JP2009267149A - 部品内蔵配線板、部品内蔵配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品内蔵によっても配線板としての信頼性が低下しにくい部品内蔵配線板およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】第１の絶縁層と、第１の絶縁層に対して積層状に位置する第２の絶縁層と、第２の絶縁層に埋設された電気／電子部品と、第１の絶縁層と第２の絶縁層とに挟まれて設けられた、電気／電子部品を実装するためのランドを含む配線パターンと、配線パターンのランドと電気／電子部品の端子とを電気的・機械的に接続する接続部材と、配線パターンのランド上であって接続部材が接触する第１の領域と該第１の領域から延設された配線パターン上であって接続部材が接触しない第２の領域とを隔てるように設けられた樹脂パターンとを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁板中に電気／電子部品を埋設して有する部品内蔵配線板に係り、特に、部品内蔵によって配線板としての信頼性が低下することを防止するのに好適な部品内蔵配線板に関する。

電気／電子部品が内蔵された配線板構造の例として下記特開２００３-１９７８４９号公報記載のものがある。この構造では、内蔵部品ははんだを用いて内層の配線層に実装、接続されている。はんだは、部品実装のために用いられるごく一般的な部材であり、これを用いる実装基板の製造工程および装置において多くの技術蓄積が存在している。

ただし、一般的な実装基板と異なり、部品が内蔵される配線板構造では、配線板として構造的な信頼性確保、および内蔵部品の電気的接続の信頼性確保のため一般とは別の考慮が必要である。例えば、内蔵部品の端子に連続して形状の整ったフィレットをいかに形成するのかという点がある。配線板の主面上に部品を実装する場合には、この目的のため部品実装のランド部分を除きはんだレジストの層を形成しておくのが一般的である。はんだレジストにより、溶融時のはんだの濡れ広がり領域が限定され形状の整ったフィレットが形成される。

このようなはんだレジストの形成を、部品実装が内層配線層になされる部品内蔵配線板に適用すると、他の絶縁層との密着性が悪く剥離の恐れを生じさせるなど構造的な信頼性を劣化させる。また、内蔵部品のフィレット形状が部品の端子ごとにばらついたものになると、それらのはんだ部分に発生する応力に違いが生じる。したがって、電気的な接続の信頼性にも影響がある。
特開２００３−１９７８４９号公報

本発明は、上記した事情を考慮してなされたもので、絶縁板中に電気／電子部品を埋設して有する部品内蔵配線板およびその製造方法において、部品内蔵によっても配線板としての信頼性が低下しにくい部品内蔵配線板およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様である部品内蔵配線板は、第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層に対して積層状に位置する第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層に埋設された電気／電子部品と、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とに挟まれて設けられた、前記電気／電子部品を実装するためのランドを含む配線パターンと、前記配線パターンの前記ランドと前記電気／電子部品の端子とを電気的・機械的に接続する接続部材と、前記配線パターンの前記ランド上であって前記接続部材が接触する第１の領域と該第１の領域から延設された前記配線パターン上であって前記接続部材が接触しない第２の領域とを隔てるように設けられた樹脂パターンとを具備することを特徴とする。

すなわち、この部品内蔵配線板は、特に、配線パターンのランド上であって接続部材が接触する第１の領域と、該第１の領域から延設された配線パターン上であって接続部材が接触しない第２の領域とを隔てるように樹脂パターンを有している点がひとつの特徴である。ここで、「配線パターン」は、第１の絶縁層と第２の絶縁層とに挟まれて設けられた内層の配線パターンである。内層の配線パターン上にこのような樹脂パターンを設けることにより、接続部材の広がりを抑制的にかつ揃ったものにして各接続部材での応力発生を偏らせず、電気的接続の信頼性を確保する。また、配線パターンの第２の領域にまで樹脂パターンを設けるには及ばないので、各絶縁層との密着性劣化のおそれはほとんどなく、構造的な信頼性の確保も図ることができる。

また、本発明の一態様である部品内蔵配線板の製造方法は、第１の絶縁板上に積層された金属箔をパターニングし、電気／電子部品を実装するためのランドを含む配線パターンを形成する工程と、前記配線パターンの前記ランド上であって前記電気／電子部品の端子を該ランドに接続するための接続部材が位置すべき第１の領域と、該第１の領域から延設された前記配線パターン上であって前記接続部材を位置させない第２の領域とを隔てるように樹脂パターンを形成する工程と、前記配線パターンの前記ランド上に前記接続部材を介して前記電気／電子部品を実装する工程と、前記第１の絶縁板とは異なる第２の絶縁板中に、前記電気／電子部品を埋め込むように、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する工程とを具備することを特徴とする。

すなわち、この製造方法は、特に、配線パターンのランド上であって電気／電子部品の端子をランドに接続するための接続部材が位置すべき第１の領域と、該第１の領域から延設された配線パターン上であって接続部材を位置させない第２の領域とを隔てるように樹脂パターンを形成する工程を有している点がひとつの特徴である。ここで、「配線パターン」は、第１の絶縁板と第２の絶縁板とに挟まれて設けられる内層の配線パターンである。内層の配線パターン上にこのような樹脂パターンを形成することにより、接続部材の広がりを抑制的にかつ揃ったものにして各接続部材での応力発生を偏らせず、電気的接続の信頼性を確保する。また、配線パターンの第２の領域に樹脂パターンを設けるには及ばないので、各絶縁板との密着性劣化のおそれはほとんどなく、構造的な信頼性の確保も図ることができる。

