JP2011216636A - 電子部品内蔵基板、電子回路モジュール、および電子部品内蔵基板の製造方法 - Google Patents

電子部品内蔵基板、電子回路モジュール、および電子部品内蔵基板の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】製造が容易で、生産性の高い、電子部品内蔵基板を提供する。
【解決手段】電子部品内蔵基板100は、収納部1aを有するコア基板1と、収納部1aに収納された電子部品3と、コア基板1の一方の主面に形成された封止樹脂層5と、封止樹脂層5に形成され、封止樹脂層5の表面と電子部品3の端子電極とを接続するビアホール6aと、コア基板1の少なくとも一方の主面に形成された配線部8、9とを備え、配線部8、9を、熱硬化性樹脂からなる複数の配線樹脂層8S,8T、9S、9T、9Uが、積層され、加熱され、硬化されて、一体化されたものからなり、内部にビアホール8a、9aと配線電極8b、9bを有するものとした。
【選択図】図4

Description

本発明は、コア基板の内部に電子部品を内蔵した電子部品内蔵基板に関し、さらに詳しくは、従来よりも、製造が容易で、生産性の高い電子部品内蔵基板に関する。また、本発明は、本発明の電子部品内蔵基板の主面に、さらに電子部品を実装してなる電子回路モジュールに関する。さらに、本発明は、電子部品内蔵基板の製造方法に関する。
近時、電子機器の小型化が進み、電子機器の内部において、基板に電子部品を高密度に実装することが求められている。そして、高密度実装に応える技術として、たとえば特許文献1(特開2002−271029号公報)に開示されるような、内部に電子部品を内蔵した電子部品内蔵基板が実用化されている。
図7(A)〜図9(H)に、特許文献1に開示された電子部品内蔵基板400を示す。なお、図7(A)〜図9(H)は、それぞれ、電子部品内蔵基板400を製造する際に実施される各工程を示す断面図である。ただし、図9(H)は、電子部品内蔵基板400の完成図でもある。
以下、製造方法を説明することによって、従来例にかかる電子部品内蔵基板400の詳細を明らかにする。
まず、図7(A)に示すように、コア基板51を準備する。コア基板51には、たとえば、複数の樹脂フィルムが積層されたものを用いる。コア基板51の一方の主面には、電子部品を収納するための収納部52が形成されている。
次に、図7(B)に示すように、収納部52に、両端に端子電極が形成された電子部品(コンデンサ)53を収納したうえで、コア基板51の両主面に、樹脂フィルムを積層し、加圧し、加熱し、樹脂フィルムを硬化させて、第1の配線層(層間樹脂絶縁層)54a、54bを形成する。なお、このとき、コア基板51を構成する樹脂フィルムも硬化され、全体が一体化する。
次に、図7(C)に示すように、第1の配線層54a、コア基板51、第1の配線層54bを貫通した孔55aをドリルなどにより形成するとともに、第1の配線層54aの表面から電子部品53の端子電極に至る孔55bをCO2レーザなどにより形成する。
次に、図8(D)に示すように、孔55a、55bの内壁に導電物質を付着させて、孔55aにスルーホール56a、孔55bにスルーホール56bを形成する。また、同時に、第1の配線層54a、54bの表面に、それぞれ所定のパターンを有する配線電極57を形成する。より具体的には、たとえば、孔55a、55bの内壁、および、配線層54a、54bの表面全体に、パラジウムなどの触媒を付与したうえで、銅などの無電解めっきをおこなう。続いて、配線層54a、54bの表面に形成された無電解めっき膜の表面に、所定のパターンからなる電解めっきに対するレジストを形成したうえで、銅などの電解めっきをおこなう。続いて、レジストを除去し、さらに除去されたレジストの下の無電解めっき膜を除去して、スルーホール56a、56bと、所定のパターンを有する配線電極57を得る。
次に、図8(E)に示すように、スルーホール56a、56b内に樹脂を充填したうえで、第1の配線層54a、54bのそれぞれの表面上に樹脂フィルムを積層し、第2の配線層(層間樹脂絶縁層)58a、58bを形成する。
