に伴い、プリント配線板の高密度化や実装部品の小型化に対する要求が厳しくなっている。プリント配線板においては、配線ルールの縮小により配線板表面と平行な方向について高密度化が図られている。更に、ビルドアップ工法を採用して配線を積層させ、任意の層間にビアホールを形成することにより、配線板表面に垂直な方向で高密度化も可能となった。 As electronic devices become smaller and lighter, demands for higher density printed wiring boards and smaller mounted components have become stricter. In the printed wiring board, the density is increased in the direction parallel to the surface of the wiring board by reducing the wiring rules. Furthermore, by adopting a build-up method, wiring is laminated, and via holes are formed between arbitrary layers, so that it is possible to increase the density in a direction perpendicular to the surface of the wiring board.
一方、半導体パッケージとしては、従来パッケージの外周に多ピン化されたリードを有するSOP(Small Outline Package)やQFP(Quad Flat Package)等の表面実装デバイス(SMD;Surface Mount Device)が用いられることが多かった。近年、半導体パッケージを更に小型化するため、半導体素子の能動面を基板に向けたフリップ・チップ実装により、チップ・サイズ・パッケージ(CSP)化が図られている。フリップ・チップ実装によれば半導体素子をベアチップのままリードを用いずに、バンプと呼ばれる電極端子を介して基板にダイレクトに実装される。上記のフリップ・チップ実装によれば、ベアチップ半導体の実装が可能な領域は基板表面であり、実装密度は基板サイズの制限を受けるため、実装密度をさらに飛躍的に向上させることは困難である。そこで、半導体素子を基板の内部に実装して実装密度を上げ、電子機器を小型化する手段が提案されている。 On the other hand, as a semiconductor package, a surface mount device (SMD; Surface Mount Device) such as SOP (Small Outline Package) or QFP (Quad Flat Package) having a multi-pin lead on the outer periphery of the conventional package is used. There were many. In recent years, in order to further reduce the size of a semiconductor package, a chip size package (CSP) has been achieved by flip chip mounting in which an active surface of a semiconductor element faces a substrate. According to flip-chip mounting, a semiconductor element is directly mounted on a substrate via electrode terminals called bumps without using leads as bare chips. According to the flip chip mounting described above, the area where the bare chip semiconductor can be mounted is the surface of the substrate, and the mounting density is limited by the substrate size. Therefore, it is difficult to further improve the mounting density. Therefore, means for reducing the size of an electronic device by mounting a semiconductor element inside a substrate to increase the mounting density has been proposed.
以下、従来の電子部品内蔵基板について、図18を用いて説明する。図18は、従来の電子部品内蔵基板の断面図である。 Hereinafter, a conventional electronic component built-in substrate will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a cross-sectional view of a conventional electronic component built-in substrate.
図18において、従来の電子部品内蔵基板は基材からなる第1絶縁層201とこの第1絶縁層201の上に設けられた絶縁樹脂層からなる第2絶縁層202とを有し、第1絶縁層201の上面の第1導電性パターン206上にはベアチップICからなる電子部品203が実装されると共に、第2の絶縁層202内に埋め込まれている。第1導電性パターン206と電子部品203との接続は、電子部品203に形成されたバンプ204を介して行われている。また、第1絶縁層201の他の上面には第2導電性パターン208が形成されている。そして、第2絶縁層202の上層には、所定のパターンを有する第3導電性パターン210が形成されており、第2導電性パターン208上部の第2絶縁層202にはビアホール215が形成され、ビアホール215内には導電層216が形成されている。
In FIG. 18, a conventional electronic component built-in substrate has a first
なお、この技術の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。
このような従来の電子部品内蔵基板において、第2絶縁層202を貫通するビアホール215により第2導電性パターン208と第3導電性パターン210を電気的に接続するのであるが、第2絶縁層202は電子部品203を内蔵するため厚みが厚く、そのためビアホール215も深い穴となる。従って、この深穴であるビアホール215内にめっきによる導電層216を形成することは非常に困難で、量産性に乏しいという問題点を有していた。
In such a conventional substrate with built-in electronic components, the second
本発明はこのような問題を解決したもので、簡易かつ接続信頼性の高い電子部品内蔵基板とこれを用いた電子機器、およびその製造方法を提供することを目的としたものである。 The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide an electronic component-embedded substrate that is simple and has high connection reliability, an electronic device using the same, and a manufacturing method thereof.
上記目的を達成するために本発明は、第1配線層と、この第1配線層の上面に実装された電子部品と、前記第1配線層の上にバンプを介して前記第1配線層に電気的に接続された第2配線層と、前記第1配線層と前記第2配線層との間に配置されて前記バンプによって貫通された接着層とを備え、前記接着層は、繊維材料とこの繊維材料に含められた絶縁性樹脂からなり、前記繊維材料は、前記電子部品のサイズより大きな第1空隙を有し、この第1空隙に前記電子部品が配置された電子部品内蔵基板としたものであり、簡易で安価なバンプ接続を用いることにより、第1配線層と第2配線層との接続信頼性を向上させることができるという作用を有する。また、繊維材料が電子部品のサイズより大きな第1空隙を有していることにより、製造時に電子部品が繊維材料からの応力を受けることを防止することができる。その結果、第1配線層と電子部品との接続信頼性の高い電子部品内蔵基板を実現することができる。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first wiring layer, an electronic component mounted on the upper surface of the first wiring layer, and the first wiring layer via a bump on the first wiring layer. A second wiring layer electrically connected; and an adhesive layer disposed between the first wiring layer and the second wiring layer and penetrated by the bump, the adhesive layer comprising a fiber material and It is made of an insulating resin included in the fiber material, and the fiber material has a first gap larger than the size of the electronic component, and the electronic component-embedded substrate in which the electronic component is arranged in the first gap. By using a simple and inexpensive bump connection, the connection reliability between the first wiring layer and the second wiring layer can be improved. Moreover, it can prevent that an electronic component receives the stress from a fiber material at the time of manufacture because the fiber material has a 1st space | gap larger than the size of an electronic component. As a result, an electronic component built-in substrate with high connection reliability between the first wiring layer and the electronic component can be realized.
請求項2に記載の発明は、前記接着層が、この接着層の内層に第3配線層を有し、前記第1配線層と前記第3配線層とはバンプを介して電気的に接続され、前記第2配線層と前記第3配線層とはバンプを介して電気的に接続された請求項1に記載の電子部品内蔵基板としたものであり、微小バンプを用いた接続が可能であり、更に電子部品を内蔵している層内で配線の引き回しが可能になるため、設計自由度が向上するという作用を有する。
According to a second aspect of the present invention, the adhesive layer has a third wiring layer as an inner layer of the adhesive layer, and the first wiring layer and the third wiring layer are electrically connected via bumps. 2. The electronic component built-in substrate according to
請求項3に記載の発明は、前記第2配線層が前記第2配線層の上面と前記第1空隙との間を貫通した貫通孔を有する請求項1または請求項2に記載の電子部品内蔵基板としたものであり、貫通孔を設けることにより、第1配線層と接着層と第2配線層とを加熱圧着させる際に第1空隙に充填された気体が膨張してもその膨張した気体を電子部品内蔵基板の外部に逃がすことができ、電子部品内蔵基板の製造時の歩留りを向上するという作用を有する。 According to a third aspect of the present invention, in the electronic component built-in according to the first or second aspect, the second wiring layer has a through hole penetrating between the upper surface of the second wiring layer and the first gap. Even if the gas filled in the first gap expands when the first wiring layer, the adhesive layer, and the second wiring layer are thermocompression-bonded by providing a through hole, the expanded gas is provided. Can be released to the outside of the electronic component built-in substrate, and the yield at the time of manufacturing the electronic component built-in substrate is improved.
請求項4に記載の発明は、前記第1配線層の上面若しくは前記第2配線層の下面に実装されて前記第1空隙に配置された第2の電子部品を備えた請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板としたものであり、更に小型・高密度を実現した電子部品内蔵基板を提供することができるという作用を有する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the second electronic component which is mounted on the upper surface of the first wiring layer or the lower surface of the second wiring layer and disposed in the first gap. The electronic component built-in substrate according to any one of 3 is provided, and the electronic component built-in substrate having a further reduced size and high density can be provided.