本発明によれば、絶縁板中に電気／電子部品を埋設して有する部品内蔵配線板およびその製造方法において、部品内蔵によっても配線板としての信頼性が低下しにくい部品内蔵配線板およびその製造方法を提供することができる。

本発明の実施態様として、前記配線パターンが、前記第２の絶縁層の側に粗化面を有する、とすることができる。これによれば、配線パターンと第２の絶縁層との密着性が向上し、構造的な信頼性を一層高められる。

また、実施態様として、前記樹脂パターンが、平面形状として枠状に形成されている、とすることができる。樹脂パターンを枠状に形成すれば、接続部材の広がりを平面上全方向に対して必然的に抑制的にすることができる。

また、実施態様として、前記樹脂パターンが、平面形状としてコの字状に形成されている、とすることができる。樹脂パターンをコの字状に形成する場合は、樹脂パターンによって平面上ひとつの方向には接続部材の広がりを抑えることはできない。しかしながら、実際上は、例えば、コの字の樹脂パターンがない方向に配線パターンの端部が位置するようにすれば、配線パターンの端より外には接続部材が広がらない作用により、接続部材の広がりを平面上全方向に対して抑制的にすることができる。

また、実施態様として、前記樹脂パターンが、前記配線パターンのうちの、前記ランドから引き出される配線パターン上に形成され、前記第１の領域と前記第２の領域とを隔てている、とすることができる。この場合には、配線パターンの端より外には接続部材が広がらない作用をよりさらに活用し、樹脂パターンを、ランドから引き出される配線パターン上に設けるようにしている。

また、実施態様として、前記電気／電子部品が、端子パッドを有する半導体チップと、該電気／電子部品の前記端子として、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列の表面実装用端子とを備えた半導体素子であり、前記樹脂パターンが、前記第１の領域を除く、前記半導体素子の下面に向かい合う前記配線パターン上および前記第１の絶縁層上に形成されている、とすることができる。この態様は、電気／電子部品としてグリッド状配列の表面実装用端子を有する半導体素子を用いるものである。この場合には、半導体素子の下面に向かい合う配線パターン上および第１の絶縁層上の領域（接続部材が位置する第１の領域を除く）に樹脂パターンを設けても、第２の絶縁層との密着性が問題となる構造にならない。そこで、このような樹脂パターンとするものである。

また、実施態様として、前記第２の絶縁層が、少なくとも２つの絶縁層の積層であり、前記少なくとも２つの絶縁層の間に挟まれて設けられた第２の配線パターンと、前記第２の絶縁層の積層方向一部を貫通して前記配線パターンの面と前記第２の配線パターンの面との間に挟設され、かつ導電性組成物からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化している形状である層間接続体とをさらに具備する、とすることができる。この層間接続体は、電気／電子部品を埋め込んでいる第２の絶縁層の積層方向一部を貫通する層間接続体の一例であり、例えば導電性組成物のスクリーン印刷により形成された導電性バンプを由来とする層間接続体である。

また、実施態様として、前記接続部材がはんだである、とすることができる。接続部材としてはんだを利用した場合、上記のような樹脂パターンにより、製造時に溶融させたときその濡れ広がりが抑制的になり、好ましい。なお、はんだに限らず例えば導電性組成物を用いることもできる。

また、実施態様として、前記半導体素子の前記表面実装用端子が、ＬＧＡの端子である、とすることができる。ＬＧＡを利用した表面実装では、はんだボールなどのバンプを使用せずに配線板に実装することが可能であり、高さ方向のサイズを抑えることができるので、より内蔵することに適性がある。

また、製造方法としての実施態様として、前記樹脂パターンを形成したあと、前記電気／電子部品を実装する前に前記配線パターンの前記第１および第２の領域の表面上を粗化する工程をさらに具備する、とすることができる。また、前記電気／電子部品を実装したあと、前記第１の絶縁板に前記第２の絶縁板を一体化する前に前記配線パターンの前記第２の領域の表面上を粗化する工程をさらに具備する、とすることもできる。これらによれば、配線パターンと第２の絶縁層との密着性が向上し、構造的な信頼性を一層高められる。

以上を踏まえ、以下では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、本発明の一実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図およびそのうちの配線層２２の一部構成を模式的に示す平面図である。図１に示すように、この部品内蔵配線板は、絶縁層１１（第１の絶縁層）、同１２、同１３、同１４、同１５（１２、１３、１４、１５で第２の絶縁層）、配線層２１、同２２（配線パターン）、同２３（第２の配線パターン）、同２４、同２５、同２６（＝合計６層配線）、層間接続体３１、同３２、同３４、同３５、スルーホール導電体３３、チップ抵抗４１（電気／電子部品）、はんだ５１（接続部材）、堰き止め樹脂パターン５２、はんだレジスト６１、６２を有する。