次に、図8(F)に示すように、第2の配線層58a、58bの表面から配線電極57に至る孔59をCO2レーザなどにより形成し、続いて加熱して、第2の配線層58a、58bを構成する樹脂フィルムを硬化させる。
次に、図9(G)に示すように、孔59にスルーホール60を形成し、さらに、第2の配線層58a、58bの表面に、それぞれ所定のパターンを有する配線電極61を形成する。なお、この工程は、図8(D)を使って説明した、スルーホール56a、56b、配線電極57を形成する工程と同様の方法でおこなう。
次に、図9(H)に示すように、スルーホール60部分にはんだバンプ62を形成して、従来例にかかる電子部品内蔵基板400を完成させる。なお、第2の配線層58a、58bの表面の、はんだバンプ62以外の部分には、はんだレジストを形成しても良い。
特開2002−271029号公報
しかしながら、上述した従来の電子部品内蔵基板400は、製造工程が煩雑であり、生産性が低いという問題があった。
すなわち、電子部品内蔵基板400を製造するためには、収納部52に電子部品53を収納したコア基板51の両主面に、第1の配線層54a、54bを形成し、ドリルなどで孔55aを形成し、CO2レーザなどで孔55bを形成し、無電解めっき、電解めっきなどでスルーホール56a、56b、配線電極57を形成し、さらに第1の配線層54a、54bの表面上に第2の配線層58a、58bを形成し、CO2レーザなどで孔59を形成し、無電解めっき、電解めっきなどでスルーホール60、配線電極61を形成するというように、同じ種類の工程を繰り返して実施しなければならず、煩雑で、生産性が低かった。特に、CO2レーザなどによる孔55bの形成と孔59の形成、また、無電解めっきおよび電解めっきなどによるスルーホール56a、56b、配線電極57の形成と、スルーホール60、配線電極61の形成を、2度に分けて実施しなければならず、1度で実施してしまうことができないのは無駄であった。
本発明は、上述した従来の電子部品内蔵基板の有する問題を解決するためになされたものである。
その手段として、本発明の電子部品内蔵基板は、収納部を有するコア基板と、収納部に収納された、少なくとも1対の端子電極を有する電子部品と、収納部を含んでコア基板の一方の主面に形成され、電子部品を収納部内に封止する封止樹脂層と、封止樹脂層に形成され、封止樹脂層の表面と電子部品の端子電極とを接続するビアホールまたはスルーホールと、封止樹脂層が形成されたコア基板の少なくとも一方の主面に形成された配線部とを備え、配線部を、両主面間を貫通して孔が形成され、その孔に導電ペーストが充填されるとともに、主面に必要な配線電極が形成された、熱硬化性樹脂からなる複数の配線樹脂層が、積層され、加熱され、硬化されて、一体化されたものからなり、内部にビアホールと配線電極を有するものとした。
また、本発明の電子回路モジュールは、上述した本発明の電子部品内蔵基板の少なくとも一方の主面に、さらに別の電子部品を実装してなる。
さらに、本発明の電子部品内蔵基板の製造方法は、上述した本発明の電子部品内蔵基板の製造に適した工程からなる。
本発明の電子部品内蔵基板は、上述した構造からなるため、配線層を、熱硬化性樹脂からなる複数の配線樹脂層を、一括して、積層し、加熱し、硬化して、一体化して形成することができる。すなわち、従来のように、第1の配線層を形成し、レーザなどで孔を形成し、無電解めっき、電解めっきでスルーホールを形成し、さらに第2の配線層を形成し、同様に孔やスルーホールを形成するというように、同じ工程を繰り返して実施する必要がなく、製造が容易で、生産性が高い。
また、配線層を構成する配線樹脂層の層数の増減が容易であり、設計自由度が高い。したがって、本発明の電子部品内蔵基板は、内蔵された電子部品と、配線部の配線とで、所望の電子回路を自由に構成することができる。
また、本発明の電子回路モジュールは、上記電子部品内蔵基板の電子回路に、さらに電子部品を付加することができ、より所望する電子回路を構成することができる。
