JP2009081423A - 電子部品内蔵型多層基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤を不要にして、配置される電子部品の取付け高さの均一化を図る。
【解決手段】電子部品２０５を収容可能な複数の孔部２０２が形成されたコア２０１と、該コアの下面に形成された下部絶縁樹脂層２０４と、該コアの上面に形成された上部絶縁樹脂層２０６と、前記下部絶縁樹脂層あるいは上部絶縁樹脂層の外層に選択的に形成された配線層と、前記孔部に収容された電子部品と、を有する電子部品内蔵型多層基板において、前記下部および上部絶縁樹脂層ともに、加熱により粘着性を有するように変化し、更に高い温度に加熱することにより塑性変形が小さくなる樹脂と、前記電子部品もしくは前記コアの導電体と前記配線層との絶縁を確保する厚みで当初から塑性変形の小さい絶縁樹脂層と、の組み合せ構造としたことにより、特別な接着剤を用いることなく前記孔部内に該電子部品を接着固定し、封止する構成の電子部品内蔵型多層基板である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品内蔵型多層基板およびその製造方法に関し、特に、電子部品収容部を形成した金属または有機材料のコアを絶縁樹脂層で封止する構造を有する電子部品内蔵型多層基板およびその製造方法に関する。

この種の構造を有する電子部品内蔵型多層基板は、携帯機器の多様化により例えば、携帯電話、携帯型電子辞書、個人向け携帯型情報機器（ＰＤＡともいう）、デジタルカメラ（ＤＳＣともいう）など多種多様の用途向けの機能モジュール、半導体パッケージ、マザーボードとして使用されるようになってきた。具体的には次のような商品がある。（Ａ）部品内蔵型モジュール基板：無線モジュール、電源モジュール、カメラモジュール（Ｂ）部品内蔵型半導体パッケージ基板：デカップリング用コンデンサ内蔵基板（Ｃ）部品内蔵型の小型・薄型のマザーボード このような電子部品内蔵型多層基板は、電子回路の規模に合わせ種々の方法が採用される。特に、この種の基板は、ビルトアップ工法により必要に応じた階層で設計され、コンデンサ、抵抗、インダクタ等のチップ型受動部品や半導体モジュール等の能動部品などを、内蔵部品と外付け部品とに選択して設計される。電子部品内蔵型多層基板は、高密度かつ高精度の実装を実現する手法として、種々の工法で様々な構成のもが採用されている。最近では、更に薄型化された電子部品内蔵型多層基板が望まれている。

このような要望に応えるための従来技術としては、たとえば、下記の特許文献１および特許文献２に記載されたものが知られている。

特許文献１には従来技術に係る多層基板の構造を示す電子部品内蔵型多層基板が示されている。この多層基板は、コアとなる絶縁性基板上に導体パターンが形成されている。この導体パターン上に能動部品を搭載させる。搭載された能動部品の高さに合わせたダム形成材を貼り合せる。このダム形成材により電子部品を収容するキャビティとする。このキャビティ内部に電子部品を取り囲むように絶縁性樹脂を充填させたものである。更に必要に応じ同様の方法で、電子部品を収容しつつビルトアップしていく構造とその製造方法が提案されている。

一方、特許文献１で提案された電子部品を搭載する多層基板とダム形成材とで構成する構造よりも、更に薄型化の要求が高まっている。そこで、特許文献１においてコアとした絶縁性基板を薄い樹脂層に変えて、電子部品を収納する貫通した孔部が形成された基体をコアとする多層基板が提案されている。このような多層基板が特許文献２に示されているので、詳細に説明をする。

特許文献２に係る多層基板は、貫通する孔部が設けられているコアを有しており、このコアの一方の面に絶縁樹脂層を形成したシートが貼りあわされており、貫通孔の一方の開口がふさがれてキャビティを構成する孔部が形成され、孔部には電子部品が配設され、絶縁樹脂層上に接着材で固着されている。電子部品の周囲は絶縁性樹脂が充填されている。そして、絶縁樹脂層を形成した外層面に、配線パターンを備える配線層が形成されている。

図７および図８は、特許文献２における電子部品内蔵型多層基板の製造工程の一部を示す図である。まず、図７（ａ）に示すように、貫通孔状の部品収容部１００が形成された金属コア１０１の一方の面側に、銅箔１０２に貼り合せられた「Ｂステージ樹脂」と呼ばれる半硬化状態の樹脂シート１０３を接着する。樹脂シート１０３は絶縁性の素材からなり、したがって、この樹脂シート１０３は絶縁樹脂層を形成する。

次に、図７（ｂ）に示すように、部品収容部１００の内部に液状接着剤１０４をディスペンサで適当量供給した後、図７（ｃ）に示すように、部品収容部１００の内部に電子部品１０５、たとえば、受動部品や能動部品などの電子部品を入れ、液状接着剤１０４を固化させて電子部品１０５を固定する。次に、図８（ａ）に示すように、部品収容部１００内の電子部品１０５および固化した液状接着材１０４を覆うように、銅箔１０６に貼り合せられた半硬化状態の樹脂シート１０７を図８（ｂ）に示すように、加熱しながら部品収容部１００に充填する。この樹脂シート１０７は、絶縁樹脂層を形成する。なお、樹脂シート１０７は電子部品に熱膨張による熱応力が加わらないよう線膨張係数を下げるため、絶縁性の無機材料からなるフィラーが含まれている。

特開２００３−０３１９５４号公報 特開２００５−３１１２４９号公報

しかしながら、前記の従来技術にあっては、以下の問題点がある。 第一に、金属コア１０１や電子部品１０５と後に形成される配線層との間の絶縁を確保するため、絶縁樹脂層１０３および絶縁樹脂層１０７は所定の膜厚が必要であるが、絶縁樹脂層を形成する樹脂シート１０３や樹脂シート１０７が半硬化状態であると、その変形により厚みバラツキが生じるという問題がある。このため、絶縁を確保するための膜厚を得ることが困難である。さらに基板の薄型化にも困難をともなう。 第二に、樹脂シート１０７は線膨張係数を下げるためにフィラーを含有しているが、フィラーの量が多くなると、銅箔１０６を除去した後に樹脂層１０７上に形成される配線導体との密着力が低下しないようにフィラー量を多くすることができないという困難さをともなう。 第三に、部品収納部１００に液状接着剤１０４を必要量だけ供給して電子部品１０５を接着していたため、液状接着剤１０４の供給量に応じて電子部品１０５の高さにバラツキが生じる。たとえば供給量が多すぎた場合、余分な液状接着剤１０４によって電子部品１０５が持ち上げられてしまい、それだけ電子部品１０５の高さが高くなってしまうという調整の困難性があり精密な管理を要し、コストアップの一因になっている。 第四に、液状接着剤１０４を多数の部品収容部１００にディスペンサなどで適当量供給する作業は、人為的であれ機械的であれ１対１の制御で供給する必要があり、コストアップの一因になっている。