チップ抵抗４１は、例えばその平面的な大きさは例えば０．６ｍｍ×０．３ｍｍである。両端に端子（電極）４１ａを有し、その下側が内層の配線層２２による内蔵部品実装用ランドに対向位置している。チップ抵抗４１の端子４１ａと実装用ランドとははんだ５１により電気的・機械的に接続されている。はんだ５１は、端子４１ａ周りに形成されたフィレットを含む形状で配線層２２の実装用ランド上に位置している。

堰き止め樹脂パターン５２は、配線層２２の実装用ランド上に位置するはんだ５１の溶融時の広がりを制限するため設けられた堰き止め部である。その厚さは例えば２０μｍ程度とすることができる。はんだ５１の広がりを平面上の全方向に抑制的にするため、図１（ｂ）に示すように、これを例えば矩形枠状に形成するのがひとつの好ましい形状である。堰き止め樹脂パターン５２により、はんだ５１の広がりを抑制的にかつ揃ったものにして両端子４１ａにおけるはんだ５１での応力発生を偏らせず、はんだ５１による電気的接続の信頼性を確保することができる。また、堰き止めパターン５２より外の領域に、さらに樹脂パターンを延設するには及ばないので、例えば絶縁層１２との密着性劣化のおそれはほとんどなく、構造的な信頼性の確保も図ることができる。

はんだ５１と接触する領域を含めて配線層２２の絶縁層１２側の表面は、表面粗さが適度に大きくなるように処理がされた粗化面２２ａになっている。粗化面２２ａを設けることで、これを粗化しない場合より、配線層２２と絶縁層１２との密着性を向上することができる。なお製造方法によっては、この粗化面２２ａは、はんだ５１と接触する部分には形成されない形態にもなり得る。また、図１の図示では、堰き止め樹脂パターン５２の下側には、粗化面２２ａを設けないようにしているが、これも製造方法によっては、堰き止め樹脂パターン５２の下にも設ける形態があり得る。

部品内蔵配線板としてのほかの構造について述べると、配線層２１、２６は、配線板としての両主面上の配線層であり、その上に各種の部品（不図示）が実装され得る。実装ではんだ（不図示）が載るべき配線層２１、２６のランド部分を除いて両主面上には、はんだ接続時に溶融したはんだをランド部分に留めかつその後は保護層として機能するはんだレジスト６１、６２が形成されている（厚さはそれぞれ例えば２０μｍ程度）。このランド部分の表層には、耐腐食性の高いＮｉ／Ａｕのめっき層（不図示）を形成するようにしてもよい。

また、配線層２２、２３、２４、２５は、それぞれ、内層の配線層であり、順に、配線層２１と配線層２２の間に絶縁層１１が、配線層２２と配線層２３の間に絶縁層１２が、配線層２３と配線層２４との間に絶縁層１３が、配線層２４と配線層２５との間に絶縁層１４が、配線層２５と配線層２６との間に絶縁層１５が、それぞれ位置しこれらの配線層２１〜２６を隔てている。各配線層２１〜２６は、例えばそれぞれ厚さ１８μｍの金属（銅）箔からなっている。

各絶縁層１１〜１５は、絶縁層１３を除き例えばそれぞれ厚さ１００μｍ、絶縁層１３のみ例えば厚さ３００μｍで、それぞれ例えばガラスエポキシ樹脂からなるリジッドな素材である。特に絶縁層１３は、内蔵されたチップ抵抗４１に相当する位置部分が開口部となっており、チップ抵抗４１を内蔵するための空間を提供する。絶縁層１２、１４は、内蔵されたチップ抵抗４１のための絶縁層１３の上記開口部および絶縁層１３のスルーホール導電体３３内部の空間を埋めるように変形進入しており内部に空隙となる空間は存在しない。

配線層２１と配線層２２とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１１を貫通する層間接続体３１により導通し得る。同様に、配線層２２と配線層２３とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１２を貫通する層間接続体３２により導通し得る。配線層２３と配線層２４とは、絶縁層１３を貫通して設けられたスルーホール導電体３３により導通し得る。配線層２４と配線層２５とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１４を貫通する層間絶縁体３４により導通し得る。配線層２５と配線層２６とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１５を貫通する層間接続体３５により導通し得る。

層間接続体３１、３２、３４、３５は、それぞれ、導電性組成物のスクリーン印刷により形成される導電性バンプを由来とするものであり、その製造工程に依拠して軸方向（図１の図示で上下の積層方向）に径が変化している。その直径は、太い側で例えば２００μｍである。

以上、一実施形態に係る部品内蔵配線板の構造について述べた。この部品内蔵配線板では、特に、内層の配線層２２のランド上であってはんだ５１が接触する領域と、この領域から延設された配線層２２上であってはんだ５１が接触しない領域とを隔てるように堰き止め樹脂パターン５２を有している点にひとつの特徴がある。内層の配線層２２上にこのような樹脂パターン５２を設けることにより、はんだ５１の広がりを抑制的にかつ揃ったものにして各はんだ５１での応力発生を偏らせず、電気的接続の信頼性を確保することができる。また、配線層２２上の大部分の領域に樹脂パターン５２を設けるには及ばないので、絶縁層１２との密着性劣化のおそれはほとんどなく、構造的な信頼性の確保も図ることができる。