さらに、本発明の電子部品内蔵基板の製造方法によれば、容易、かつ生産性高く、電子部品内蔵基板を製造することができる。
図1(A)〜(C)は、本発明の第1実施形態にかかる電子部品内蔵基板100を製造する際に実施される各工程を示す断面図である。 図2(D)〜(F)は、図1の続きであり、本発明の第1実施形態にかかる電子部品内蔵基板100を製造する際に実施される各工程を示す断面図である。 図3(G)〜(I)は、図2の続きであり、本発明の第1実施形態にかかる電子部品内蔵基板100を製造する際に実施される各工程を示す断面図である。 図4(J)、(K)は、図3の続きであり、本発明の第1実施形態にかかる電子部品内蔵基板100を製造する際に実施される実施される各工程を示す断面図である。なお、図4(K)は、完成した電子部品内蔵基板100を示す。 本発明の第2実施形態にかかる電子部品内蔵基板200を示す断面図である。 本発明の第3実施形態にかかる電子回路モジュール300を示す断面図である。 図7(A)〜(C)は、従来の電子部品内蔵基板400を製造する際に実施される各工程を示す断面図である。 図8(D)〜(F)は、図7の続きであり、従来の電子部品内蔵基板400を製造する際に実施される各工程を示す断面図である。 図9(G)、(H)は、図8の続きであり、従来の電子部品内蔵基板400を製造する際に実施される各工程を示す断面図である。なお、図9(H)は、完成した電子部品内蔵基板400を示す。
以下、図面とともに、本発明を実施するための形態について説明する。
[第1実施形態]
図1(A)〜図4(H)に、本発明の第1実施形態にかかる電子部品内蔵基板100を示す。ただし、図1(A)〜図4(H)は、それぞれ、電子部品内蔵基板100を製造する際に実施される各工程を示す断面図である。なお、図4(K)は、完成した電子部品内蔵基板100を示している。
まず、図4(K)を参照して、第1実施形態にかかる電子部品内蔵基板100の構造について説明する。
電子部品内蔵基板100は、コア基板1を備える。コア基板1は、たとえば、Cu、Cu合金などの金属の薄板からなり、両主面を貫通して形成された、収納部1aと配線孔1bとを有している。そして、コア基板1の収納部1aには、両端に1対の端子電極を有する電子部品3が収納されている。また、コア基板1の配線孔1bには、コア基板1と同じ材質からなり、コア基板1の両主面間を接続する、柱状金属体4が配置されている。
なお、収納部1aは、必ずしも無底孔である必要はなく、有底孔であっても良い。また、図においては、電子部品3として、両端に1対の端子電極を有するコンデンサを示しているが、電子部品3はコンデンサには限られず、抵抗、コイル、半導体など、種々の種類の電子部品を用いることができる。また、電子部品3の有する端子電極の個数は1対には限られず、それよりも多くても良い。また、コア基板1には、通常、多数の収納部1aが形成され、それぞれに種々の種類の電子部品3が収納される。
電子部品内蔵基板100のコア基板1の一方の主面には、収納部1aと配線孔1bとを含んで、封止樹脂層5が形成されている。封止樹脂層5は、電子部品3を、コア基板1内に封止している。封止樹脂層5は、たとえば、熱硬化性のエポキシ樹脂、フェノール樹脂などからなる。
封止樹脂層5には、封止樹脂層5の表面から電子部品3の端子電極に至るビアホール6aと、封止樹脂層5の表面から柱状金属体4に至るビアホール6bが形成されている。なお、ビアホール6a、6bは、封止樹脂層5に形成された孔内に導電物質を充填した構造からなるが、これに代えて、孔の内壁に導電物質を付着させたスルーホールの構造にしても良い。また、封止樹脂層5の表面には、所定のパターンからなる配線電極7が形成され、ビアホール6a、6bと、配線電極7が接続されている。ビアホール6a、6b、配線電極7の材質は任意であるが、たとえば、Cu、Ag、Niなどを用いることができる。
そして、コア基板1の上側の主面には配線部8が、下側の主面には配線部9が形成されている。