そこで、本発明の目的は、絶縁樹脂層の厚みバラツキを低減して絶縁性を確保するとともに、部品収容部に充填される絶縁樹脂層の線膨張係数の低減と絶縁樹脂層上に形成される配線導体との密着力を確保できる電子部品内蔵型多層基板およびその製造方法を提供することにある。 また、部品収容部ごとに接着剤を供給する作業をなくし、部品収容部に収納した電子部品の接着剤の供給バラツキによる取付け高さの変動を抑えることができる電子部品内蔵型多層基板およびその製造方法を提供することにある。

第１の解決手段の発明は、金属または有機材料で形成されかつ電子部品を収容可能な複数の孔部が形成されたコアと、該コアの下面に形成された下部絶縁樹脂層と、該コアの上面に形成された上部絶縁樹脂層と、前記下部絶縁樹脂層あるいは上部絶縁樹脂層の外層に選択的に形成された配線層と、前記孔部に収容された電子部品と、を有する電子部品内蔵型多層基板において、前記下部絶縁樹脂層は第１の絶縁樹脂層と第２の絶縁樹脂層とで形成されており、前記第２の絶縁樹脂層は、加熱により粘着性を有しるように変化し、更に高い温度に加熱することにより塑性変形が小さくなる状態になる樹脂であり、前記コアの下面に前記第２の絶縁樹脂層が接着形成され、該第２の絶縁樹脂層の下面に前記電子部品もしくは前記コアの導電体と選択的に配設される前記配線層との絶縁を確保する厚みの塑性変形の小さい前記第１の絶縁樹脂層が形成されており、前記電子部品は前記孔部内の前記第２の絶縁樹脂層に該電子部品の下面の少なくとも一部が接着固定されている構成の電子部品内蔵型多層基板である。 この第１の解決手段の発明によれば、使用する際に接着性を有する状態から固定化させ塑性変形の小さい状態になる絶縁樹脂層と流動性のない塑性変形の小さい絶縁抵抗を確保する絶縁樹脂層とに分けた構造にしたので、製造過程における要求矛盾を解決させることが可能なものとなる。また、厚みバラツキが少ない下部絶縁樹脂層とすることが可能であり、設計的な見地から下部絶縁樹脂層の厚みを薄く抑えることが可能である。

第２の解決手段の発明は、金属または有機材料で形成されかつ電子部品を収容可能な複数の孔部が形成されたコアと、該コアの下面に形成された下部絶縁樹脂層と、該コアの上面に形成された上部絶縁樹脂層と、前記下部絶縁樹脂層あるいは上部絶縁樹脂層の外層に選択的に形成された配線層と、前記孔部に収容された電子部品と、を有する電子部品内蔵型多層基板において、前記上部絶縁樹脂層は第３の絶縁樹脂層と第４の絶縁樹脂層とで形成されており、前記第４の絶縁樹脂層は、前記第３の絶縁樹脂層よりもフィラーの含有量が多く、前記コアの孔部内の電子部品を取り囲み、封止するように充填されており、該第４の絶縁樹脂層の上面に前記電子部品もしくはコアの導電体と選択的に配設される前記配線層との絶縁を確保する厚みの塑性変形の小さい前記第３の絶縁樹脂層が形成されている構成の電子部品内蔵型多層基板である。 この第２の解決手段の発明によれば、使用する際に電子部品の封止を確実にする接着性を有する状態から固定化させる絶縁樹脂層と流動性のない絶縁抵抗を確保する絶縁樹脂層とに分けて構成できる構造を採用したので、製造過程における要求矛盾を解決させることが可能なものとなる。機能わけされたフィラーの含有量の多い第４の絶縁樹脂層としたことにより、線膨張係数を低く抑えることが可能となり、環境変化に耐える信頼性の高い構成が可能となる。また、フィラーの含有量の少ない第３の絶縁樹脂層としたことにより、絶縁性を保つ厚みを確保可能とし、絶縁樹脂層上に形成される配線導体との密着性を良好に保つことが可能である。上部絶縁樹脂層の厚みバラツキを抑制可能になり、設計上の観点から薄くすることが可能である。

第３の解決手段の発明は、金属または有機材料で形成されかつ電子部品を収容可能な複数の孔部が形成されたコアと、該コアの下面に形成された下部絶縁樹脂層と、該コアの上面に形成された上部絶縁樹脂層と、前記下部絶縁樹脂層あるいは上部絶縁樹脂層の外層に選択的に形成された配線層と、前記孔部に収容された電子部品と、を有する電子部品内蔵型多層基板において、前記下部絶縁樹脂層は第１の絶縁樹脂層と第２の絶縁樹脂層とで形成されており、前記コアの下面に前記第２の絶縁樹脂層が接着形成され、該第２の絶縁樹脂層の下面に前記電子部品もしくはコアの導電体と選択的に配置される前記配線層との絶縁を確保する厚みの塑性変形の小さい前記第１の絶縁樹脂層が形成されており、前記電子部品は前記孔部内の前記第２の絶縁樹脂層に該電子部品の下面の少なくとも一部が接着固定されており、前記上部絶縁樹脂層は第３の絶縁樹脂層と第４の絶縁樹脂層とで形成されており、前記第４の絶縁樹脂層は、前記第３の絶縁樹脂層よりもフィラーの含有量が多く、前記コアの孔部内の電子部品を取り囲み、封止するように充填されており、該第４の絶縁樹脂層の上面に前記配線層と前記電子部品との絶縁を確保する厚みの塑性変形の小さい前記第３の絶縁樹脂層が形成されている構成の電子部品内蔵型多層基板。 この第３の解決手段の発明によれば、上記第１の解決手段もしくは第２の解決手段と同様の効果が得られることはもちろんであるが、製造する際に接着性を有する状態から固定化させる絶縁樹脂層と製造する際に電子部品の封止を確実にする接着性を有する状態から固定化させる絶縁樹脂層との組み合わせ構成とすることにより、コアの孔部内に電子部品を固定するための接着剤を用いる必要がなく、電子部品の収納高さの制御を設計どおりに均一化することが可能となる。