図１（ｂ）に示す堰き止め樹脂パターン５２の変形例としては、図２各図に示すようなパターンを例示することができる。図２（ａ）に示すものは、樹脂パターン５２Ａをコの字状に設けるようにしたものである。コの字状の開口辺ではその方向にはんだ５１の広がりを樹脂パターン５２Ａによって抑制することはできない。しかしながら、図示するように開口辺で配線層２２のランドの端部が位置するようにすれば、この端部より外にははんだ５１が濡れ広がらない作用を活用できる。したがって、コの字状のせき止め樹脂パターン５２Ａとランド端部とによってはんだ５１の広がりを平面上全方向に対して抑制的にすることができる。

図２（ｂ）に示すものは、堰き止め樹脂パターン５２Ｂを、配線層２２のうちの、ランドから引き出される配線パターン上に形成しているものである。この場合には、ランドの端部より外にはんだ５１が濡れ広がらない作用をさらに活用し、広がりが発生する方向にのみ堰き止め樹脂パターン５２Ｂを設けていると言える。これによってもはんだ５１の広がりを平面上全方向に対して抑制的にすることができる。

次に、図１に示した部品内蔵配線板の製造工程を図３ないし図５を参照して説明する。図３ないし図５は、それぞれ、図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図である。これらの図において図１中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。

図３から説明する。図３は、図１中に示した各構成のうち絶縁層１１を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図３（ａ）に示すように、厚さ例えば１８μｍの金属箔（電解銅箔）２２Ａ上に例えばスクリーン印刷により、層間接続体３１となるペースト状の導電性組成物をほぼ円錐形のバンプ状（底面径例えば２００μｍ、高さ例えば１６０μｍ）に形成する。この導電性組成物は、ペースト状の樹脂中に銀、金、銅などの金属微細粒または炭素微細粒を分散させたものである。説明の都合で金属箔２２Ａの下面に印刷しているが上面でもよい（以下の各図も同じである）。層間接続体３１の印刷後これを乾燥させて硬化させる。

次に、図３（ｂ）に示すように、金属箔２２Ａ上に厚さ例えば公称１００μｍのＦＲ−４のプリプレグ１１Ａを積層して層間接続体３１を貫通させ、その頭部が露出するようにする。露出に際してあるいはその後その先端を塑性変形でつぶしてもよい（いずれにしても層間接続体３１の形状は、積層方向に一致する軸を有しその軸方向に径が変化する形状である。）。続いて、図３（ｃ）に示すように、プリプレグ３１Ａ上に金属箔（電解銅箔）２１Ａを積層配置して加圧・加熱し全体を一体化する。このとき、金属箔２１Ａは層間接続体３１と電気的導通状態となり、プリプレグ１１Ａは完全に硬化して絶縁層１１になる。

次に、図３（ｄ）に示すように、片側の金属箔２２Ａに例えば周知のフォトリソグラフィによるパターニングを施し、これを、実装用ランドを含む配線層２２に加工する。そして、パターン化された配線層２２上に堰き止め樹脂パターン５２を所定パターンで形成する。樹脂パターン５２の形成は、より具体的には、例えばはんだレジストの形成と同様に、樹脂に対して露光、現像等を行うパターニング工程で形成できる。または、硬化前の樹脂パターンをスクリーン印刷で形成し、これを熱や紫外線を用い硬化して形成することもできる。

さらに次に、パターン化された配線層２２の表面を粗化処理して粗化表面２２ａにする。これには、具体的に、例えば、黒化還元処理やマイクロエッチング処理を採用することができる。マイクロエッチング処理としては、例えば、ＣＺ処理（メック社商品名）やボンドフィルム処理（アトテック社商品名）がある。粗化処理により配線層２２とこの上に積層される絶縁層２２との密着性を向上することができる。また、配線層２２と層間接続体３２との電気的接続の信頼性も向上することができる。

次に、配線層２２の実装用ランド上（この実施形態では堰き止め樹脂パターン５２に囲まれた領域）に、図３（ｅ）に示すように、例えばスクリーン印刷によりクリームはんだ５１Ａを印刷する。クリームはんだ５１Ａは、フラックス中に微細なはんだ粒（融点は例えば２２０℃程度）を分散させたものでありスクリーン印刷を用いれば容易に所定パターンに印刷できる。スクリーン印刷に代えてディスペンサを使用することもできる。また、クリームはんだ５１Ａは、これに代えて導電性組成物（硬化前のもの）を使用することもできる。導電性組成物も当初は液状に近い性質があるので堰き止め樹脂パターン５２により堰き止められてその広がりを抑制的にできる点は類似する。

クリームはんだ５１Ａの印刷のあと、次に、チップ抵抗４１をクリームはんだ５１Ａを介して実装用ランド上に例えばマウンタで載置し、さらにその後クリームはんだ５１Ａを例えばリフロー炉でリフローさせる。なお導電性組成物を使用する場合はこれを例えば熱により硬化させる。これにより、図３（ｆ）に示すように、はんだ５１を介してチップ抵抗４１が実装用ランド上に接続・固定された状態の配線板素材１が得られる。この配線板素材１を用いる後の工程については図５で後述する。