配線部8は、2層の配線樹脂層8S、8Tからなり、配線樹脂層8S、8Tはそれぞれ、両主面を貫通して形成されたビアホール8aと、主面に形成された配線電極8bとを有している。また、配線部9は、3層の配線樹脂層9S、9T、9Uからなり、配線樹脂層9S、9T、9Uはそれぞれ、両主面を貫通して形成されたビアホール9aと、主面に形成された配線電極9bとを有している。なお、配線部8を構成する配線樹脂層8S、8T、および配線部9を構成する配線樹脂層9S〜9Uの層数は、それぞれ任意であり、必要に応じて増減することができる。また、全ての配線樹脂層8S〜9Uに配線電極8bまたは9bが形成されている必要はなく、配線電極8b、9bの形成されていないものであって良い。また、逆に、両主面に配線電極8bまたは9bが形成されたものであっても良い。
配線樹脂層8S、8T、9S、9T、9Uは、たとえば、熱硬化性のエポキシ樹脂、フェノール樹脂などからなる。ビアホール8a、9a、配線電極8b、9bは、たとえば、Cu、Ag、Niなどからなる。
かかる構造からなるからなる電子部品内蔵基板100は、内蔵された電子部品3と、配線部8、9内の、ビアホール8a、9a、配線電極8b、9bにより構成される配線とで、所望の電子回路が構成される。
電子部品内蔵基板100は、たとえば、次の方法により製造される。
まず、図1(A)に示すように、コア基板1を準備する。コア基板1は、上述のとおり、たとえば、Cu、Cu合金などの金属の薄板からなる。コア基板1は、電子部品3を収納するのに十分な厚みがあれば良い。
次に、図1(B)に示すように、コア基板1の一方の主面に、フィルム2を貼る。フィルム2は、次に説明する、コア基板1をエッチングする際の薬液に浸食されない材質からなる。本実施形態においては、フィルム2には、古河電気工業株式会社製、UCシリーズ(ウエハダイシング用UVテープ)、UC‐353EP‐110を用いた。なお、これに代えて、日東電工株式会社製、リバアルファ(商品名)を用いることもできる。なお、フィルム2の、コア基板1への貼着面は、ある程度、強力な粘着性を有していることが好ましい。後述するとおり、電子部品3や柱状金属体4をフィルム2に固定するのに、フィルム2の有する粘着性を用いることができるからである。
次に、図1(C)に示すように、コア基板1のフィルム2が貼られていない側の主面から、コア基板1を所望のパターンにエッチングして、収納部1a、配線孔1b、さらに配線孔1b内に柱状金属体4を、それぞれ形成する。なお、エッチングにより形成された柱状金属体4は、フィルム2の有する粘着性により、フィルム2上に固定されている。エッチングは、コア基板1のフィルム2が貼られていない側の主面に、所望のパターンを有するエッチングレジスト膜を形成したうえで、コア基板1を浸食する薬液をコア基板1に塗布することによりおこなう。本実施形態においては、薬液として塩化第二鉄や塩化第二銅を用いた。なお、上述したとおり、フィルム2は、この薬液には浸食されない。
次に、図2(D)に示すように、コア基板1の収納部1aの底に露出したフィルム2に電子部品3を固定する。電子部品3のフィルム2への固定は、フィルム2の有する粘着性によりおこなうことができる。ただし、別途、接着剤を用いて、電子部品3をフィルム2へ固定するようにしても良い。
次に、図2(E)に示すように、電子部品3が収納された収納部1a、および柱状金属体4が形成された配線孔1bを含んで、コア基板1のフィルム2が貼られていない側の主面に封止樹脂層5を形成し、電子部品3をコア基板1内に封止する。封止樹脂層5の材質には、たとえば、熱硬化性または光硬化性の、エポキシ樹脂やフェノール樹脂を用いることができる。封止樹脂層5は、加熱されて半溶融状態になった樹脂シートをコア基板1上に配置し、コア基板1上を流動させて平坦化させるか、あるいは液状樹脂をコア基板1上に塗布し、コア基板1上を流動させて平坦化させた後に、加熱、または光照射して、樹脂を硬化させて形成する。なお、封止樹脂層5は、この段階では、完全に硬化している必要はなく、所望の硬度に硬化していれば良い。