請求項5に記載の発明は、前記繊維材料と前記電子部品との間の前記第1空隙に前記絶縁性樹脂が充填された請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板としたものであり、絶縁性樹脂の充填により電子部品の接続信頼性を高めることができるという作用を有する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the electronic component according to any one of the first to fourth aspects, the first gap between the fiber material and the electronic component is filled with the insulating resin. This is a built-in substrate, and has an effect that the connection reliability of electronic components can be increased by filling with an insulating resin.
請求項6に記載の発明は、前記繊維材料と前記電子部品との間の前記第1空隙に気体が充填された請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板としたものであり、あまり負荷をかけずに電子部品を基板内に内蔵することができるという作用を有する。
The invention according to claim 6 is the electronic component built-in substrate according to any one of
請求項7に記載の発明は、前記バンプが金属線を用いた金属バンプおよび/または金属めっきによるめっきバンプからなる請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板としたものであり、簡易な方法でバンプを形成することが可能であると共に、第1配線層と第2配線層間の電気的接続について安定した信頼性を実現することができるという作用を有する。
The invention according to claim 7 is the electronic component built-in substrate according to any one of
請求項8に記載の発明は、請求項1から請求項7のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板と、この電子部品内蔵基板に接続された表示装置とが搭載された電子機器としたものであり、小型・低背化が可能な電子部品内蔵基板を使用することにより、電子機器の小型化を実現することができるという作用を有する。
The invention according to claim 8 is an electronic apparatus in which the electronic component built-in substrate according to any one of
請求項9に記載の発明は、第1配線層上に電子部品を実装する工程と、前記第1配線層および/または第2配線層上にバンプを形成する工程と、繊維材料とこの繊維材料に含められた絶縁性樹脂からなり前記電子部品の実装エリアより大きな第1空隙と前記バンプの形成エリアより大きな第2空隙を設けた接着層を準備する工程と、前記第1配線層上の所望の位置に前記接着層と前記第2配線層を前記バンプが前記第1配線層と前記第2配線層の内側になるように順に重ね合わせる工程と、前記第1配線層と前記接着層と前記第2配線層とを加熱しながら加圧して一体化すると共に前記第1配線層と前記第2配線層とを前記バンプを介して電気的に接続する工程とを備えた電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、層間接続材料にバンプおよび接着層を用いることにより、加熱・加圧工程のみで電子部品内蔵基板を製造することができるという作用を有する。 The invention according to claim 9 includes a step of mounting an electronic component on the first wiring layer, a step of forming bumps on the first wiring layer and / or the second wiring layer, a fiber material, and the fiber material. A step of preparing an adhesive layer made of an insulating resin included in the substrate and provided with a first gap larger than the mounting area of the electronic component and a second gap larger than the formation area of the bump, and a desired on the first wiring layer The step of superimposing the adhesive layer and the second wiring layer at the positions so that the bumps are inside the first wiring layer and the second wiring layer, the first wiring layer, the adhesive layer, and the Manufacturing of an electronic component built-in substrate comprising a step of pressing and integrating the second wiring layer while heating and electrically connecting the first wiring layer and the second wiring layer via the bumps The method of connecting And by using an adhesive layer, an effect that it is possible to manufacture an electronic component-embedded board only in the heating and pressing step.
請求項10に記載の発明は、前記第2配線層が前記第2配線層の上面と前記第1空隙との間を貫通した貫通孔を有する請求項9に記載の電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、貫通孔を設けることにより、第1配線層と接着層と第2配線層とを加熱圧着させる際に第1空隙に充填された気体が膨張してもその膨張した気体を電子部品内蔵基板の外部に逃がすことができ、電子部品内蔵基板の製造時の歩留りを向上するという作用を有する。
The invention according to
請求項11に記載の発明は、前記第1配線層の上面若しくは前記第2配線層の下面に実装されて前記第1空隙に配置された第2の電子部品を備えた請求項9または請求項10に記載の電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、更に小型・高密度を実現した電子部品内蔵基板を提供することができるという作用を有する。 The invention according to claim 11 comprises the second electronic component mounted on the upper surface of the first wiring layer or the lower surface of the second wiring layer and disposed in the first gap. 10. The manufacturing method of the electronic component built-in substrate according to 10, which has an effect that it is possible to provide an electronic component built-in substrate that is further reduced in size and density.
請求項12に記載の発明は、前記繊維材料と前記電子部品との間の前記第1空隙および前記第2空隙に前記絶縁性樹脂が充填された請求項9から請求項11のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、絶縁性樹脂の充填により電子部品およびバンプの接続信頼性を高めることができるという作用を有する。 The invention according to claim 12 is any one of claims 9 to 11, wherein the insulating resin is filled in the first gap and the second gap between the fiber material and the electronic component. The method for manufacturing a substrate with built-in electronic components described in 1) has the effect that the connection reliability of electronic components and bumps can be increased by filling with an insulating resin.
請求項13に記載の発明は、前記繊維材料と前記電子部品との間の前記第1空隙に気体が充填された請求項9から請求項11のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、あまり負荷をかけずに電子部品を基板内に内蔵することができるという作用を有する。 The invention according to claim 13 is the electronic component-embedded substrate according to any one of claims 9 to 11, wherein the first gap between the fiber material and the electronic component is filled with gas. This method is a manufacturing method, and has an effect that an electronic component can be built in a substrate without applying much load.
請求項14に記載の発明は、前記バンプが金属線を用いた金属バンプおよび/または金属めっきによるめっきバンプからなる請求項9から請求項11のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、簡易な方法でバンプを形成することが可能であると共に、第1配線層と第2配線層間の電気的接続について安定した信頼性を実現することができるという作用を有する。 The invention according to claim 14 is the manufacturing of the electronic component built-in substrate according to any one of claims 9 to 11, wherein the bump comprises a metal bump using a metal wire and / or a plating bump by metal plating. It is a method, and it is possible to form bumps by a simple method and to have an effect of realizing stable reliability with respect to the electrical connection between the first wiring layer and the second wiring layer. .
請求項15に記載の発明は、前記バンプが金属めっきによるめっきバンプ上に金属線を用いた金属バンプを形成した請求項9から請求項11のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、バンプ同士の圧接において、硬い金属めっき膜に軟らかい金属バンプを押し当てることになるため、加熱加圧時の圧力受けて金属バンプが潰れて応力を緩和しながら接続することができるため、第1配線層と第2配線層間の電気的接続について安定した信頼性を実現することができるという作用を有する。
The invention according to
請求項16に記載の発明は、前記接着層に形成した前記第1空隙と前記第2空隙は一体化した一つの空隙である請求項9から請求項15のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、単純な空隙でありながら、電子部品およびバンプへの不要な荷重を一度に防止することができるという作用を有する。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the electronic component according to any one of the ninth to fifteenth aspects, the first gap and the second gap formed in the adhesive layer are one integrated gap. This is a method for manufacturing a built-in substrate, and has an effect that an unnecessary load on electronic components and bumps can be prevented at a time while being a simple gap.
請求項17に記載の発明は、前記接着層の内層に異方性導電フィルムを配置している請求項9から請求項15のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、バンプを用いた接続において更に電気的接続を安定化することができるという作用を有する。 The invention according to claim 17 is the method of manufacturing an electronic component built-in substrate according to any one of claims 9 to 15, wherein an anisotropic conductive film is disposed in an inner layer of the adhesive layer. The electrical connection can be further stabilized in the connection using the bump.