第４の解決手段の発明は、前記下部絶縁樹脂層は銅箔の上面に所定厚みで塑性変形の小さい絶縁用の第１の絶縁樹脂層が形成され、該第１の絶縁樹脂層の上面に第２の絶縁樹脂層として所定の厚みで未硬
化もしくは半硬化状態の熱硬化性樹脂が形成された構成のものを使用した第１または第３の技術的解決手段に記載の電子部品内蔵型多層基板である。 第５の解決手段の発明は、前記上部絶縁樹脂層は銅箔の上面に一定厚みで塑性変形の小さい絶縁用の第３の絶縁樹脂層が形成され、該第３の絶縁樹脂層の上面に第４の絶縁樹脂層用の一定厚みで未硬化もしくは半硬化状態の熱硬化性樹脂が形成された構成のものを使用した第２または第３の技術的解決手段の電子部品内蔵型多層基板である。 第６の解決手段の発明は、前記コアと前記第１の絶縁樹脂層との間の前記第２の絶縁樹脂層の層厚は１０μｍ以下である第１、第３もしくは第４の技術的解決手段に記載の電子部品内蔵型多層基板である。 第７の解決手段の発明は、前記コアと前記第３の絶縁樹脂層との間の前記第４の絶縁樹脂層の層厚は１０μｍ以下である第２、第３もしくは第５の技術的解決手段に記載の電子部品内蔵型多層基板である。

第８の解決手段の発明は、電子部品収容用の複数の孔部が形成された金属または有機材料で形成されたコアを準備する第１の工程と、下部絶縁樹脂層を準備する第２の工程と、前記コアの下面に、前記下部絶縁樹脂層の表面を接着させる第３の工程と、前記コアの孔部に電子部品を収容し、前記下部絶縁樹脂層上に該電子部品を固定する第４の工程と、上部絶縁樹脂層を準備する第５の工程と、前記上部絶縁樹脂層の一部を前記電子部品の周囲を取り囲み前記コアの孔部を埋めるように充填する第６の工程と、を含む電子部品内蔵型多層基板の製造方法において、前記第２の工程は、塑性変形の小さい第１の絶縁樹脂層と、該第１の絶縁樹脂層上に形成された未硬化もしくは半硬化性の第２の絶縁樹脂層と、を有する前記下部絶縁樹脂層を準備する工程であり、前記第４の工程は、前記電子部品を収納し、少なくとも前記第２の絶縁樹脂層を加熱して前記第２の絶縁樹脂層に前記電子部品の少なくとも下面を接着した後、更に加熱して前記第２の絶縁樹脂層を熱硬化させ前記電子部品を固定する工程であることを含む構成の電子部品内蔵型多層基板の製造方法である。 この第８の解決手段の発明によれば、未硬化もしくは半硬化状態の絶縁性樹脂を採用し、第３の工程でコアの下面に第２の絶縁樹脂層を加熱しながら接着させた後、第２の絶縁樹脂層の未硬化もしくは半硬化性を維持させた状態で第４の工程で加熱しながら電子部品を第２の絶縁樹脂層に接着させる工程としたことにより、接着剤のディスペンス（供給）作業を省くことができると共に、電子部品の接着固定時に生じる電子部品の高さ位置のバラツキを均一化させる管理を不要にできるなどコストアップの抑制が可能である。

第９の解決手段の発明は、電子部品収容用の複数の孔部が形成された金属または有機材料で形成されたコアを準備する第１の工程と、下部絶縁樹脂層を準備する第２の工程と、前記コアの下面に、前記下部絶縁樹脂層の表面を接着させる第３の工程と、前記コアの孔部に電子部品を収容し、前記下部絶縁樹脂層上に該電子部品を固定する第４の工程と、上部絶縁樹脂層を準備する第５の工程と、前記上部絶縁樹脂層の一部を前記電子部品の周囲を取り囲み前記コアの孔部を埋めるように充填する第６の工程と、を含む電子部品内蔵型多層基板の製造方法において、前記第５の工程は、所定の厚みを有する塑性変形の小さい第３の絶縁樹脂層と、該第３の絶縁樹脂層上に形成された前記第３の絶縁樹脂層よりフィラーの量を多く含む未硬化もしくは半硬化性の第４の絶縁樹脂層と、を有する前記上部絶縁樹脂層を準備する工程であり、前記第６の工程は、前記第４の絶縁樹脂層を加熱して流動性を得ながら前記コアの孔部の前記電子部品の周囲を取り囲むように前記第４の絶縁樹脂層を充填し前記電子部品を封止する工程であることを含む構成の電子部品内蔵型多層基板の製造方法である。 この第９の解決手段の発明によれば、使用する際に未硬化もしくは半硬化性の第４の絶縁樹脂層を加熱し接着性を持つようにさせてから電子部品の周囲を取り囲むようにコアの孔部に充填させるのに、塑性変形の小さい第３の絶縁樹脂層の上部側から熱真空プレスする単純な工程を採用するのみで、上部絶縁樹脂層の外層に選択的に形成される配線層と前記孔部に収容された電子部品もしくはコアの導電体との間の絶縁抵抗を維持する厚みを確保できるので、流動化した第４の絶縁樹脂層の厚みのバラツキを抑え、制御を不要にできるなどコストアップの抑制が可能である。また、設計的な観点から上部絶縁層の厚みを薄くすることが可能になる。