図３（ｄ）、同（ｅ）に示す工程は、それらの中で行う処理順序を変更することもできる。上記の説明では、樹脂パターン５２の形成、配線層２２の表面粗化処理、チップ抵抗４１の実装、の順であるが、樹脂パターン５２の形成、チップ抵抗４１の実装、配線層２２の表面粗化処理、の順としてもよく、また、配線層２２の表面粗化処理、樹脂パターン５２の形成、チップ抵抗４１の実装、の順とすることもできる。要は、樹脂パターン５２の形成の後にチップ抵抗４１の実装がなされればよく、配線層２２の表面粗化処理は、それらの前、中、後の３通りの順序があり得る。

次に、図４を参照して説明する。図４は、図１中に示した各構成のうち絶縁層１３および同１２を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図４（ａ）に示すように、両面に例えば厚さ１８μｍの金属箔（電解銅箔）２３Ａ、２４Ａが積層された例えば厚さ３００μｍのＦＲ−４の絶縁層１３を用意し、その所定位置にスルーホール導電体を形成するための貫通孔７２をあけ、かつ内蔵するチップ抵抗４１に相当する部分に開口部７１を形成する。

次に、無電解めっきおよび電解めっきを行い、図４（ｂ）に示すように、貫通孔７２の内壁にスルーホール導電体３３を形成する。このとき開口部７１の内壁にも導電体が形成される。さらに、図４（ｃ）に示すように、金属箔２３Ａ、２４Ａを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングして配線層２３、２４を形成する。配線層２３、２４のパターニング形成により、開口部７１の内壁に形成された導電体も除去される。

次に、図４（ｄ）に示すように、配線層２３上の所定の位置に層間接続体３２となる導電性バンプ（底面径例えば２００μｍ、高さ例えば１６０μｍ）をペースト状導電性組成物のスクリーン印刷により形成する。続いて、図４（ｅ）に示すように、絶縁層１２とすべきＦＲ−４のプリプレグ１２Ａ（公称厚さ例えば１００μｍ）を配線層２３側にプレス機を用い積層する。プリプレグ１２Ａには、絶縁層１３と同様の、内蔵するチップ抵抗４１に相当する部分の開口部をあらかじめ設けておく。

この積層工程では、層間接続体３２の頭部をプリプレグ１２Ａに貫通させる。なお、図４（ｅ）における層間接続体３２の頭部の破線は、この段階でその頭部を塑性変形させてつぶしておく場合と塑性変形させない場合の両者あり得ることを示す。この工程により、配線層２３はプリプレグ１２Ａ側に沈み込んで位置することになる。以上により得られた配線板素材を配線板素材２とする。

なお、以上の図４に示した工程は、以下のような手順とすることも可能である。図４（ａ）の段階では、貫通孔７２のみ形成し内蔵部品用の開口部７１を形成せずに続く図４（ｂ）から図４（ｄ）までの工程を行う。次に、図４（ｅ）に相当する工程として、プリプレグ１２Ａ（開口のないもの）の積層を行う。そして、絶縁層１３およびプリプレグ１２Ａに部品内蔵用の開口部を同時に形成する、という工程である。

次に、図５を参照して説明する。図５は、上記で得られた配線板素材１、２などを積層する配置関係を示す図である。ここで、図示上側の配線板素材３は、下側の配線板素材１と同様な工程を適用し、かつそのあと層間接続体３４およびプリプレグ１４Ａを図示中間の配線板素材２における層間接続体３２およびプリプレグ１２Ａと同様にして形成し得られたものである。

ただし、部品（チップ抵抗４１）およびこれを接続するための部位（実装用ランド）のない構成であり、さらにプリプレグ１４Ａにはチップ抵抗４１用の開口部も設けない。そのほかは、金属箔（電解銅箔）２６Ａ、絶縁層１５、層間接続体３５、配線層２５、プリプレグ１４Ａ、層間接続体３４とも、それぞれ配線板素材１の金属箔２１Ａ、絶縁層１１、層間接続体３１、配線層２２、配線板素材２のプリプレグ１２Ａ、層間接続体３２と同じである。

図５に示すような配置で各配線板素材１、２、３を積層配置してプレス機で加圧・加熱する。ここで、配線板素材１は第１の絶縁板を含んでおり、配線板素材２、３は第２の絶縁板に相当する。プレス機での加圧・加熱により、プリプレグ１２Ａ、１４Ａが完全に硬化し全体が積層・一体化する。このとき、加熱により得られるプリプレグ１２Ａ、１４Ａの流動性により、チップ抵抗４１の周りの空間およびスルーホール導電体３３内部の空間にはプリプレグ１２Ａ、１４Ａが変形進入し空隙は発生しない。また、配線層２２、２４は、層間接続体３２、３４にそれぞれ電気的に接続される。

図５に示す積層工程の後、上下両面の金属箔２６Ａ、２１Ａを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングし、さらにはんだレジスト６１、６２の層を形成することにより、図１に示したような部品内蔵配線板を得ることができる。

変形例として、中間の絶縁層１３に設けられたスルーホール導電体３３については、層間接続体３１や同３２と同様なものとする構成も当然ながらあり得る。また、外側の配線層２１、２６は、最後の積層工程のあとにパターニングして得る以外に、各配線板素材１、３の段階で（例えば図３（ｄ）の段階で）形成するようにしてもよい。