請求項18に記載の発明は、第1配線層上に電子部品を実装する工程と、前記第1配線層および/または前記電子部品の実装エリアより大きな空間を有する第3配線層上に第1バンプを形成する工程と、第2配線層および/または前記第3配線層上に第2バンプを形成する工程と、繊維材料とこの繊維材料に含められた絶縁性樹脂からなり前記電子部品の実装エリアより大きな第1空隙と前記第1バンプまたは前記第2バンプの形成エリアより大きな第2空隙を設けた第1接着層および第2接着層を準備する工程と、前記電子部品実装後の前記第1配線層上の所望の位置に前記第1接着層と前記第3配線層と前記第2接着層と前記第2配線層を前記第1バンプが前記第1配線層と前記第3配線層の内側になり前記第2バンプが前記第3配線層と前記第2配線層の内側になるように順に重ね合わせる工程と、前記第1配線層と前記第1接着層と前記第3配線層と前記第2接着層と前記第2配線層とを加熱しながら加圧して一体化すると共に前記第1配線層と前記第3配線層と前記第2配線層とを前記第1バンプおよび前記第2バンプを介して電気的に接続する工程とを備えた電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、電子部品を内蔵している層内で配線の引き回しが可能になると共に、微小バンプを用いることが可能となるため、設計自由度が向上し、更に層間接続材料にバンプおよび接着層を用いることにより、加熱・加圧工程のみで電子部品内蔵基板を製造することができるという作用を有する。 According to an eighteenth aspect of the present invention, there is provided a step of mounting an electronic component on the first wiring layer and a first wiring layer having a space larger than a mounting area of the first wiring layer and / or the electronic component. A step of forming a bump, a step of forming a second bump on the second wiring layer and / or the third wiring layer, and mounting of the electronic component comprising a fiber material and an insulating resin included in the fiber material Preparing a first adhesive layer and a second adhesive layer having a first gap larger than an area and a second gap larger than a formation area of the first bump or the second bump, and the first after mounting the electronic component The first bump, the third wiring layer, the second adhesive layer, and the second wiring layer are placed at desired positions on one wiring layer, and the first bump is formed on the first wiring layer and the third wiring layer. The second bump is on the inner side and the third wiring layer Heating the first wiring layer, the first adhesive layer, the third wiring layer, the second adhesive layer, and the second wiring layer in order so as to be inside the second wiring layer; And a step of electrically connecting the first wiring layer, the third wiring layer, and the second wiring layer through the first bump and the second bump, and integrating the first wiring layer, the third wiring layer, and the second wiring layer. This is a method for manufacturing a component-embedded substrate, and wiring can be routed in a layer containing electronic components, and micro bumps can be used. By using the bump and the adhesive layer as the interlayer connection material, the electronic component built-in substrate can be manufactured only by the heating / pressurizing process.
請求項19に記載の発明は、前記第2配線層が前記第2配線層の上面と前記第1空隙との間を貫通した貫通孔を有する請求項18に記載の電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、貫通孔を設けることにより、第1配線層と接着層と第2配線層とを加熱圧着させる際に第1空隙に充填された気体が膨張してもその膨張した気体を電子部品内蔵基板の外部に逃がすことができ、電子部品内蔵基板の製造時の歩留りを向上し、信頼性の安定化を図ることができるという作用を有する。 The invention according to claim 19 is the method for manufacturing the electronic component built-in substrate according to claim 18, wherein the second wiring layer has a through-hole penetrating between an upper surface of the second wiring layer and the first gap. Even if the gas filled in the first gap expands when the first wiring layer, the adhesive layer, and the second wiring layer are heat-bonded by providing the through hole, the expanded gas is It can escape to the outside of the electronic component built-in substrate, has an effect of improving the yield at the time of manufacturing the electronic component built-in substrate and stabilizing the reliability.
請求項20に記載の発明は、前記第1配線層の上面若しくは前記第2配線層の下面に実装されて前記第1空隙に配置された第2の電子部品を備えた請求項18または請求項19に記載の電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、更に小型・高密度を実現した電子部品内蔵基板を提供することができるという作用を有する。 The invention according to claim 20 comprises the second electronic component mounted on the upper surface of the first wiring layer or the lower surface of the second wiring layer and disposed in the first gap. 19. The manufacturing method of the electronic component built-in substrate according to 19, which has an effect that it is possible to provide an electronic component built-in substrate that achieves further miniaturization and high density.
請求項21に記載の発明は、前記繊維材料と前記電子部品との間の前記第1空隙および前記第2空隙および前記空間に前記絶縁性樹脂が充填された請求項18から請求項20のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、絶縁性樹脂の充填により電子部品およびバンプの接続信頼性を高めることができるという作用を有する。 21. The invention according to claim 21, wherein the insulating resin is filled in the first gap, the second gap and the space between the fiber material and the electronic component. The electronic component built-in substrate manufacturing method according to any one of the above has an effect that the connection reliability of the electronic component and the bump can be improved by filling the insulating resin.
請求項22に記載の発明は、前記繊維材料と前記電子部品との間の前記第1空隙および前記空間に気体が充填された請求項18から請求項20のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、あまり負荷をかけずに電子部品を基板内に内蔵することができるという作用を有する。 The invention according to claim 22 is the electronic component according to any one of claims 18 to 20, wherein the first gap and the space between the fiber material and the electronic component are filled with gas. This is a method for manufacturing a built-in substrate, and has an effect that an electronic component can be built in the substrate without imposing much load.
請求項23に記載の発明は、前記第1バンプおよび前記第2バンプが金属線を用いた金属バンプおよび/または金属めっきによるめっきバンプからなる請求項18から請求項20のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、簡易な方法でバンプを形成することが可能であると共に、第1配線層と第2配線層間の電気的接続について安定した信頼性を実現することができるという作用を有する。 According to a twenty-third aspect of the present invention, the first bump and the second bump comprise a metal bump using a metal wire and / or a plating bump by metal plating. The bumper can be formed by a simple method, and stable electrical connection between the first wiring layer and the second wiring layer is realized. It has the effect of being able to.
請求項24に記載の発明は、前記第1バンプおよび前記第2バンプは金属めっきによるめっきバンプ上に金属線を用いた金属バンプを形成した請求項18から請求項20のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、バンプ同士の圧接において、硬い金属めっき膜に軟らかい金属バンプを押し当てることになるため、加熱加圧時の圧力受けて金属バンプが潰れて応力を緩和しながら接続することができるため、第1配線層と第2配線層間の電気的接続について安定した信頼性を実現することができるという作用を有する。 According to a twenty-fourth aspect of the invention, in the first bump and the second bump, a metal bump using a metal wire is formed on a plating bump by metal plating. This is a manufacturing method of a substrate with built-in electronic parts, and the metal bumps are crushed and stressed by the pressure during heating and pressurizing because the soft metal bumps are pressed against the hard metal plating film in the pressure contact between the bumps. Therefore, it is possible to realize stable reliability with respect to the electrical connection between the first wiring layer and the second wiring layer.
請求項25に記載の発明は、前記第1接着層および前記第2接着層に形成した前記第1空隙および前記第2空隙がそれぞれ一体化した一つの空隙である請求項18から請求項24のいずれか1つに記載の電子部品内蔵基板の製造方法としたものであり、単純な空隙でありながら、電子部品およびバンプへの不要な荷重を一度に防止することができるという作用を有する。 According to a twenty-fifth aspect of the present invention, the first gap and the second gap formed in the first adhesive layer and the second adhesive layer are a single gap, respectively. The manufacturing method of the electronic component built-in substrate according to any one of the above has an effect that an unnecessary load on the electronic component and the bump can be prevented at a time while being a simple gap.
上記構成により、簡易で安価なバンプ接続を用いることにより、第1配線層と第2配線層との接続信頼性を向上させることができる。また、繊維材料が電子部品のサイズより大きな第1空隙を有していることにより、製造時に電子部品が繊維材料からの応力を受けることを防止することができる。その結果、第1配線層と電子部品との接続信頼性の高い電子部品内蔵基板を実現することができる。 With the above configuration, the connection reliability between the first wiring layer and the second wiring layer can be improved by using a simple and inexpensive bump connection. Moreover, it can prevent that an electronic component receives the stress from a fiber material at the time of manufacture because the fiber material has a 1st space | gap larger than the size of an electronic component. As a result, an electronic component built-in substrate with high connection reliability between the first wiring layer and the electronic component can be realized.
(実施の形態1)
以下に、本発明の電子部品内蔵基板とこれを用いた電子機器、およびその製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。図1、図2は本発明の実施の形態1による電子部品内蔵基板の断面図、図9は本発明の実施の形態1による電子部品内蔵基板の製造工程断面図である。
(Embodiment 1)
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of an electronic component built-in substrate, an electronic apparatus using the same, and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are sectional views of the electronic component built-in substrate according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a manufacturing process sectional view of the electronic component built-in substrate according to the first embodiment of the present invention.