第１０の解決手段の発明は、電子部品収容用の複数の孔部が形成された金属または有機材料で形成されたコアを準備する第１の工程と、下部絶縁樹脂層を準備する第２の工程と、前記コアの下面に、前記下部絶縁樹脂層の表面を接着させる第３の工程と、前記コアの孔部に電子部品を収容し、前記下部絶縁樹脂層上に該電子部品を固定する第４の工程と、上部絶縁樹脂層を準備する第５の工程と、前記上部絶縁樹脂層の一部を前記電子部品の周囲を取り囲み前記コアの孔部を埋めるように充填する第６の工程と、を含む電子部品内蔵型多層基板の製造方法において、前記第２の工程は、塑性変形の小さい第１の絶縁樹脂層と、該第１の絶縁樹脂層上に形成された未硬化もしくは半硬化性の第２の絶縁樹脂層と、を有する前記下部絶縁樹脂層を準備する工程であり、前記第４の工程は、前記電子部品を収納し、少なくとも前記第２の絶縁樹脂層を加熱して前記第２の絶縁樹脂層に前記電子部品の少なくとも下面を接着した後、更に加熱して塑性変形の小さい状態に前記第２の絶縁樹脂層を変化させ前記電子部品を固定する工程であり、前記第５の工程は、所定の厚みを有する塑性変形の小さい第３の絶縁樹脂層と、該第３の絶縁樹脂層上に形成された前記第３の絶縁樹脂層よりフィラーの量を多く含む未硬化もしくは半硬化性の第４の絶縁樹脂層と、を有する前記上部絶縁樹脂層を準備する工程であり、前記第６の工程は、前記第４の絶縁樹脂層を加熱して流動性を得ながら前記コアの孔部の前記電子部品の周囲を取り囲むように前記第４の絶縁樹脂層を充填し前記電子部品を封止する工程であることを含む構成の電子部品内蔵型多層基板の製造方法である。 この第１０の解決手段の発明によれば、上記第８の解決手段と第９の解決手段とを併せ持つ効果が得られる。また、上部絶縁樹脂層および下部絶縁樹脂層の厚みバラツキを抑え、設計の厚みどおりに設定できることにより、コアに対する上部と下部の力学的バランスがとれ、反りの抑制が可能になる。結果的に電子部品内蔵型多層基板の薄型化が可能になる。

第１１の解決手段の発明は、前記下部絶縁樹脂層は銅箔の上面に所定厚みで塑性変形の小さい絶縁用の第１の絶縁樹脂層が形成され、該第１の絶縁樹脂層の上面に第２の絶縁樹脂層として所定の厚みで未硬化もしくは半硬化状態の熱硬化性樹脂が形成された構成のものを使用することを含む構成の第８または第１０の解決手段に記載の電子部品内蔵型多層基板の製造方法である。 この第１１の解決手段の発明によれば、第１の絶縁樹脂層および第２の絶縁樹脂層が一体化した状態で下部絶縁樹脂層を形成する工程とすることができる。この簡略化工程により工程の時間短縮を可能とさせることができる。また、コアと下部絶縁樹脂層との接着と、下部絶縁樹脂層と電子部品の接着を第２の絶縁樹脂層の未硬化もしくは半硬化性を保った状態で利用が可能となり、接着剤を使用しないで電子部品の固定が可能となるため、コストアップの抑制に寄与できる。

第１２の解決手段の発明は、前記上部絶縁樹脂層は銅箔の上面に一定厚みで塑性変形の小さい絶縁用の第３の絶縁樹脂層が形成され、該第３の絶縁樹脂層の上面に第４の絶縁樹脂層用の一定厚みで未硬化もしくは半硬化状態の熱硬化性樹脂が形成された構成のものを使用することを含む構成の第１０または第１１の解決手段に記載の電子部品内蔵型多層基板の製造方法である。
この第１２の解決手段の発明によれば、第３の絶縁樹脂層および第４の絶縁樹脂層が一体化した状態で上部絶縁樹脂層を形成する工程とすることができる。この簡略化工程により熱真空プレス工程の採用が可能となり、工程の時間短縮を可能とさせることができる。

本発明によれば、絶縁樹脂層の厚みバラツキを低減して絶縁性を確保するとともに、部品収容部に充填される絶縁樹脂層の線膨張係数の低減と絶縁樹脂層上に形成される配線導体との密着力を確保できる電子部品内蔵型多層基板およびその製造方法を提供することが可能である。 また、部品収容部ごとに接着剤を供給する作業をなくし、部品収容部に収納した電子部品の接着剤の供給バラツキによる取付け高さの変動を抑えることができる電子部品内蔵型多層基板およびその製造方法を提供することが可能である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る電子部品内蔵型多層基板の構造を示す図である。なお、本実施形態においては、有機材料で形成されたコアを用いた電子部品内蔵型多層基板について説明する。図１において、多層基板２００は、電子部品が収容可能な孔部２０２やスルーホール２０８用の貫通孔２０３が形成されたコア２０１を有しており、該コアの一方の面側に下部絶縁樹脂層２０４が形成され、他方の面側に上部絶縁樹脂層２０６が形成されている。また、孔部２０２の内部に受動部品や能動部品等の電子部品２０５が固定されている。上部絶縁樹脂層２０６の外層および／または下部絶縁樹脂層２０４の外層には、単層または多層の配線層が形成されている。また、電子部品２０５は、ビア２０７を通じて外部の回路と接続されている。

下部絶縁樹脂層２０４は、第１の絶縁樹脂層２０４ａと、第２の絶縁樹脂層２０４ｂとを積層した構造を有しており、第２の絶縁樹脂層２０４ｂがコア２０１に接触する層となり、第２の絶縁樹脂層２０４ｂの外層に第１の絶縁樹脂層２０４ｂが形成されている。 上部絶縁樹脂層２０６は、第３の絶縁樹脂層２０６ａと、第４の絶縁樹脂層２０６ｂとを積層した構造を有しており、第４の絶縁樹脂層２０６ｂがコア２０１に接触する層となり、第４の絶縁樹脂層２０６ｂの外層に第３の絶縁樹脂層２０６ａが形成されている。