次に、図2(F)に示すように、封止樹脂層5に、封止樹脂層5の表面から電子部品3の端子電極に至るビアホール用の孔6a’と、封止樹脂層5の表面から柱状金属体4に至るビアホール用の孔6b’とを形成する。孔6a’、6b’は、たとえば、CO2レーザ装置により、レーザ光を照射して形成することができる。なお、この工程の前あるいは後に、コア基板1からフィルム2を剥がす。
次に、図3(G)に示すように、孔6a’、6b’に導電ペーストを充填して、ビアホール6a、6bを形成する。
次に、図3(H)に示すように、封止樹脂層5の表面全面に、銅箔などを圧着し、加熱して導電層7’を形成する。このときの加熱により、ビアホール6a、6b内の導電ペーストも硬化される。また、封止樹脂層5が、この時点までに完全に硬化していない場合は、封止樹脂層5も硬化される。
次に、図3(I)に示すように、導電層7’を、フォトリソグラフィ技術を用いてエッチングし、所望のパターンからなる配線電極7を形成する。
次に、図4(J)に示すように、コア基板1の上側の主面に、熱硬化性樹脂からなる配線樹脂層8S、8Tを積層し、コア基板1の下側の主面に、熱硬化性樹脂からなる配線樹脂層9S、9T、9Uを積層する。
配線樹脂層8S〜9Uのそれぞれには、両主面間を貫通して形成された孔に、導電ペーストが充填されてなるビアホール8aまたは9aが形成されている。なお、孔は、たとえばCO2レーザを照射することにより形成することができる。
また、配線樹脂層8S〜9Uには、必要に応じて、主面に、所望のパターンからなる配線電極8bまたは9bが形成されている。配線電極8b、9bは、たとえば、所望のパターンに形成済みの銅箔を、配線樹脂層8S〜9Uに転写することにより形成することができる。
なお、熱硬化性樹脂からなる配線樹脂層8S、8T、9S〜9Uは、この段階では未硬化である。
最後に、図4(K)に示すように、全体を加圧した状態で加熱し、配線樹脂層8S、8Tを硬化させ、一体化させて配線部8を形成し、配線樹脂層9S、9T、9Uを硬化させ、一体化させて配線部9を形成して、本発明の第1実施形態にかかる電子部品内蔵基板100を完成させる。なお、ビアホール8a、9a内の導電ペーストは、このときの加熱により硬化される。
以上、本発明の第1実施形態にかかる電子部品内蔵基板100の構造、およびその製造方法の一例について説明した。しかしながら、本発明が上述の内容に限定されることはなく、発明の主旨に沿って種々の変形をなすことができる。たとえば、配線部8、9は、コア基板1の少なくとも一方の主面に形成されていれば良く、配線部8を省略し、配線部9のみの構成としても良い。また、すでに述べたように、配線部8を構成する配線樹脂層8S、8Tの層数、配線部9を構成する配線樹脂層9S、9T、9Uの総数は任意であり、必要に応じて増減することができる。
[第2実施形態]
図5に、本発明の第2実施形態にかかる電子部品内蔵基板200を示す。ただし、図5は、電子部品内蔵基板200の断面図である。
電子部品内蔵基板200は、封止樹脂層5の表面に形成された接続電極7と、配線樹脂層9Sに形成されたビアホール9aとの接続を、封止樹脂層5を貫通して形成されたビアホール16bによっておこなっている。電子部品内蔵基板200の他の構成は、図4(K)に示した、第1実施形態にかかる電子部品内蔵基板100と同様である。
ビアホール16bは、封止樹脂層5の表面から電子部品3の端子電極に至る導電ビア6aを形成する際に、同時に、封止樹脂層5の表面から、フィルム(図示せず)の貼着された樹脂層5の裏面に至る孔を形成し、その孔に導電性物質を充填することにより形成することができる。
第1実施形態にかかる電子部品内蔵基板100では、図4(K)に示すように、この部分の接続を、ビアホール6bと柱状金属体4とでおこなっているが、コア基板1の厚みが大きい場合などは、柱状金属体4の形成は必ずしも容易ではない。柱状金属体4の形成が容易でない場合は、第4実施形態にかかる電子部品内蔵基板200のように、この部分の接続を、導電ビア16bによりおこなうことができる
[第3実施形態]
図6に、本発明の第5実施形態にかかる電子回路モジュール300を示す。ただし、図6は、電子回路モジュール300の断面図である。