実施の形態1の電子部品内蔵基板100は、図1(a)に示すように、第1配線層101と、この第1配線層101上に設けられた第2配線層104および電子部品105とを備える。第1配線層101の上面には第1導電性パターン102及び第2導電性パターン106が設けられている。この第1配線層101は、絶縁層が熱硬化性樹脂からなる多層配線基板である。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂またはBTレジン(ビスマレイミド・トリアジン樹脂)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。第1導電性パターン102や第2導電性パターン106は電気導電性を有する物質から成り、例えば、Cu箔や導電性樹脂組成物から成る。本発明においては第1導電性パターン102や第2導電性パターン106としてCu箔を用いている。また、第1配線層101に含まれるインナービア113は、例えば、Cuめっきによる金属材料や、金属粒子と熱硬化性樹脂とを混合した導電性樹脂組成物などの熱硬化性の導電性物質から成る。導電性物質中の金属粒子としては、Au、AgまたはCuなどを用いることができる。Au、AgまたはCuは導電性が高いために好ましく、Cuは導電性が高くマイグレーションも少なく、また、低コストであるため特に好ましい。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、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。
As shown in FIG. 1A, the electronic component built-in
第1配線層101の上面にある第1導電性パターン102上にはAuめっき膜を形成している。Auめっき膜は、例えば、下地金属に無電解めっき法によるNiめっきを行い、Niめっき上に同じく無電解めっき法によるAuめっき膜を形成している。なお、Auめっき膜形成方法については、上述した方法に限らず種々の方法によって実現することが可能であるが、後に電子部品105を実装した際の電気的導通を安定化するためには、最表層にはAuめっき膜が形成されていることが重要である。
An Au plating film is formed on the first
このAuめっき膜が形成された第1導電性パターン102上に、電子部品105が実装されている。電子部品105としては、半導体部品やLCR等のチップ部品からなる受動部品を用いることができる。半導体部品は、例えばバンプ110が形成された半導体ベアチップICであり、フリップ・チップ実装方式により第1導電性パターン102に接続されている。バンプ110の材料としては、Au線によるAuスタッドバンプ、めっきによるAuまたははんだバンプ、導電性ペーストによるAgバンプ等簡易な方法で形成可能なバンプを用いることができる。なお上述した方法に限らず種々の方法でバンプ110を形成しても良い。半導体ベアチップICのフリップ・チップ実装方法については、実装時に補助材料を用いないAu−Au直接接続方式やはんだバンプによるはんだ接続方式を用いることができるが、上記した方法に限らず半導体ベアチップICをフェイスダウンで実装するフリップ・チップ実装方式であるなら何れの方法も使用可能である。また、実装補助材111として、ACFやNCFを用いるAuバンプによる圧接接続方式や、フリップ・チップ実装後に半導体ベアチップICと第1配線層101の間にアンダーフィルを充填する方式を用いることができる。図1(a)には実装補助材111を使用した構造を示している。なお、上記した方法に限らず、実装補助材111を用いて半導体ベアチップICをフェイスダウンで実装するフリップ・チップ実装方式であるなら何れの方法も使用可能である。また、電子部品105としてチップ部品を使用した場合には、実装材料としては、はんだや導電性接着剤を用いることができる。はんだとしては、Sn−Ag系、Sn−Ag−Cu系、Sn−Zn系、Au−Zn系などの材料が使用可能であるが、これらの材料に限らず電子部品105を実装できる材料であるなら何れの材料も使用可能である。ただし、環境汚染物質であるPbを含有しない材料であることが重要である。また、導電性接着剤としては、Au、AgまたはCuなどの金属粒子とエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂などの熱硬化性樹脂とを混合した材料を使用することができる。その中でもAgとエポキシ樹脂の組み合わせは、導電性が高いと共に耐熱性が高いため特に好ましい。
An
第1配線層101上には、電子部品105を内部に閉じ込めるように、接着層108を介して第2配線層104が積層されている。接着層108としては、ガラス織布に熱硬化性のエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシプリプレグ、ガラス織布に熱硬化性のビスマレイミド・トリアジン樹脂を含浸させたBTレジンプリプレグ、アラミド不織布に熱硬化性のエポキシ樹脂を含浸させたアラミドプリプレグ等を使用することが可能であるが、織布または不織布に熱硬化性樹脂を含浸させた構造であれば、様々な材料を使用することが可能である。
On the
第2配線層104は、表裏面に第3導電性パターン115、第4導電性パターン116を有し、絶縁層が熱硬化性樹脂からなる配線基板である。第1配線層101と同様に、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂またはBTレジン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。第3導電性パターン115や第4導電性パターン116は電気導電性を有する物質から成り、例えば、Cu箔や導電性樹脂組成物から成る。本発明においてはCu箔を用いている。なお、本発明において第2配線層104は2層構成としているが、2層構成に限らず多層配線基板を用いてもよい。また、第2配線層104内の層間接続を行う方法としては、インナービア構造、スルーホール構造等一般的なプリント配線板の接続方法を用いることができる。なお、第1配線層101、接着層108、第2配線層104の材料選択は任意に行うことが可能であるが、同種の材料で構成する方が線膨張係数の差が大きくならず、また、反り防止に対しても効果的に働き、高い信頼性を保つ上で特に好ましい。
The
第1配線層101と第2配線層104間の電気的接続は、第2導電性パターン106と第3導電性パターン115間に形成したバンプ118によって行われる。第2導電性パターン106および第3導電性パターン115は、バンプ118との接続を良好に行うため表面にAuめっき膜を形成している。なお、Auめっき膜の代わりにパターン表面を粗化する手法を用いてもよい。バンプ118としては、Au線によるAuスタッドバンプ、Cu線によるCuスタッドバンプ、Al線によるAlスタッドバンプなどの金属バンプまたは金属めっき膜で構成されている。Auスタッドバンプは材質が軟らかく、接続安定性が高いため特に好ましい。
Electrical connection between the
繊維材料で構成される接着層108には、その繊維材料が電子部品105に接することが無いように電子部品105のサイズより大きな空間である第1空隙103を形成している。この電子部品105のサイズより大きい第1空隙103の存在により、第1配線層101、接着層108、第2配線層104で囲まれる空間に電子部品105を内蔵する際において、電子部品105の側面部分にかかる不必要な応力を回避することができ、電子部品105の接続信頼性を安定化することができるものである。なお、第1空隙103内には、図1(a)に示すように気体のみ存在させる構造とすることも可能であるが、図1(b)に示すように、第1空隙103内に熱硬化性樹脂107を充填する構造としても良い。第1空隙103内に熱硬化性樹脂107を充填する構造の利点としては、熱硬化性樹脂107が電子部品105の全面に対して均一な圧力を加える構造をとることが可能となり、電子部品105の接続信頼性を更に安定化することができるものである。
A
また、第2配線層104には図2(a)に示すように、貫通孔117を有する構造とすることができる。貫通孔117を形成することで、様々な温度条件による第1空隙103内部の気体の膨張・収縮により第1配線層101および第2配線層104に掛かる応力を回避することができる。この第2配線層104に形成される貫通孔117は最低限1箇所あればその効力を発揮することが可能となるが、複数個形成することにより、更にその効力を高めることができるものである。なお、図1(b)と同様に、図2(b)に示すように、第2配線層104に貫通孔117を形成した構造においても、第1空隙103内に熱硬化性樹脂107を充填する構造としても良い。
Further, as shown in FIG. 2A, the
以上の構成により、層間接続材料にバンプ118を用いることにより、簡易で安価な手法を用いて電子部品内蔵基板を実現することが可能となり、また、第1空隙103の存在により、電子部品内蔵基板内に配置している電子部品105に対して、繊維材料からの応力を回避することが可能となるため接続信頼性の高い電子部品内蔵基板を実現することができるものである。
With the above configuration, by using the
次に本発明の電子部品内蔵基板の製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Next, an embodiment of a method for manufacturing an electronic component built-in substrate according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図9は、本発明の実施の形態1による電子回路装置の製造工程断面図である。 FIG. 9 is a manufacturing process sectional view of the electronic circuit device according to the first embodiment of the present invention.