下部絶縁樹脂層２０４は、電子部品２０５またはコア２０１と配線層との間の絶縁機能を担うと共に、電子部品２０５もしくはコア２０１との接着機能を担うものである。 すなわち、本実施形態の下部絶縁樹脂層２０４は、絶縁機能を果たす層として絶縁性を確保するための一定厚を有し且つ塑性変形が小さい第１の絶縁樹脂層２０４ａ（熱真空プレスにより厚みが変化がほとんどない層）と、接着機能を果たす層厚１０μｍ以下の層として、熱真空プレス加熱により接着性がでて更に加熱することにより塑性変形の小さい層になる第２の絶縁樹脂層２０４ｂとを有している。このように機能の異なる２層構造にすることにより、層間絶縁に必要な適切な層厚をプレス条件に因らず、塑性変形の小さい第１の絶縁樹脂層２０４ａで確保し、未硬化もしくは半硬化性の樹脂層を加熱することにより接着性をもたせることができる第２の絶縁樹脂層２０４ｂにて良好な接着を行わせるようにしたものである。なお、第２の絶縁樹脂層２０４ｂは、Ｂステージ状態、すなわち半硬化性状態の樹脂を加熱して電子部品を接着させる際の粘度が１５００Ｐａ・ｓｅｃ以下であるものを使用することが望ましい。

また、上部絶縁樹脂層２０６は、電子部品２０５またはコア２０１と、配線層との間の絶縁機能を担うと共に、その一部を孔部２０２内に充填させて電子部品２０５を封止する機能を担うものである。孔部２０２内に充填される部分は、組み立て時の半田付けや外界の温度変化により電子部品２０５に熱ストレスを与えないようにするために、線膨張係数の低い樹脂材を用いる必要がある。そのため上部絶縁樹脂層２０６にはフィラーが含有されている。しかしながら、上部絶縁樹脂層２０６のフィラー含有量が多くなっていくと、上部絶縁樹脂層２０６の外層上に形成する配線導体との密着性が低下する傾向がある。そのため、上部絶縁樹脂層２０６を、配線導体との密着性が良好で、塑性変形が少ない第３の絶縁樹脂層２０６ａ（熱真空プレスにより厚みが変化がほとんどない層）と、線膨張係数が低い状態にされた第４の絶縁樹脂層２０６ｂ（線膨張係数を小さくするためのフィラー含有量が多く、かつ熱真空プレスなどの加熱により流動性がでて更に加熱することにより塑性変形が小さくなる層）と、の２層構造にすることにより、上部絶縁樹脂層２０６の低い線膨張係数と配線導体との良好な密着性とを両立させることができるものである。

ここで、第４の絶縁樹脂層２０６ｂのフィラー含有量は、第３の絶縁樹脂層２０６ａのフィラー含有量よりも多くすることが設計バランス上から必要とされる。すなわち、「第３の絶縁樹脂層中のフィラー含有量＜第４の絶縁樹脂層中のフィラー含有量」の関係を保つ必要がある。例えば、第４の絶縁樹脂層２０６ｂのフィラー含有量は、５０ｗｔ％以上であり、５０〜８０ｗｔ％の範囲が好ましい。また、第３の絶縁樹脂層２０６ａのフィラー含有量は、５０ｗｔ％以下が好ましい。これらの量は、樹脂の種類により異なる。フィラーの例としては、たとえば、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化チタン、タルク等の金属酸化物を使用することができ、また、それ以外でも、水酸化アルミ、水酸化マグネシウム等を使用することができる。さらに、フィラーの形状としては、球状、破砕、板状、ウィスカー状、繊維状などであってもよい。

上述した絶縁樹脂層のそれぞれのベース材料は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアネート樹脂、熱硬化性ポリオレフィン樹脂、熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂、もしくは液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド等の熱可塑性樹脂などを使用することができる。

このように、本実施形態では、絶縁に必要な層厚を得るためのプレス条件や樹脂の粘度物性の影響を受け難く、塑性変形の小さい第１の絶縁樹脂層２０４ａにて絶縁樹脂層厚の適切な確保と、接着層である第２の絶縁樹脂層２０４ｂによる良好な接着が共に可能になり、第３の絶縁樹脂層２０６ａにて配線導体との良好な密着性の確保と、第４の絶縁樹脂層２０６ｂによる電子部品２０５へ熱応力が加わらないようにすることが可能になる。 さらに、第１の絶縁樹脂層２０４ａと第２の絶縁樹脂層２０４ｂとを備えた前記下部絶縁樹脂層２０４をコア２０１に貼り合せる際に、接着層である第２の絶縁樹脂層２０４ｂの樹脂をＢステージ状態すなわち未硬化もしくは半硬化状態に維持しておくことで、これを電子部品２０５の固定用樹脂として使用することが可能となり、別途に特許文献１に示されているような液状接着剤の形成が不要となる。したがって、液状樹脂の塗布量の過多が生じないので、電子部品２０５の高さにバラツキの発生を抑制できる。

ちなみに、第４の絶縁樹脂層２０６ｂは、塑性変形の小さい状態で線膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以下で、且つ、弾性率が１ＧＰａ以上の硬化物性を有しており、しかも、上述したようにフィラーの含有率は、５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下であることが望ましい。さらに、第１の絶縁樹脂層２０４ａと、第３の絶縁樹脂層２０６ａは、いずれも絶縁性の確保ができる層厚の適切な確保という役割については同じであるため、信頼性を確保できる硬化物性を保持していれば、同じ材料でも異なる材料でもどちらの構成でも適用可能である。

さらに、内蔵される電子部品２０５は特段の制限はなく、能動部品や受動部品いずれであってもよい。あるいは、ＩＣ等の集積回路部品であってもよい。また、集積回路部品の場合、端子面を上向きにしたフェイスアップ固定であっても、下向きにしたフェイスダウン固定であっても構わない。

また、コア２０１の材料制限はなく、金属または有機材料共に使用可能である。ちなみに、Ｃｕ等の金属にてコア２０１を形成すると、消費電力の高いＩＣを使用した時の放熱効果が改善され、また、周波数特性のあるＩＣを使用した時の電磁遮蔽効果いわゆるシールド効果が改善される。また、有機材料にてコア２０１を形成すると、コア２０１自体を両面配線板として使用することが可能となり、より高密度な配線を有する電子部品内蔵多層基板を得ることができる。 銅などの金属をコアとした場合、シールド効果を得るための上面および下面に導電体を設ける必要はないが、図１に示す有機材料のような場合は、シールド層、配線層を兼ねるコアの導電体を設ける場合もある。 有機材料の素材は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアネート樹脂、熱硬化性ポリオレフィン樹脂、熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂、もしくは液晶ポリマー、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド等の熱可塑性樹脂などを使用することができる。また、これらの樹脂にガラスクロス、アラミド不織布、もしくはシリカ、アルミナ等の無機充填剤を含んでも構わない。