また、図５に示した積層工程において、配線板素材１、２については、プリプレグ１２Ａおよび層間接続体３２の部分を配線板素材２の側ではなく配線板素材１の側に設けておくようにしてもよい。すなわち、層間接続体３２の形成およびプリプレグ１２Ａの積層を、配線板素材１の配線層２２上（絶縁層１１上）であらかじめ行うようにする。この場合、実装されたチップ抵抗４１が、一見、層間接続体３２をスクリーン印刷で形成するときに干渉要因となるように見えるが、チップ抵抗４１として十分薄い部品の場合は実際上干渉要因とはならない。プリプレグ１２Ａの積層工程のときには、チップ抵抗４１の厚さを吸収できるクッション材を介在させて加圧・加熱すれば面内方向均一にプリプレグ１２Ａを積層できる。

次に、本発明の別の実施形態に係る部品内蔵配線板について図６を参照して説明する。図６は、本発明の別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図であり、すでに説明した図中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部位については加える事項がない限り説明を省略する。

この実施形態の部品内蔵配線板の、図１に示した実施形態との違いは、内蔵の部品がチップ抵抗４１に代えて、ウエハレベル・チップスケールパッケージによる半導体素子４２になっている点、および堰き止め樹脂パターン５２Ｃとして半導体素子４２の下面に向かい合う配線層２２上および絶縁層１１上（はんだ５５の位置する領域は除く）にこれを形成している点が挙げられる。

半導体素子４２は、半導体チップと、該半導体チップ上に形成されたグリッド状配列の表面実装用端子４２ａとを少なくとも備えている。その製造工程例については後述する（図９）。表面実装用端子４２ａは、半導体チップがもともと有する端子パッドから再配線層を介して電気的に導通しつつその位置を再配置して設けられた端子であり、このような再配置により端子としての配置密度が半導体チップ上の端子パッドのそれより粗くなっている。これにより、半導体素子４２は、表面実装技術により配線層２２による実装用ランドにはんだ５５を介して実装され得る。

半導体素子４２の端子４２ａの配置ピッチとしては、例えば０．２ｍｍないし１．０ｍｍとすることができる。端子４２ａが配置された面の中央付近は、半導体素子４２として必要な端子数が少ない場合は、端子４２ａが配置されない態様とすることもできる。

半導体素子４２は、配線板中に内蔵のため実装される前の形態として、端子４２ａ上にはんだボールのない、いわゆるＬＧＡ（land grid array）の形態である。このようなはんだボールのない構成とすることで高さ方向の実装サイズを抑制し、より内蔵への適性を向上させている。内蔵される配線板の厚さが許せば、端子４２ａ上にはんだボールが搭載されたいわゆるＢＧＡ（ball grid array）の形態も利用できる。

図７は、図６に示した部品内蔵配線板における配線層２２の一部構成を模式的に示す平面である。図７において、図６中に示したものと同一相当のものには同一符号を付してある。なお、図６と図７とでは半導体素子４２の端子数が異なることが前提であるが、両者の図示とも説明の都合で模式的に描いているためである。図７に示すように、堰き止め樹脂パターン５２Ｃは、表面実装が可能な半導体素子４２のグリッド状配列の端子４２ａに対応する位置のランドを避けてそれ以外の半導体素子４２の下側領域で全面的に形成するようにしている。ただし、半導体素子４２の下面に対向する領域に限られるため、堰き止め樹脂パターン５２Ｃと絶縁層１２との密着性が問題となる構造にならない。

図６に示した部品内蔵配線板の製造方法については、内蔵する部品が表面実装可能な部品であることに鑑みると、図３ないし図５を参照して説明した工程でほぼ同様であることは容易に理解可能である。

図７に示す堰き止めパターン５２Ｃの変形例としては、図８に示すようなパターンを例示することができる。このパターンは、堰き止め樹脂パターン５２Ｄを、配線層２２のうちの、ランドから引き出される配線パターン上に形成するか、または、ランドを囲むような円形枠状に形成するようにしている。ランドから引き出される配線パターン上に形成する場合は、ランドの端部より外にはんだ５５が濡れ広がらない作用を活用している。円形枠状に形成する場合は、配線層２２のパターンが、特にはんだ５５の広がりを平面上の全方向に抑制的にする必要があるパターンのときに適用することができる。

次に、参考までに、図６中に示したウエハレベル・チップスケールパッケージの半導体素子４２についてその製造工程例を図９を参照して説明する。図９は、図６に示した部品内蔵配線板に使用の半導体素子４２についてその製造過程例を模式的断面で示す工程図である。図９においてすでに説明した図中に示したものと同一相当のものには同一符号を付してある。

まず、図９（ａ）に示すように、半導体ウエハ４２ｗであってその面上に複数の半導体デバイスがすでに形成されたものを用意する。半導体ウエハ４２ｗの面上には、それぞれの半導体デバイスの外部接続部として端子パッド４２ｃが形成されている。端子パッド４２ｃは、通常、ワイヤボンディングを行なうのに必要な面積を有しており、かつワイヤボンディングを行うのに支障のない程度の配置ピッチを有して各半導体デバイスの四辺に沿って設けられている。この配置ピッチは、一般的な表面実装を行う端子の配置ピッチより狭い。