図9(a)に示すように、第1配線層101の上面に配置した第1導電性パターン102と、第2導電性パターン106およびインナービア113とを含む多層配線基板の第1導電性パターン102にはAuめっき膜が形成されている。その後、図9(b)に示すように、電極上にバンプ110を形成した半導体ベアチップICからなる電子部品105を第1導電性パターン102上へフリップ・チップ実装する。
As shown in FIG. 9A, the first conductive pattern of the multilayer wiring board including the first
次に、図9(c)に示すように、表裏面に第3導電性パターン115および第4導電性パターン116を有する第2配線層104の第3導電性パターン115側にバンプ118を形成する。バンプ118としては、Au線によるAuスタッドバンプ、Cu線によるCuスタッドバンプ、Al線によるAlスタッドバンプ、無電解Niめっき膜上にAuめっき膜を形成したAuめっき膜、Cuめっきにより形成されたCuめっき膜等の金属めっき膜を用いることができる。Auスタッドバンプは材質が軟らかく、接続安定性が高いため特に好ましい。バンプ118にAuスタッドバンプを用いる場合には、第3導電性パターン115の表面は、バンプ118の形成を容易に行うためにAuめっき膜を形成している。そして、バンプ118と接続する第2導電性パターン106の表面は、第2バンプ118との接続を良好に行うため予め表面にAuめっき膜を形成しておくことや、Auめっき膜を形成する代わりにパターン表面をエッチング等により粗化する手法を用いてもよい。なお、図9(c)には第2配線層104へバンプ118を形成する構造を記載しているが、バンプ118を第1配線層101上の第2導電性パターン106側に形成しても良い。
Next, as shown in FIG. 9C, bumps 118 are formed on the third
次に、図9(d)に示すように、織布または不織布に熱硬化性樹脂を含浸させた構造を有する接着層108について、後に第1配線層101および第2配線層104と重ね合わせた際に電子部品105とバンプ118に対応する位置に電子部品105より大きな空間である第1空隙103およびバンプ118と略同等以上の空間である第2空隙135を形成しておく。
Next, as shown in FIG. 9D, an
次に、図9(e)に示すように、電子部品105実装後の第1配線層101上に第1空隙103および第2空隙135を形成した接着層108と、第2配線層104をバンプ118が第1配線層101と第2配線層104の間に位置するように順に重ね合わせる。なお、第1配線層101、接着層108、第2配線層104は積層後の基板の反りや変形を防止するために、同一組成の材料であることが望ましいが、異種材料を使用する場合には、熱膨張係数差の小さい材料を選択することが重要である。
Next, as shown in FIG. 9E, the
また、第2配線層104が電子部品105に接触することによって電子部品5に圧力がかからないように、接着層108は、電子部品105の実装後の第1配線層101からの高さより厚く形成する必要がある。
Further, the
一方、電子部品105への接触を避ける目的で接着層108を厚くするために特別に厚い材料を作ることは、特注品であるが故の高コスト化を避けることが難しく、また量産性には不向きである。従って、接着層108には、通常配線基板を作製する際に使用している一般的な厚み(例えば100μm)のプリプレグを複数枚使用することで、所望の厚みを確保している。
On the other hand, it is difficult to avoid a high cost because it is a custom-made product to make the
また、接着層108は、織布または不織布と未硬化状態の熱硬化性樹脂の混合シートであるが、この接着層108は加熱しながら加圧することにより、接着層108から軟化した熱硬化性樹脂が流れ出し、加熱・加圧終了後には初期の厚みより必ず薄くなる。このため、この厚みの減少分を予め考慮して設計すれば、積層後でも第2配線層104が電子部品105に接触することを未然に防止することが可能である。
The
最後に、図9(f)に示すように、重ね合わせたそれぞれの構成材料をプレス機(図示せず)により、例えば200℃で加熱しながら2MPaの圧力で加圧を行うことで、バンプ118を第2導電性パターン106と第3導電性パターン115間に挟み込む。この時、バンプ118は接着層108の厚みと略同等の高さまで押し潰されながら第1配線層101と第2配線層104間に存在することとなる。この様に、第1バンプ132が押し潰されながら第2導電性パターン106と第3導電性パターン115に接触するので、バンプ118と第2導電性パターン106および第3導電性パターン115間において十分な接触面積を確保し、安定した電気的導通を行うことができるのである。
Finally, as shown in FIG. 9 (f), the
なお、図9に示す製造方法と同一の方法を用いながら、接着層108に含有されている熱硬化性樹脂量をコントロールすることで、第1空隙103をすべて熱硬化性樹脂107で充填した図1(b)に示す構造を作製することが可能である。
In addition, the figure which filled the 1st space |
また、図9に示している第2配線層104に代えて予め貫通孔117を形成した第2配線層104を使用すれば、図2(a)および(b)に示す電子部品内蔵基板を製造することができる。
Further, if the
以下、実施の形態1に示す電子部品内蔵基板およびその製造方法の特徴について説明する。 Hereinafter, the characteristics of the electronic component built-in substrate and the manufacturing method thereof shown in the first embodiment will be described.
本発明の電子部品内蔵基板およびその製造方法においては、電子部品内蔵層の電気的接続をバンプおよび接着層を用いることでプレスによる加熱・加圧工程のみで実現することが可能となるものである。さらに、接着層には電子部品に負荷を与えないように電子部品より大きなサイズの第1空隙を形成すると共に、第1配線層または第2配線層のどちらかに形成したバンプを確実にもう一方の基板に接触させるために、接着層のバンプに対応する位置に第2空隙を形成している。また、バンプは金属線を用いた金属バンプまたは金属めっき膜からなるめっきバンプを用いることで安価でありながら高精度なバンプを形成することができるものである。以上のような構成とすることにより、層間接続信頼性の高い電子部品内蔵基板を安価な手法で実現することが可能となる。 In the electronic component built-in substrate and the method for manufacturing the same according to the present invention, the electrical connection of the electronic component built-in layer can be realized only by the heating and pressurizing process by pressing by using the bump and the adhesive layer. . Further, a first gap having a size larger than that of the electronic component is formed in the adhesive layer so as not to apply a load to the electronic component, and the bump formed in either the first wiring layer or the second wiring layer is securely disposed on the other side. In order to contact the substrate, a second gap is formed at a position corresponding to the bump of the adhesive layer. In addition, the bump can be formed with a high-precision bump while being inexpensive by using a metal bump using a metal wire or a plating bump made of a metal plating film. With the above configuration, an electronic component built-in substrate with high interlayer connection reliability can be realized by an inexpensive method.
以上に示すように、本実施の形態1によれば、バンプおよび接着層を用いることにより加熱・加圧工程のみで層間接続信頼性の高い電子部品内蔵基板を実現することができるものである。 As described above, according to the first embodiment, by using bumps and an adhesive layer, an electronic component built-in substrate with high interlayer connection reliability can be realized only by a heating / pressurizing process.
(実施の形態2)
以下、本発明に係る実施の形態2について図を用いて説明する。図10は本発明の実施の形態2による電子部品内蔵基板の製造工程断面図である。なお、特に説明しない限りは実施の形態1と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, Embodiment 2 according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a manufacturing process sectional view of the electronic component built-in substrate according to the second embodiment of the present invention. Unless otherwise described, the same structure as that of the first embodiment is given the same number and the description thereof is omitted.