図２は、電子部品の接続例を示す図である。この図に示すように、下部絶縁樹脂層２０４、上部絶縁樹脂層２０６の表面に各々形成された配線層（図示せず）と電子部品２０５との電気的接続は、典型的にはレーザによる穴あけとめっきにより、ビア２０７を形成することによって行うことができる。ちなみに、ビア２０７による接続は、下部絶縁樹脂層２０４側および上部絶縁樹脂層２０６側のどちらからでも可能である。ちなみに、（ａ）は上部絶縁樹脂層２０６側からの接続の例、（ｂ）は下部絶縁樹脂層２０４側からの接続の例、（ｃ）は両側からの接続の例である。

次に、本実施例に係る電子部品内蔵型多層基板の製造工程を、図１に示した多層基板２００を例にとって説明する。まず、図３（ａ）に示すように、有機材料のコア２０１を用意する。次に、図３（ｂ）に示すように、コア２０１の電子部品を内蔵する箇所およびスルーホールを形成する箇所に例えばエッチング等の手段で穴あけ加工を施し、それぞれの穴開け加工部分を部品収容部となる孔部２０２および貫通孔２０３とする。次に、図３（ｃ）および図３（ｄ）に示すように、銅箔の上面に塑性変形の小さい第１の絶縁樹脂層２０４ａと、接着性、封止性が比較的良好である未硬化もしくは半硬化状態の第２の絶縁樹脂層２０４ｂとを貼り合わせたフィルム状の下部絶縁樹脂層２０４を準備する。この後、使われる樹脂の種類により異なるが４０〜６０℃に加熱しながら未硬化もしくは半硬化状態の第２の絶縁樹脂層２０４ｂをゾル化（流動化）させコア２０１の下面側に接着形成する。ただし、この貼り合せの時点では、第２の絶縁樹脂層２０４ｂを完全硬化あるいは塑性変形の小さい状態にさせず、未硬化もしくは半硬化状態を維持させておくため、一旦、室温に戻すことになる。

次に、図３（ｅ）に示すように、電子部品２０５を孔部２０２内に実装する。実装は、孔部２０２内の電子部品２０５を第２絶縁樹脂層２０４ｂ上にマウントした状態で、再び、４０〜６０℃に加熱しながら未硬化もしくは半硬化状態の第２の絶縁樹脂層２０４ｂを流動化させ、接着性を得て実装する。この後、使われる樹脂の種類により異なるが１５０〜１８０℃に加熱して第２の絶縁樹脂層２０４ｂを完全硬化させて電子部品２０５を固定する。ちなみに、電子部品２０５の固定時の第２の絶縁樹脂層２０４ｂの粘度は１５００Ｐａ・ｓｅｃ以下が望ましい。

図３（ｅ）に示すように、電子部品２０５を孔部２０２内に実装した状態で、露出表面を粗面化し、樹脂の食い付きがよくなるように次の工程に備える。

次に、図４（ａ）に示すように、銅箔上に塑性変形の小さい第３の絶縁樹脂層２０６ａと第３の絶縁樹脂層２０６ａよりもフィラー含有量が多い例えば、使われる樹脂の種類により異なるが５０〜８０ｗｔ％のフィラー含有量で、未硬化もしくは半硬化状態の第４の絶縁樹脂層２０６ｂを第３の絶縁樹脂層２０６ａ上に貼り合わせた上部絶縁樹脂層２０６をフィルム状に作成し準備する。上部絶縁樹脂層２０６をコア２０１の上面側に配置させ、図４（ｂ）に示すように、使われる樹脂の種類により異なるが１５０〜１８０℃に加
熱しながら未硬化もしくは半硬化状態の第４の絶縁樹脂層２０６ｂを流動化させて、押圧させることにより電子部品２０５の周囲を取り囲むように孔部２０２内および貫通孔２０３内に第４の絶縁樹脂層２０６ｂを充填させる。このような加熱する工程は、使われる樹脂の種類により異なるが最初に第４の絶縁樹脂層が接着性をもつ４０〜１５０℃程度で、孔部２０２やスルーホール２０８の中に押し込み、１５０〜１８０℃に加熱することによって第４の絶縁樹脂層２０６ｂを完全硬化させる二段階方法で工程を組むこともある。このように第４の絶縁樹脂層２０６ｂを、加熱して流動化させ、継続して加熱することにより完全硬化させる工程は、熱真空プレス工程で行うと作業が単純化できる。つづいて図４（ｃ）に示すように、エッチングによって銅箔を除去する。このようにして、電子部品２０５を第４の絶縁樹脂層２０６ｂによって封止する。

次に、図５（ａ）に示すように、レーザ加工によって、電子部品２０５と配線導体とを接続する導体を形成するためのビア２０７用のビアホールと、上面の配線層と下面の配線層とを接続する導体を形成するためのスルーホール２０８と、を形成する。次に、前記各ホール形成時にでた樹脂カスをきれいに取り除いた後、下地処理を施した図５（ｂ）に示すように、ビアホール内およびスルーホール２０８内を含む全面にＣｕを無電解メッキで析出させシード層とさせた後、電解銅メッキを行うことによりビア２０７およびスルーホール導体を形成する。同時に、下部絶縁樹脂層２０４上および上部絶縁樹脂層２０６上にＣｕ導体層を形成する。次に、図５（ｃ）に示すように、前工程で形成された導体層上にレジストを形成する。このエッチングレジストは、感光した部分が溶解されるポジ型のフォトレジストまたは感光した部分が硬化するネガ型のフォトレジストのいずれを用いてもよい。

次に、図６（ａ）に示すように、レジストを露光、現像して、エッチングによって除去するＣｕ導体層を露出させる。次に、図６（ｂ）に示すように、露出させたＣｕ導体をエッチングによって除去する。次いで図６（ｃ）に示すように、レジストを除去して、下部絶縁樹脂層２０４上および上部絶縁樹脂層２０６上に配線導体が形成された電子部品内蔵配線基板が得られる。

