JP2011249759A - 電子素子内蔵印刷回路基板及びその製造方法 - Google Patents

電子素子内蔵印刷回路基板及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】絶縁樹脂層の中心に電子素子を収容して、基板の歪み現象を最小化する微細な電極間隔(Pitch)に対しても、部品の内蔵が可能である電子素子内蔵印刷回路基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は電子素子内蔵印刷回路基板及びその製造方法に関するもので、一定の厚さを有するメッキ電極パッドを備えた電子素子;前記メッキ電極パッドの下端面を露出して前記電子素子を収容し、その中心に前記電子素子を成すベース本体の中心が位置するように、前記電子素子を内蔵している絶縁樹脂層;及び前記電極パッド上に配置された回路パターンを備えて、層間接続を成して前記絶縁樹脂層の両面に夫々配置された回路層;を含むことができる。
【選択図】図1

Description

本発明は電子素子内蔵印刷回路基板に関し、絶縁樹脂層の中心と電子素子を成すベース本体の中心が一致するように収容する電子素子内蔵印刷回路基板及びその製造方法に関する。
パッケージ用印刷回路基板は、通常、キャパシタまたは抵抗のような受動素子を印刷回路基板の表面に実装している。しかし、電子機器が小型化、高密度化されている中で、印刷回路基板の表面積自体が減少するだけでなく、表面に実装される電子素子の数が増加することにより、電子素子の表面実装に多くの困難が発生しているという実情である。
これによって、電子素子を絶縁樹脂層に内蔵し、基板の小型化及び高密度化が可能な電子素子内蔵印刷回路基板の技術が注目されている。
従来の電子素子内蔵印刷回路基板を具現する方法は、一般的に電子素子と回路層間のインターコネクション(interconnetion)方式によって分類することができる。代表的に、電子素子をフリップチップボンディングや半田実装で回路層とインターコネクションを成した後、電子素子をキャビティを有する絶縁樹脂層に内蔵させたり、絶縁樹脂層にキャビティを形成した後にキャビティの内部に電子素子を固定した後、レーザー加工及びメッキ工程を含んだビルドアップ工程を遂行して、回路層とインターコネクションを成すことができる。
しかし、フリップチップボンディングによってインターコネクションを成す場合、アンダーフィル工程等のような追加工程を遂行しなければならないだけでなく、電子素子にバンプやポストを予め形成しなければならないため、工程が複雑である。また、キャビティに電子素子を固定した後でビルドアップ工程を遂行する場合、レーザー工程で要求するピッチだけ電子素子に備えられたバンプが離れていなければならないため、インターコネクションのためには電子部品の電極間の間隔(Pitch)を広げなければならず、このために別途の再配線層を形成しなければならないため、微細ピッチ化に制約を受けるようになる。
これによって、電子素子内蔵印刷回路基板を形成するための工程が複雑で収率が低下されるだけでなく、製造コストが上昇し、微細ピッチ化が困難であるという問題点があった。
さらに、従来技術による電子素子内蔵印刷回路基板は、コア基板の一方や、ビルドアップ(build‐up)層の一方にのみ電子素子が内蔵される構造を採択することによって、熱応力の環境下で歪み(warpage)現象に脆弱な非対称形構造になる可能性が高い。これによって、熱応力の環境下で電子素子が位置した方向に基板に歪み(warpage)現象が発生する問題点のため、一定の厚さ以下の電子素子に対しては内蔵が不可能であるという限界があるといえる。
特開2006−222334号公報
従って、本発明は電子素子内蔵印刷回路基板に関するもので、絶縁樹脂層の中心に電子素子を収容して、基板の歪み現象を最小化する微細な電極間隔(Pitch)に対しても、部品の内蔵が可能である電子素子内蔵印刷回路基板及びその製造方法を提供することをその目的とする。
本発明の目的は電子素子内蔵印刷回路基板を提供することである。前記電子素子内蔵印刷回路基板は、一定の厚さを有するメッキ電極パッドを備えた電子素子;前記メッキ電極パッドの下端面を露出し、その中心に前記電子素子を成すベース本体の中心が位置するように、前記電子素子を内蔵する絶縁樹脂層;及び前記電極パッド上に配置された回路パターンを備えて、層間接続を成して前記絶縁樹脂層の両面に夫々配置された回路層;を含むことができる。
ここで、前記一定の厚さは5から250μmの範囲を有することができる。
また、前記絶縁樹脂層は単一層で構成されることができる。
また、前記電子素子と対応されたキャビティを備えたコア層をさらに含んで、前記絶縁樹脂層は前記コア層のキャビティに充填されて前記コア層上に配置されることができる。
また、前記絶縁樹脂層は熱硬化性樹脂で形成されることができる。
また、前記電子素子は、本体、本体上に形成された回路層、及び絶縁層を備えた能動素子であり、前記絶縁樹脂層の中心は前記電子素子の本体の中心と一致することができる。
本発明の他の目的は電子素子内蔵印刷回路基板の製造方法を提供することである。前記製造方法は、接着部材を提供する段階;前記接着部材上に一定の厚さを有するメッキ電極パッドを備えた電子素子を付着させる段階;前記電子素子を含んだ前記接着部材上に絶縁シートを加熱圧着して、前記電子素子を成すベース本体の中心とその中心が一致するように絶縁樹脂層を形成する段階;前記電子素子を内蔵した絶縁樹脂層から前記接着部材を取り除く段階;及び前記電極パッド上に配置された回路パターンを備えて、層間接続を成して前記絶縁樹脂層の両面に夫々配置された回路層を形成する段階を含むことができる。
ここで、前記絶縁シートは熱硬化性樹脂で形成されることができる。
また、前記一定の厚さは5から250μmの範囲を有することができる。
本発明のまた他の目的は電子素子内蔵印刷回路基板の製造方法を提供することである。前記製造方法は、接着部材を提供する段階;前記接着部材上に電子素子を付着する段階;前記電子素子と対応されたキャビティを有するコア層を前記接着部材上に付着する段階;前記電子素子を含んだ前記コア層上に絶縁シートを加熱圧着して、前記電子素子を成すベース本体の中心とその中心が一致するように絶縁樹脂層を形成する段階;前記絶縁樹脂層を含んだコア層から前記接着部材を取り除く段階;及び前記電極パッド上に配置された回路パターンを備えて、層間接続を成して前記絶縁樹脂層の両面に夫々配置された回路層を形成する段階;を含むことができる。