実施の形態2における実施の形態1との主な相違点は、図10(c)および(e)に示すように、バンプ118を第1配線層101および第2配線層104の両方に形成していることである。バンプ118a、118bとしては、Au線によるAuスタッドバンプ、Cu線によるCuスタッドバンプ、Al線によるAlスタッドバンプを用いることができる。Auスタッドバンプは材質が軟らかく、接続安定性が高いため特に好ましい。この時、バンプ118aを形成する第2導電性パターン106およびバンプ118bを形成する第3導電性パターン115の表面は、それぞれバンプ118a、118bとの接続を良好に行うため予め表面にAuめっき膜を形成している。そして、第1配線層101および第2配線層104の両方に形成したバンプ118aおよび118bは、図10(g)に示すようにそれぞれを対向させて重ね合わせた後、図10(h)に示すように、加熱・加圧工程を経てバンプ118aとバンプ118bを直接接触させて押し潰しながら一体化して、電気的接続を行うものである。バンプ118aおよびバンプ118bを用いる利点としては、電子部品105を内蔵するためには電子部品105以上の高さを有するバンプ118が必要となるが、バンプ118aおよびバンプ118bの2つのバンプを用いることで、それぞれのバンプに小さなバンプを用いることが可能となる。内蔵する電子部品105の高さは通常100μm以上あるため、内蔵層に必要なバンプ118の高さは電子部品105の実装高さを考慮すると、少なくとも150μm以上必要であり、図10(h)に示す構造であればバンプ118aおよびバンプ118bの高さはそれぞれ100μm以下のものでも使用可能となる。100μm以下の高さのバンプは非常に形成しやすく、量産性に富んだ製造方法とすることができる。
The main difference between the second embodiment and the first embodiment is that
なお、図10に示す製造方法と同一の方法を用いながら、接着層108に含有されている熱硬化性樹脂量をコントロールすることで、第1空隙103をすべて熱硬化性樹脂107で充填した図1(b)に示す構造と類似の構造を作製することが可能である。
In addition, the figure which filled the 1st space |
また、図10に示している第2配線層104に代えて予め貫通孔117を形成した第2配線層104を使用すれば、図2(a)および(b)に示す電子部品内蔵基板と類似の構造を製造することができる。
Further, if the
(実施の形態3)
以下、本発明に係る実施の形態3について図を用いて説明する。図11は本発明の実施の形態3による電子部品内蔵基板の製造工程断面図である。なお、特に説明しない限りは実施の形態1および実施の形態2と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。
(Embodiment 3)
実施の形態3における実施の形態1および実施の形態2との主な相違点は、図11(b)に示すように、第1配線層101上の第2配線パターン106上にバンプ118aとしてめっき膜によるめっきバンプを形成し、図11(e)で形成したスタッドバンプからなるバンプ118bと、図11(g)に示すようにそれぞれを対向させて重ね合わせた後、図11(h)に示すように、加熱・加圧工程を経て直接接触して電気的接続を行うものである。めっきバンプを用いることで実施の形態2と同様の効果を得ることができるものであるが、更なる利点として、軟らかいスタッドバンプ同士の接続の場合に起きる、バンプが押し潰される際に垂直方向から逸れて倒れることによる接続不良を防止することが可能となる。この場合、めっきバンプが加熱・加圧工程で柱の役割を果たしバンプの倒れを防止するものである。更にこの場合、金属めっき膜からなるめっきバンプは、金属線を用いたスタッドバンプより容易に直径を大きくすることができる。直径を大きくすることで、より確実に加熱・加圧工程での柱の役割を果たすことが可能になると共に、図11(g)に示すようなそれぞれのバンプ118a、118bを重ね合わせる際に、位置精度を緩和することができるものであり、量産性に富んだ製造方法とすることができる。なお、めっきバンプの表面はAuめっき膜を形成することや、表面を粗化することでスタッドバンプとの電気的接続を安定化することが可能となる。
The main difference between the first embodiment and the second embodiment in the third embodiment is that plating is performed as
また、図11では、第1配線層101側にバンプ118aとしてめっきバンプを形成し、第2配線層104側にバンプ118bとしてスタッドバンプを形成した構造としているが、第1配線層101側にスタッドバンプを形成し、第2配線層104側にめっきバンプを形成した構造としても良い。
In FIG. 11, the structure is such that plating bumps are formed as
なお、図11に示す製造方法と同一の方法を用いながら、接着層108に含有されている熱硬化性樹脂量をコントロールすることで、第1空隙103をすべて熱硬化性樹脂107で充填した図1(b)に示す構造と類似の構造を作製することが可能である。
In addition, the figure which filled the 1st space |
また、図11に示している第2配線層104に代えて予め貫通孔117を形成した第2配線層104を使用すれば、図2(a)および(b)に示す電子部品内蔵基板と類似の構造を製造することができる。
If the
(実施の形態4)
以下、本発明に係る実施の形態4について図を用いて説明する。図12は本発明の実施の形態4による電子部品内蔵基板の製造工程断面図である。なお、特に説明しない限りは上述した実施の形態と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。
(Embodiment 4)
Embodiment 4 according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 12 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the electronic component built-in substrate according to the fourth embodiment of the present invention. Unless otherwise specified, the same structure as that of the above-described embodiment is given the same number and the description thereof is omitted.
実施の形態4における実施の形態1および実施の形態2および実施の形態3との主な相違点は、図12(c)に示すように、第2配線層104上の第3配線パターン115上にバンプ130としてめっき膜によるめっきバンプを形成し、図12(d)に示すように、バンプ130上にスタッドバンプからなるバンプ118を形成する。その後、図12(f)に示すように、第1配線層101、接着層108、第2配線層104をバンプ118が第1配線層101と第2配線層104に挟まれるようにそれぞれを重ね合わせた後、図12(g)に示すように、加熱・加圧工程を経てバンプ118を押し潰しながら第1配線層101、接着層108、第2配線層104を一体化して、第1配線層101と第2配線層104間の電気的接続を行うものである。上述した構造により、実施の形態2および実施の形態3と同様の効果を得ることができるものであるが、更なる利点として、バンプ130とバンプ118との位置精度を完全に合わせることができるため、積層時のバンプズレによる導通不良を防止することが可能となる。
The main difference between the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment in the fourth embodiment is that the
また、図12では、第1配線層102側にバンプ130およびバンプ118を形成した構造としているが、第1配線層101側に形成した構造としても良い。
In FIG. 12, the
なお、図12に示す製造方法と同一の方法を用いながら、接着層108に含有されている熱硬化性樹脂量をコントロールすることで、第1空隙103をすべて熱硬化性樹脂107で充填した図1(b)に示す構造と類似の構造を作製することが可能である。
In addition, the figure which filled the 1st space |
また、図12に示している第2配線層104に代えて予め貫通孔117を形成した第2配線層104を使用すれば、図2(a)および(b)に示す電子部品内蔵基板と類似の構造を製造することができる。
If the
(実施の形態5)
以下、本発明に係る実施の形態5について図を用いて説明する。図13は本発明の実施の形態5による電子部品内蔵基板の製造工程断面図である。なお、特に説明しない限りは上述した実施の形態と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。
(Embodiment 5)
Embodiment 5 according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 13 is a cross-sectional view of a manufacturing process for an electronic component built-in substrate according to Embodiment 5 of the present invention. Unless otherwise specified, the same structure as that of the above-described embodiment is denoted by the same reference numeral and description thereof is omitted.
実施の形態5における実施の形態1との主な相違点は、実施の形態1では接着層に、後に第1配線層101および第2配線層104と重ね合わせた際に電子部品105とバンプ118に対応する位置に電子部品105より大きな空間である第1空隙103およびバンプ118と略同等以上の空間である第2空隙135を形成しているものであるが、第1空隙103を第2空隙135まで拡大して一体化した空隙103aを形成していることである。このように1つの空隙103aとすることにより、空隙103aの加工を容易に行うことができるとともに、電子部品105と空隙103aの内壁との距離が広がり、また電子部品105と空隙103aの内壁との間にバンプ118が存在するため、加熱・加圧時に接着層108からの圧力が直接電子部品105に掛かることを防止することができ、電子部品105の接続信頼性を安定化することが可能となる。なお、図13(c)には第2配線層104へバンプ118を形成する構造を記載しているが、バンプ118を第1配線層101上の第2導電性パターン106側に形成しても良い。また、実施の形態2〜4に示すようなバンプ構造を採用することも可能である。ただし、実施の形態5に関しては、図13(f)に示すように、加熱・加圧工程後には、空隙103a内を熱硬化性樹脂107で完全に充填していることが重要である。空隙103aに熱硬化性樹脂107が充填されていない場合には、バンプ118の周囲に熱硬化性樹脂が存在しないことになるため、バンプ118と第1配線層101または第2配線層104との接続が不安定になるからである。
The main difference of the fifth embodiment from the first embodiment is that in the first embodiment, when the
なお、図13に示している第2配線層104に代えて予め貫通孔117を形成した第2配線層104を使用すれば、図2(b)に示す電子部品内蔵基板を製造することができる。ただし、この場合においても空隙103aには熱硬化性樹脂107を完全に充填しておくことが重要である。
If the
(実施の形態6)
以下、本発明に係る実施の形態6について図を用いて説明する。図14は本発明の実施の形態6による電子部品内蔵基板の製造工程断面図である。なお、特に説明しない限りは上述した実施の形態と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。
(Embodiment 6)
Embodiment 6 according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 14 is a cross-sectional view of a manufacturing process of an electronic component built-in substrate according to Embodiment 6 of the present invention. Unless otherwise specified, the same structure as that of the above-described embodiment is given the same number and the description thereof is omitted.