この後、ビルドアップ多層配線基板等の既存の多層プロセスを用いて配線層を形成する。以上のプロセスを経て図１に示す電子部品内蔵型多層基板２００が得られる。

なお、本発明の構成は、上述の各記載に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えてもよい。例えば、以下のようにしてもよい。（１）本発明の実施形態では配線層を一層形成する製造方法しか説明をしなかったが、下部絶縁層もしくは上部絶縁樹脂層の形成における銅箔上に塑性変形の小さい絶縁樹脂層、更にその上面に加熱することにより接着性が得られ、最終的に塑性変形の小さくなる絶縁樹脂層を形成したフィルムを使用し、配線層が形成されたその外層面に、熱真空プレスなどで積層し、銅箔をエッチングで除去して絶縁層を形成した後、レーザにてビアホールを設け、樹脂カスを除去した後、一連のメッキ工程を経て配線層を形成する。このような工程を繰り返しながら、必要とする層の配線層をビルトアップしていくことができる。（２）本発明の実施形態では、配線層を形成する際に全面に無電解銅メッキ、電解銅メッキを形成した後にエッチングレジストを用いてパターン形成する方法（サブトラクティブ法）を示したが、無電解銅メッキ後にメッキレジストを用いてレジストパターンを形成した上で、電解銅メッキを行い、レジスト剥離、無電解銅メッキ層除去を行うことでパターンを形成する方法（セミアディティブ法）などを用いてもよい。

実施形態に係る電子部品内蔵型多層基板の構造を示す図である。 電子部品の接続例を示す図である。 本実施例に係る電子部品内蔵型多層基板の製造工程を示す図である。 本実施例に係る電子部品内蔵型多層基板の製造工程を示す図である。 本実施例に係る電子部品内蔵型多層基板の製造工程を示す図である。 本実施例に係る電子部品内蔵型多層基板の製造工程を示す図である。 従来技術における電子部品内蔵型多層基板の製造工程を示す図である。 従来技術における電子部品内蔵型多層基板の製造工程を示す図である。

符号の説明

２００ 多層基板
２０１ コア
２０２ 孔部
２０３ 貫通孔
２０４ 下部絶縁樹脂層
２０４ａ 第１の絶縁樹脂層
２０４ｂ 第２の絶縁樹脂層
２０５ 電子部品
２０６ 上部絶縁樹脂層
２０６ａ 第３の絶縁樹脂層
２０６ｂ 第４の絶縁樹脂層
２０７ ビア
２０８ スルーホール

Claims (12)