次に、図９（ｂ）に示すように、パッド４２ｃを覆うように半導体ウエハ４２ｗ上全面に絶縁層４２ｄを形成する。形成方法は、周知の方法を用いてよいが、例えば、半導体ウエハ４２ｗ上に絶縁材料であるポリイミドを滴下してスピンコートし厚さ例えば１μｍ程度に形成することができる。

次に、図９（ｃ）に示すように、パッド４２ｃ上の絶縁層４２ｄを選択的にエッチング除去し絶縁層４２ｄに、パッド４２ｃに通じる開口部８１を形成する。選択的にエッチングするには、フォトリソグラフィなどの周知の方法を適用することができる。なお、図９（ｂ）および図９（ｃ）に示す方法に代えて、パッド４２ｃ上を除き選択的に絶縁層４２ｄを形成する方法を用いてもよい。選択的に絶縁層４２ｄを形成するのも同様に周知の方法により行なうことができる。

開口部８１を形成したら、次に、図９（ｄ）に示すように、開口部８１内を充填しかつ必要なパターンを有するように導電材料で再配線層４２ｂを絶縁層４２ｄ上に形成する。再配線層４２ｂは、材料として例えばＡｌやＡｕ、Ｃｕなどを用いることができる。形成方法としては、スパッタ、蒸着、めっきなどの中から使用する材料を考慮して適当なものを選択することができる。パターン化のためには、使用する材料を考慮の上、絶縁層４２ｄ上に全面的に形成したあと不要部分をエッチング除去するか、または絶縁層４２ｄ上に所定パターンのレジストマスクを形成しさらに再配線層４２ｂとなる層を形成することによりこれを行うことができる。再配線層４２ｂの厚さは例えば１μｍ程度とすることができる。

再配線層４２ｂを形成したら、次に、図９（ｅ）に示すように、再配線層４２ｂ上を覆って絶縁層４２ｅを形成し、さらに絶縁層４２ｅを選択的にエッチング除去して絶縁層４２ｅに再配線層４２ｂに通じる開口部８２を形成する。この図９（ｅ）に示す工程は、絶縁層４２ｄの形成およびその加工の工程である図９（ｂ）、図９（ｃ）と同様の要領により行うことができる。絶縁層４２ｅを選択的に形成する方法を選択した場合も同様である。

開口部８２を形成したら、次に、図９（ｆ）に示すように、開口部８２内を充填しかつ絶縁層４２ｅ上の所定の配置位置を占めるように表面実装用端子４２ａを導電材料で形成する。この導電材料には、例えばＡｌやＡｕ、Ｃｕなどを用いることができる。形成方法としては、スパッタ、蒸着、めっきなどの中から使用する材料を考慮して適当なものを選択することができる。選択的に形成するには、使用する材料を考慮の上、絶縁層４２ｅ上に全面的に形成したあと不要部分をエッチング除去するか、または絶縁層４２ｄ上に所定パターンのレジストマスクを形成しさらに表面実装用端子４２ａとなる層を形成するかによりこれを行なうことができる。表面実装用端子４２ａの層は、その厚さを例えば１μｍ程度とすることができる。

表面実装用端子４２ａは、さらに、その導電材料がＣｕやＡｌであればその表層をＮｉ／Ａｕのめっき層、またはＳｎ（すず）のめっき層で覆うように処理を加えてもよい。このようなめっきを施すには例えば無電解めっき工程を用いることができる。所定材料のめっき層を有することにより、配線板内への内蔵のための表面実装において良好なはんだ付けとその接続信頼性を得ることができる。

表面実装用端子４２ａが形成されたら、最後に、図９（ｇ）に示すように、半導体ウエハ４２ｗをダイシングし個々の半導体素子４２を得る。このようにして得られた半導体素子４２は、表面実装用端子４２ａにより、チップ部品と同様の表面実装工程に供することができる。

なお、図９においては、ダイシングする前のウエハ４２ｗを用いて表面実装用端子４２ａを形成する方法を説明したが、これは、より生産性を上げて形成する例を示したものであり、当然ながらダイシングしたあとの個々の半導体チップに対して同様の方法で表面実装用端子４２ａを形成することもできる。

図９に示した半導体素子４２の変形例としては、再配線層４２ｂと表面実装用端子４２ａとを同一層として形成する例を挙げることができる。この場合には、再配線として必要なパターンを有するように、かつこのパターンに連絡して表面実装用端子４２ａのパターンを有するように導電材料の層を絶縁層４２ｄ上に形成する。この導電材料の層は、絶縁層４２ｄに形成された開口部８２内を充填している。そして、この導電材料の層のうちの表面実装用端子４２ａの部分を除いて全面を絶縁層４２ｅで覆うように形成する。これによっても、半導体デバイスの端子パッド４２ｃを再配置した表面実装用端子４２ａを有する半導体素子を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図およびそのうちの配線層２２の一部構成を模式的に示す平面図。 図１に示した部品内蔵配線板における配線層２２の一部構成の変形例を模式的に示す平面図。 図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図。 図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の別の一部を模式的断面で示す工程図。 図１に示した部品内蔵配線板の製造過程のさらに別の一部を模式的断面で示す工程図。 本発明の別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図。 図６に示した部品内蔵配線板における配線層２２の一部構成を模式的に示す平面図。 図６に示した部品内蔵配線板における配線層２２の一部構成の変形例を模式的に示す平面図。 図６に示した部品内蔵配線板に使用の半導体素子４２についてその製造過程例を模式的断面で示す工程図。