実施の形態6は、実施の形態2および実施の形態3と類似の構造をとる。実施の形態6においては、図14(g)に示すように、接着層108の内層に異方性導電フィルム138を配置し、図14(h)に示すように、第1配線層101および第2配線層104の両方に形成したスタッドバンプおよび/またはめっきバンプからなるバンプ118a、118bで加熱・加圧工程により異方性導電フィルム138を挟み込み電気的に接続する構造としたものである。異方性導電フィルム138とは、微細な導電ボールを熱硬化性樹脂中に分散してフィルム状に加工したもので、フィルムそのものは絶縁性であるが、この異方性導電フィルム138を1対の電極で挟んで押し潰すと、導電ボールが1対の電極に接触して両電極間を導通させると同時に、両電極を固着することができるものである。異方性導電フィルム138に使用される導電ボールは、Au、Ag、Cu、Niなどの単一或いは合金からなる金属ボールや、Au、Ag、Cu、Niなどの金属めっき膜で表面をコートした樹脂ボールなどが用いられる。なお、使用する導電ボールは上述した材料に限定されるものではなく、1対の電極間に挟まれて両電極間を導通させる特徴を有するものであるなら如何なる材料であっても構わない。熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂などを用いることができる。ただし、上述した材料にかかわらず、熱硬化性樹脂であるなら様々な材料を使用することができる。
The sixth embodiment has a structure similar to that of the second and third embodiments. In the sixth embodiment, as shown in FIG. 14G, the anisotropic
異方性導電フィルム138を使用することにより、バンプ118a、118bがそれぞれ個々に異方性導電フィルム138と接触するため、熱硬化性樹脂との接着力を得ることができ電気的導通を安定化することができるものである。
By using the anisotropic
なお、図14に示す製造方法と同一の方法を用いながら、接着層108に含有されている熱硬化性樹脂量をコントロールすることで、第1空隙103をすべて熱硬化性樹脂107で充填した図1(b)に示す構造と類似の構造を作製することが可能である。
In addition, the figure which filled the 1st space |
また、図14に示している第2配線層104に代えて予め貫通孔117を形成した第2配線層104を使用すれば、図2(a)および(b)に示す電子部品内蔵基板と類似の構造を製造することができる。
Further, if the
(実施の形態7)
以下、本発明に係る実施の形態7について図を用いて説明する。図3、図4は本発明の実施の形態7による電子部品内蔵基板の断面図、図15は本発明の実施の形態7による電子部品内蔵基板の製造工程断面図である。なお、特に説明しない限りは上述した実施の形態と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。
(Embodiment 7)
Embodiment 7 according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 3 and 4 are sectional views of the electronic component built-in substrate according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a manufacturing process sectional view of the electronic component built-in substrate according to the seventh embodiment of the present invention. Unless otherwise specified, the same structure as that of the above-described embodiment is given the same number and the description thereof is omitted.
本実施の形態7は、実施の形態1に示す電子部品内蔵基板構造に対して、図3(a)に示すように、接着層108内に第3配線層114を配置した構造としている。接着層108内に第3配線層114を配置する方法としては、図15(c)に示すように、電子部品105のサイズより大きな空間131を形成した第3配線層114を用い、接着層108を2セット用意し、図15(f)に示すように、第3配線層114の上下に接着層108を配置して、第1配線層101と第2配線層104との間に挟んで加熱・加圧して一体化するものである。第1配線層101と第3配線層114とを繋ぐバンプ118cと第2配線層104と第3配線層114とを繋ぐバンプ118dは、図15においては第3配線層114上にバンプ118cを形成し、第2配線層104上にバンプ118dを形成しているが、その他に、第1配線層101上にバンプ118cを形成し、第3配線層114上にバンプ118dを形成する組み合わせ、および第3配線層114上にバンプ118cを形成し、第2配線層104上にバンプ118dを形成する組み合わせを用いても良い。なお、バンプ118cおよび118dとしては、Au線によるAuスタッドバンプ、Cu線によるCuスタッドバンプ、Al線によるAlスタッドバンプを用いることができる。Auスタッドバンプは材質が軟らかく、接続安定性が高いため特に好ましい。
In the seventh embodiment, the
第3配線層114を用いることで、内蔵する電子部品105の高さに関係なく、バンプ118cおよび118dに微小なスタッドバンプを用いることが可能となる。これは、内蔵する電子部品105の高さが大きくなっても、第3配線層114の厚みを制御することで、バンプ118cおよび118dには常に製造しやすい高さ50μm程度の微小なスタッドバンプが採用できるからである。また、バンプ同士の接続に対して、バンプ118cおよび118dをそれぞれ第1配線層101、第2配線層104、第3配線層114で挟むことが可能となるため、確実にバンプ118cおよび118dを潰しながら接続させることができるため、電気的導通を安定化させ、接続信頼性の高い電子部品内蔵基板とすることができるものである。
By using the
なお、上述した実施の形態と同様に、図15に示す製造方法と同一の方法を用いながら、接着層108に含有されている熱硬化性樹脂量をコントロールすることで、第1空隙103をすべて熱硬化性樹脂107で充填した図3(b)に示す構造を作製することが可能である。
Similar to the above-described embodiment, all the
また、図15に示している第2配線層104に代えて予め貫通孔117を形成した第2配線層104を使用すれば、図4(a)および(b)に示す電子部品内蔵基板を製造することができる。
If the
(実施の形態8)
以下、本発明に係る実施の形態8について図を用いて説明する。図5、図6、図7、図8は本発明の電子部品内蔵基板の断面図、図16は本発明の実施の形態8による電子部品内蔵基板の製造工程断面図である。なお、特に説明しない限りは上述した実施の形態と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。
(Embodiment 8)
Embodiment 8 according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 5, FIG. 6, FIG. 7 and FIG. 8 are sectional views of the electronic component built-in substrate of the present invention, and FIG. 16 is a sectional view of the manufacturing process of the electronic component built-in substrate according to the eighth embodiment of the present invention. Unless otherwise specified, the same structure as that of the above-described embodiment is denoted by the same reference numeral and description thereof is omitted.
本実施の形態8は、図5〜8に示すように、電子部品105と第2の電子部品119を内蔵している電子部品内蔵基板である。第2の電子部品119は、第1配線層101および第2配線層104の何れかに実装されているが、電子部品105と第2の電子部品119が積層方向に対して重ならないように配置することが重要である。特に電子部品105と第2電子部品119をそれぞれ第1配線層101と第2配線層104に分離して実装することは特に好ましく、半導体ICからなる電子部品105とLCR等のチップ部品からなる第2電子部品119のように異種部品を内蔵する場合においては、それぞれ実装方式が異なるため、実装する層を分けることで量産性に富んだ電子部品内蔵基板を製造することが可能となる。また、電気的特性を分離したい場合においても、実装する層を分けることは非常に有効な手段となる。
As shown in FIGS. 5 to 8, the eighth embodiment is an electronic component built-in substrate in which an
なお、上述した実施の形態と組み合わせることで様々な構造においても第2電子部品119を内蔵することが可能となるものである。
Note that the second
(実施の形態9)
以下、本発明に係る実施の形態9について図を用いて説明する。図17は本発明の電子部品内蔵基板を用いた電子機器の断面図である。なお、特に説明しない限りは上述した実施の形態と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。
(Embodiment 9)
Embodiment 9 according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 17 is a cross-sectional view of an electronic apparatus using the electronic component built-in substrate of the present invention. Unless otherwise specified, the same structure as that of the above-described embodiment is given the same number and the description thereof is omitted.