1. 金属または有機材料で形成されかつ電子部品を収容可能な複数の孔部が形成されたコアと、該コアの下面に形成された下部絶縁樹脂層と、該コアの上面に形成された上部絶縁樹脂層と、前記下部絶縁樹脂層あるいは上部絶縁樹脂層の外層に選択的に形成された配線層と、前記孔部に収容された電子部品と、を有する電子部品内蔵型多層基板において、 前記下部絶縁樹脂層は第１の絶縁樹脂層と第２の絶縁樹脂層とで形成されており、 前記コアの下面に前記第２の絶縁樹脂層が接着形成され、該第２の絶縁樹脂層の下面に前記電子部品もしくは前記コアの導電体と選択的に配設される前記配線層との絶縁を確保する厚みの塑性変形の小さい前記第１の絶縁樹脂層が形成されており、 前記電子部品は前記孔部内の前記第２の絶縁樹脂層に該電子部品の下面の少なくとも一部が接着固定されていることを特徴とする電子部品内蔵型多層基板。
2. 金属または有機材料で形成されかつ電子部品を収容可能な複数の孔部が形成されたコアと、該コアの下面に形成された下部絶縁樹脂層と、該コアの上面に形成された上部絶縁樹脂層と、前記下部絶縁樹脂層あるいは上部絶縁樹脂層の外層に選択的に形成された配線層と、前記孔部に収容された電子部品と、を有する電子部品内蔵型多層基板において、 前記上部絶縁樹脂層は第３の絶縁樹脂層と第４の絶縁樹脂層とで形成されており、 前記第４の絶縁樹脂層は、前記第３の絶縁樹脂層よりもフィラーの含有量が多く、前記コアの孔部内の電子部品を取り囲み、封止するように充填されており、 該第４の絶縁樹脂層の上面に前記電子部品もしくはコアの導電体と選択的に配設される前記配線層との絶縁を確保する厚みの塑性変形の小さい前記第３の絶縁樹脂層が形成されている、ことを特徴とする電子部品内蔵型多層基板。
3. 金属または有機材料で形成されかつ電子部品を収容可能な複数の孔部が形成されたコアと、該コアの下面に形成された下部絶縁樹脂層と、該コアの上面に形成された上部絶縁樹脂層と、前記下部絶縁樹脂層あるいは上部絶縁樹脂層の外層に選択的に形成された配線層と、前記孔部に収容された電子部品と、を有する電子部品内蔵型多層基板において、 前記下部絶縁樹脂層は第１の絶縁樹脂層と第２の絶縁樹脂層とで形成されており、 前記コアの下面に前記第２の絶縁樹脂層が接着形成され、該第２の絶縁樹脂層の下面に前記電子部品もしくはコアの導電体と選択的に配置される前記配線層との絶縁を確保する厚みの塑性変形の小さい前記第１の絶縁樹脂層が形成されており、 前記電子部品は前記孔部内の前記第２の絶縁樹脂層に該電子部品の下面の少なくとも一部が接着固定されている 前記上部絶縁樹脂層は第３の絶縁樹脂層と第４の絶縁樹脂層とで形成されており、 前記第４の絶縁樹脂層は、前記第３の絶縁樹脂層よりもフィラーの含有量が多く、前記コアの孔部内の電子部品を取り囲み、封止するように充填されており、該第４の絶縁樹脂層の上面に前記配線層と前記電子部品との絶縁を確保する厚みの塑性変形の小さい前記第３の絶縁樹脂層が形成されている、ことを特徴とする電子部品内蔵型多層基板。
4. 前記下部絶縁樹脂層は銅箔の上面に所定厚みで塑性変形の小さい絶縁用の第１の絶縁樹脂層が形成され、該第１の絶縁樹脂層の上面に第２の絶縁樹脂層として所定の厚みで未硬化もしくは半硬化状態の熱硬化性樹脂が形成された構成のものを使用したことを特徴とする請求項１または請求項３の電子部品内蔵型多層基板。
5. 前記上部絶縁樹脂層は銅箔の上面に一定厚みで塑性変形の小さい絶縁用の第３の絶縁樹脂層が形成され、該第３の絶縁樹脂層の上面に第４の絶縁樹脂層用の一定厚みで未硬化もしくは半硬化状態の熱硬化性樹脂が形成された構成のものを使用した請求項２または請求項３の電子部品内蔵型多層基板。
6. 前記コアと前記第１の絶縁樹脂層との間の前記第２の絶縁樹脂層の層厚は１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１、請求項３もしくは請求項４記載の電子部品内蔵型多層基板。
7. 前記コアと前記第３の絶縁樹脂層との間の前記第４の絶縁樹脂層の層厚は１０μｍ以下であることを特徴とする請求項２、請求項３もしくは請求項５記載の電子部品内蔵型多層基板。
8. 電子部品収容用の複数の孔部が形成された金属または有機材料で形成されたコアを準備する第１の工程と、下部絶縁樹脂層を準備する第２の工程と、前記コアの下面に、前記下部絶縁樹脂層の表面を接着させる第３の工程と、前記コアの孔部に電子部品を収容し、前記下部絶縁樹脂層上に該電子部品を固定する第４の工程と、上部絶縁樹脂層を準備する第５の工程と、前記上部絶縁樹脂層の一部を前記電子部品の周囲を取り囲み前記コアの孔部を埋めるように充填する第６の工程と、を含む電子部品内蔵型多層基板の製造方法において、 前記第２の工程は、塑性変形の小さい第１の絶縁樹脂層と、該第１の絶縁樹脂層上に形成された未硬化もしくは半硬化状態の第２の絶縁樹脂層と、を有する前記下部絶縁樹脂層を準備する工程であり、
   前記第４の工程は、前記電子部品を収納し、少なくとも前記第２の絶縁樹脂層を加熱して前記第２の絶縁樹脂層に前記電子部品の少なくとも下面を接着した後、更に加熱して塑性変形の小さい状態に前記第２の絶縁樹脂層を変化させ前記電子部品を固定する工程である、
   ことを含む電子部品内蔵型多層基板の製造方法。
9. 電子部品収容用の複数の孔部が形成された金属または有機材料で形成されたコアを準備する第１の工程と、下部絶縁樹脂層を準備する第２の工程と、前記コアの下面に、前記下部絶縁樹脂層の表面を接着させる第３の工程と、前記コアの孔部に電子部品を収容し、前記下部絶縁樹脂層上に該電子部品を固定する第４の工程と、上部絶縁樹脂層を準備する第５の工程と、前記上部絶縁樹脂層の一部を前記電子部品の周囲を取り囲み前記コアの孔部を埋めるように充填する第６の工程と、を含む電子部品内蔵型多層基板の製造方法において、
   前記第５の工程は、所定の厚みを有する塑性変形の小さい第３の絶縁樹脂層と、該第３の絶縁樹脂層上に形成された前記第３の絶縁樹脂層よりフィラーの量を多く含む未硬化もしくは半硬化状態の第４の絶縁樹脂層と、を有する前記上部絶縁樹脂層を準備する工程であり、
   前記第６の工程は、前記第４の絶縁樹脂層を加熱して流動性を得ながら前記コアの孔部の前記電子部品の周囲を取り囲むように前記第４の絶縁樹脂層を充填し前記電子部品を封止する工程である、ことを含む電子部品内蔵型多層基板の製造方法。
10. 電子部品収容用の複数の孔部が形成された金属または有機材料で形成されたコアを準備する第１の工程と、下部絶縁樹脂層を準備する第２の工程と、前記コアの下面に、前記下部絶縁樹脂層の表面を接着させる第３の工程と、前記コアの孔部に電子部品を収容し、前記下部絶縁樹脂層上に該電子部品を固定する第４の工程と、上部絶縁樹脂層を準備する第５の工程と、前記上部絶縁樹脂層の一部を前記電子部品の周囲を取り囲み前記コアの孔部を埋めるように充填する第６の工程と、を含む電子部品内蔵型多層基板の製造方法において、 前記第２の工程は、塑性変形の小さい第１の絶縁樹脂層と、該第１の絶縁樹脂層上に形成された未硬化もしくは半硬化性の第２の絶縁樹脂層と、を有する前記下部絶縁樹脂層を準備する工程であり、
    前記第４の工程は、前記電子部品を収納し、少なくとも前記第２の絶縁樹脂層を加熱して前記第２の絶縁樹脂層に前記電子部品の少なくとも下面を接着した後、更に加熱して塑性変形の小さい状態に前記第２の絶縁樹脂層を変化させ前記電子部品を固定する工程であり、
    前記第５の工程は、所定の厚みを有する塑性変形の小さい第３の絶縁樹脂層と、該第３の絶縁樹脂層上に形成された前記第３の絶縁樹脂層よりフィラーの量を多く含む未硬化もしくは半硬化状態の第４の絶縁樹脂層と、を有する前記上部絶縁樹脂層を準備する工程であり、
    前記第６の工程は、前記第４の絶縁樹脂層を加熱して流動性を得ながら前記コアの孔部の前記電子部品の周囲を取り囲むように前記第４の絶縁樹脂層を充填し前記電子部品を封止する工程である、ことを含む電子部品内蔵型多層基板の製造方法。
11. 前記下部絶縁樹脂層は銅箔の上面に所定厚みで塑性変形の小さい絶縁用の第１の絶縁樹脂層が形成され、該第１の絶縁樹脂層の上面に第２の絶縁樹脂層として所定の厚みで未硬化もしくは半硬化状態の熱硬化性樹脂が形成された構成のものを使用する、
    ことを含む請求項８または請求項１０の電子部品内蔵型多層基板の製造方法。
12. 前記上部絶縁樹脂層は銅箔の上面に一定厚みで塑性変形の小さい絶縁用の第３の絶縁樹脂層が形成され、該第３の絶縁樹脂層の上面に第４の絶縁樹脂層用の一定厚みで未硬化もしくは半硬化状態の熱硬化性樹脂が形成された構成のものを使用する、
    ことを含む請求項９または請求項１０の電子部品内蔵型多層基板の製造方法。

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