電子回路モジュール300は、第1実施形態にかかる電子部品内蔵基板100(図4(K)参照)の主面に、さらに別の電子部品13が実装されて構成されている。具体的には、電子部品内蔵基板100の所定の配線電極8bに、電子部品13がはんだにより固定されている。
このように、本発明にかかる電子部品内蔵基板に、別の電子部品を実装して電子回路モジュールを構成することにより、電子部品内蔵基板により構成される電子回路に、さらに電子部品を付加して、より機能の高い、所望の電子回路を構成することができる。
1:コア基板
2:フィルム
3、13:電子部品
4:柱状金属体
5:封止樹脂層
6a、6b、16a:ビアホール(封止樹脂層5内に形成されたもの)
7:配線電極(封止樹脂層5に形成されたもの)
8、9:配線部
8S、8T、9S、9T、9U:配線樹脂層
8a、9a:ビアホール(配線樹脂層8S〜9U内に形成されたもの)
8b、9b:配線電極(配線樹脂層8S〜9Uに形成されたもの)
100、200:電子部品内蔵基板
300:電子回路モジュール

Claims (7)

  1. 収納部を有するコア基板と、
    前記収納部に収納された、少なくとも1対の端子電極を有する電子部品と、
    前記収納部を含んで前記コア基板の一方の主面に形成され、前記電子部品を前記収納部内に封止する封止樹脂層と、
    前記封止樹脂層に形成され、前記封止樹脂層の表面と前記電子部品の前記端子電極とを接続する、ビアホールまたはスルーホールと、
    前記封止樹脂層が形成された前記コア基板の少なくとも一方の主面に形成された配線部と、を備えた電子部品内蔵基板であって、
    前記配線部が、両主面間を貫通して孔が形成され、当該孔に導電ペーストが充填されるとともに、主面に必要な配線電極が形成された、熱硬化性樹脂からなる複数の配線樹脂層が、積層され、加熱され、硬化されて、一体化されたものからなり、内部にビアホールと配線電極を有することを特徴とする電子部品内蔵基板。
  2. 前記コア基板が、金属からなることを特徴とする、請求項1に記載された電子部品内蔵基板。
  3. 前記金属が、Cu、またはCu合金であることを特徴とする、請求項2に記載された電子部品内蔵基板。
  4. 前記コア基板に形成された収納部が、前記コア基板の両主面間を貫通して形成された、無底孔からなることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれか1項に記載された電子部品内蔵基板。
  5. 前記コア基板が両主面を貫通して形成された配線孔をさらに有し、当該配線孔内には前記コア基板と同じ材質からなる柱状金属体が配置され、かつ当該柱状金属体の周囲には前記封止樹脂層が形成され、当該柱状金属体が前記コア基板の両主面間を接続する配線として機能することを特徴とする、請求項2ないし4のいずれか1項に記載された電子部品内蔵基板。
  6. 請求項1ないし5のいずれか1項に記載された電子部品内蔵基板と、当該電子部品内蔵基板の少なくとも一方の主面に実装された電子部品とを備えてなることを特徴とする電子回路モジュール。
  7. 収納部を有するコア基板を準備する工程と、
    前記収納部に、少なくとも1対の端子電極を有する電子部品を収納する工程と、
    前記収納部を含んで前記コア基板の一方の主面に封止樹脂層を形成し、前記電子部品を前記収納部内に封止する工程と、
    前記封止樹脂層に、前記封止樹脂層の表面と前記電子部品の前記端子電極とを接続するビアホールまたはスルーホールを形成する工程と、
    それぞれ熱硬化性樹脂からなり、両主面間を貫通して孔が形成され、当該孔に導電ペーストが充填されるとともに、主面に必要な配線電極が形成された複数の配線樹脂層を、前記封止樹脂層が形成された前記コア基板の少なくとも一方の主面に積層し、加熱し、硬化させ、一体化させて、内部にビアホールと配線電極を有する配線部を形成する工程と、を備えたことを特徴とする電子部品内蔵基板の製造方法。
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