本実施の形態9では、図17に示すように、上述した実施の形態で作製した電子部品内蔵基板を使用し、その表面にはんだを用いて電子部品140a、140bおよび金属ケース141を実装することにより、電子機器を作製している。電子機器としては、図17(a)に示すように、電子部品内蔵基板の第1配線層101の裏面側に電子部品140a、140bを実装する構造、図17(b)に示すように、第2配線層104上に電子部品140a、140bを実装する構造のどちらも実施可能である。電子部品内蔵基板として、特に薄型基板を求める場合には図17(a)に示す構造が適しており、内蔵している電子部品105と表層に実装している電子部品140a、140bとの電気的な干渉を防ぐ場合には図17(b)に示す構造が適している。なお、本実施の形態9で使用する電子部品内蔵基板は、上述した実施の形態で作製した電子部品内蔵基板の何れも使用可能である。本実施の形態9により、電子部品内蔵基板を使用しない場合と比べて受電子機器を小型化することが可能となる。
In the ninth embodiment, as shown in FIG. 17, the electronic component built-in substrate manufactured in the above-described embodiment is used, and the
本発明における電子部品内蔵基板とこれを用いた電子機器、およびその製造方法は、半導体ベアチップICを基板内に内蔵した電子部品内蔵基板を簡易な工程で作製することができ、更に電子部品内蔵基板における電子部品の接続信頼性を向上させることができるので、例えば、超小型の3次元実装モジュールの製造に利用できる。 The electronic component built-in substrate according to the present invention, the electronic device using the same, and the method for manufacturing the same can produce the electronic component built-in substrate in which the semiconductor bare chip IC is built in the substrate in a simple process. Since the connection reliability of electronic components can be improved, it can be used, for example, in the manufacture of an ultra-small three-dimensional mounting module.
101 第1配線層
102 第1導電性パターン
103 第1空隙
104 第2配線層
105 電子部品
106 第2導電性パターン
107 熱硬化性樹脂
108 接着層
110 バンプ
111 実装補助材
113 インナービア
115 第3導電性パターン
116 第4導電性パターン
118 バンプ
DESCRIPTION OF
Claims (25)
この第1配線層の上面に実装された電子部品と、
前記第1配線層の上にバンプを介して前記第1配線層に電気的に接続された第2配線層と、
前記第1配線層と前記第2配線層との間に配置されて前記バンプによって貫通された接着層とを備え、
前記接着層は、繊維材料とこの繊維材料に含められた絶縁性樹脂からなり、
前記繊維材料は、前記電子部品のサイズより大きな第1空隙を有し、この第1空隙に前記電子部品が配置された電子部品内蔵基板。 A first wiring layer;
An electronic component mounted on the upper surface of the first wiring layer;
A second wiring layer electrically connected to the first wiring layer via a bump on the first wiring layer;
An adhesive layer disposed between the first wiring layer and the second wiring layer and penetrated by the bump;
The adhesive layer is made of a fiber material and an insulating resin included in the fiber material,
The fiber material has a first gap larger than the size of the electronic component, and the electronic component-embedded substrate in which the electronic component is disposed in the first gap.
前記第1配線層と前記第3配線層とはバンプを介して電気的に接続され、前記第2配線層と前記第3配線層とはバンプを介して電気的に接続された請求項1に記載の電子部品内蔵基板。 The adhesive layer has a third wiring layer as an inner layer of the adhesive layer,
The first wiring layer and the third wiring layer are electrically connected via bumps, and the second wiring layer and the third wiring layer are electrically connected via bumps. The electronic component built-in substrate described.
この電子部品内蔵基板に接続された表示装置とが搭載された電子機器。 The electronic component built-in substrate according to any one of claims 1 to 7,
An electronic device on which a display device connected to the electronic component built-in substrate is mounted.
前記第1配線層および/または第2配線層上にバンプを形成する工程と、
繊維材料とこの繊維材料に含められた絶縁性樹脂からなり前記電子部品の実装エリアより大きな第1空隙と前記バンプの形成エリアより大きな第2空隙を設けた接着層を準備する工程と、
前記第1配線層上の所望の位置に前記接着層と前記第2配線層を前記バンプが前記第1配線層と前記第2配線層の内側になるように順に重ね合わせる工程と、
前記第1配線層と前記接着層と前記第2配線層とを加熱しながら加圧して一体化すると共に前記第1配線層と前記第2配線層とを前記バンプを介して電気的に接続する工程とを備えた電子部品内蔵基板の製造方法。 Mounting an electronic component on the first wiring layer;
Forming bumps on the first wiring layer and / or the second wiring layer;
Preparing an adhesive layer comprising a fiber material and an insulating resin included in the fiber material and having a first gap larger than the mounting area of the electronic component and a second gap larger than the bump formation area;
Stacking the adhesive layer and the second wiring layer at desired positions on the first wiring layer in order so that the bumps are inside the first wiring layer and the second wiring layer;
The first wiring layer, the adhesive layer, and the second wiring layer are pressed and integrated while being heated, and the first wiring layer and the second wiring layer are electrically connected through the bumps. A method of manufacturing an electronic component built-in substrate comprising the steps.
前記第1配線層および/または前記電子部品の実装エリアより大きな空間を有する第3配線層上に第1バンプを形成する工程と、
第2配線層および/または前記第3配線層上に第2バンプを形成する工程と、
繊維材料とこの繊維材料に含められた絶縁性樹脂からなり前記電子部品の実装エリアより大きな第1空隙と前記第1バンプまたは前記第2バンプの形成エリアより大きな第2空隙を設けた第1接着層および第2接着層を準備する工程と、
前記電子部品実装後の前記第1配線層上の所望の位置に前記第1接着層と前記第3配線層と前記第2接着層と前記第2配線層を前記第1バンプが前記第1配線層と前記第3配線層の内側になり前記第2バンプが前記第3配線層と前記第2配線層の内側になるように順に重ね合わせる工程と、
前記第1配線層と前記第1接着層と前記第3配線層と前記第2接着層と前記第2配線層とを加熱しながら加圧して一体化すると共に前記第1配線層と前記第3配線層と前記第2配線層とを前記第1バンプおよび前記第2バンプを介して電気的に接続する工程とを備えた電子部品内蔵基板の製造方法。 Mounting an electronic component on the first wiring layer;
Forming a first bump on a third wiring layer having a space larger than a mounting area of the first wiring layer and / or the electronic component;
Forming a second bump on the second wiring layer and / or the third wiring layer;
A first adhesive comprising a fiber material and an insulating resin included in the fiber material and having a first gap larger than the mounting area of the electronic component and a second gap larger than the formation area of the first bump or the second bump. Preparing a layer and a second adhesive layer;
The first adhesive layer, the third wiring layer, the second adhesive layer, and the second wiring layer are placed at desired positions on the first wiring layer after the electronic component is mounted. Stacking in order such that the second bump is inside the third wiring layer and the third wiring layer, and the second bump is inside the third wiring layer and the second wiring layer;
The first wiring layer, the first adhesive layer, the third wiring layer, the second adhesive layer, and the second wiring layer are pressed and integrated while being heated, and the first wiring layer and the third wiring layer are integrated. A method of manufacturing an electronic component built-in substrate, comprising: electrically connecting a wiring layer and the second wiring layer via the first bump and the second bump.
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---|---|---|---|
JP2007107937A JP2008270324A (en) | 2007-04-17 | 2007-04-17 | Electronic part built-in substrate and electronic device using same, and its manufacturing method |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010095210A1 (en) * | 2009-02-17 | 2010-08-26 | 株式会社村田製作所 | Method for manufacturing module with built-in component |
US9508639B2 (en) | 2014-08-06 | 2016-11-29 | Rohm Co., Ltd. | Package-in-substrate, semiconductor device and module |
-
2007
- 2007-04-17 JP JP2007107937A patent/JP2008270324A/en active Pending
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WO2010095210A1 (en) * | 2009-02-17 | 2010-08-26 | 株式会社村田製作所 | Method for manufacturing module with built-in component |
US9508639B2 (en) | 2014-08-06 | 2016-11-29 | Rohm Co., Ltd. | Package-in-substrate, semiconductor device and module |
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