符号の説明

１…配線板素材、２…配線板素材、３…配線板素材、１１…絶縁層、１１Ａ…プリプレグ、１２…絶縁層、１２Ａ…プリプレグ、１３…絶縁層、１３Ａ…プリプレグ、１４…絶縁層、１４Ａ…プリプレグ、１５…絶縁層、２１…配線層（配線パターン）、２１Ａ…金属箔（銅箔）、２２…配線層（配線パターン）、２２ａ…粗化面、２２Ａ…金属箔（銅箔）、２３…配線層（配線パターン）、２３Ａ…金属箔（銅箔）、２４…配線層（配線パターン）、２４Ａ…金属箔（銅箔）、２５…配線層（配線パターン）、２６…配線層（配線パターン）、２６Ａ…金属箔（銅箔）、３１，３２，３４，３５…層間接続体（導電性組成物印刷による導電性バンプ）、３３…スルーホール導電体、４１…チップ抵抗（電気／電子部品）、４１ａ…端子、４２…半導体素子（ウエハレベル・チップスケールパッケージによる電気／電子部品）、４２ａ…表面実装用端子、４２ｂ…再配線層、４２ｃ…端子パッド、４２ｄ，４２ｅ…絶縁層、４２ｗ…半導体ウエハ、５１，５５…接続部材（はんだまたは導電性組成物）、５１Ａ…クリームはんだまたは硬化前導電性組成物、５２，５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ…堰き止め樹脂パターン、６１，６２…はんだレジスト、７１…部品用開口部、７２…貫通孔、８１，８２…開口部。

Claims (12)

1. 第１の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層に対して積層状に位置する第２の絶縁層と、
   前記第２の絶縁層に埋設された電気／電子部品と、
   前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とに挟まれて設けられた、前記電気／電子部品を実装するためのランドを含む配線パターンと、
   前記配線パターンの前記ランドと前記電気／電子部品の端子とを電気的・機械的に接続する接続部材と、
   前記配線パターンの前記ランド上であって前記接続部材が接触する第１の領域と該第１の領域から延設された前記配線パターン上であって前記接続部材が接触しない第２の領域とを隔てるように設けられた樹脂パターンと
   を具備することを特徴とする部品内蔵配線板。
2. 前記配線パターンが、前記第２の絶縁層の側に粗化面を有することを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
3. 前記樹脂パターンが、平面形状として枠状に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の部品内蔵配線板。
4. 前記樹脂パターンが、平面形状としてコの字状に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の部品内蔵配線板。
5. 前記樹脂パターンが、前記配線パターンのうちの、前記ランドから引き出される配線パターン上に形成され、前記第１の領域と前記第２の領域とを隔てていることを特徴とする請求項１または２記載の部品内蔵配線板。
6. 前記電気／電子部品が、端子パッドを有する半導体チップと、該電気／電子部品の前記端子として、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列の表面実装用端子とを備えた半導体素子であり、
   前記樹脂パターンが、前記第１の領域を除く、前記半導体素子の下面に向かい合う前記配線パターン上および前記第１の絶縁層上に形成されていること
   を特徴とする請求項１または２記載の部品内蔵配線板。
7. 前記第２の絶縁層が、少なくとも２つの絶縁層の積層であり、
   前記少なくとも２つの絶縁層の間に挟まれて設けられた第２の配線パターンと、
   前記第２の絶縁層の積層方向一部を貫通して前記配線パターンの面と前記第２の配線パターンの面との間に挟設され、かつ導電性組成物からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化している形状である層間接続体と
   をさらに具備することを特徴とする請求項１または２記載の部品内蔵配線板。
8. 前記接続部材が、はんだであることを特徴とする請求項１または２記載の部品内蔵配線板。
9. 前記半導体素子の前記表面実装用端子が、ＬＧＡの端子であることを特徴とする請求項６記載の部品内蔵配線板。
10. 第１の絶縁板上に積層された金属箔をパターニングし、電気／電子部品を実装するためのランドを含む配線パターンを形成する工程と、
    前記配線パターンの前記ランド上であって前記電気／電子部品の端子を該ランドに接続するための接続部材が位置すべき第１の領域と、該第１の領域から延設された前記配線パターン上であって前記接続部材を位置させない第２の領域とを隔てるように樹脂パターンを形成する工程と、
    前記配線パターンの前記ランド上に前記接続部材を介して前記電気／電子部品を実装する工程と、
    前記第１の絶縁板とは異なる第２の絶縁板中に、前記電気／電子部品を埋め込むように、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する工程と
    を具備することを特徴とする部品内蔵配線板の製造方法。
11. 前記樹脂パターンを形成したあと、前記電気／電子部品を実装する前に前記配線パターンの前記第１および第２の領域の表面上を粗化する工程をさらに具備することを特徴とする請求項１０記載の部品内蔵配線板の製造方法。
12. 前記電気／電子部品を実装したあと、前記第１の絶縁板に前記第２の絶縁板を一体化する前に前記配線パターンの前記第２の領域の表面上を粗化する工程をさらに具備することを特徴とする請求項１０記載の部品内蔵配線板の製造方法。

Images