ここで、前記絶縁シートは熱硬化性樹脂で形成されることができる。
また、前記一定の厚さは5から250μmの範囲を有することができる。
また、前記コア層はアンクラッド部材であることができる。
本発明の電子素子内蔵印刷回路基板は電子素子を絶縁樹脂層に内蔵し、電子素子に備えられた一定の厚さを有するメッキ電極を通じてインターコネクションを成すことができるため、工程を単純化させ、微細ピッチ化を成すことができる。
また、本発明の電子素子内蔵印刷回路基板において、絶縁樹脂層の中心と電子素子のベース本体の中心が互いに一致するように収容し、熱応力下で基板の歪みの発生を防止することができる。
本発明の第1実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板の断面図である。 本発明の第2実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板の断面図である。 本発明の第3実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板の製造工程を説明するために図示した断面図である。 本発明の第3実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板の製造工程を説明するために図示した断面図である。 本発明の第3実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板の製造工程を説明するために図示した断面図である。 本発明の第3実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板の製造工程を説明するために図示した断面図である。 本発明の第4実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板の製造工程を説明するために図示した断面図である。 本発明の第4実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板の製造工程を説明するために図示した断面図である。 本発明の第4実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板の製造工程を説明するために図示した断面図である。 本発明の第4実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板の製造工程を説明するために図示した断面図である。 本発明の第4実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板の製造工程を説明するために図示した断面図である。
以下、本発明の実施形態を電子素子内蔵印刷回路基板の図面を参照して詳細に説明する。以下に紹介される実施形態は当業者に本発明の思想が十分に伝達されるための例として提供されるものである。従って、本発明は以下に説明される実施形態に限定されず、他の形態で具体化されることもできる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜のために誇張されて表現されることもできる。明細書の全体における同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
図1は本発明の第1実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板の断面図である。
図1を参照すると、本発明の第1実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板は、電子素子120、電子素子120を内蔵した絶縁樹脂層110、及び電子素子120と電気的に接続された回路層130を含むことができる。
電子素子120は電子素子120を成すベース本体上に配置されて、一定の厚さを有するメッキ電極パッド121を備えることができる。ここで、一定の厚さは、好ましくは5から250μmの範囲を有することができて、さらに好ましくは10から20μmの範囲を有することができる。このように、電子素子120のメッキ電極パッド121が一定の厚さを有するため、電子素子120を絶縁樹脂層110の中心に配置させると同時に、メッキ電極パッド121を通じて回路層130と直接的に電気的接続を成すことができる。
ここで、電子素子120の中心から絶縁樹脂層110の上面までの距離d1と、電子素子120の中心から絶縁樹脂層110の下面までの距離d2は同一である。即ち、電子素子120を中心として、電子素子内蔵印刷回路基板は上下対称構造を有することができるため、熱応力環境で電子素子内蔵印刷回路基板の歪み不良を防止することができる。この際、絶縁樹脂層110は単一層で形成されることができる。
ここで、電子素子120のメッキ電極パッド121を形成するために、図面には具体的に図示されていないが、電子素子のベース本体上に絶縁層とメッキを数回繰り返して形成され、これにより、本発明で言及する電子素子の厚さは一部絶縁層の厚さを含むことができる。この場合、電子素子の厚さ方向の対称構造は、付加的に含まれた絶縁層の厚さを除いた電子素子のベース本体の厚さに相応する対称性を指称する。即ち、絶縁樹脂層110の中心と電子素子120を成すベース本体の中心が一致された構造を有することができる。
電子素子120の例としては、半導体チップなどの能動素子、または、キャパシタ、インダクタンス、抵抗のような受動素子等であることができる。
ここで、電子素子120が能動素子である場合、電子素子120は本体、本体上に形成された絶縁層と回路層を含むことができる。この際、絶縁層と回路層を除いた電子素子120を成す本体の中心と絶縁樹脂層110の中心が一致するように設計することが好ましい。
メッキ電極パッド121の厚さは、電子素子120の上面から絶縁樹脂層110の上面までの厚さと一致することができる。これによって、電子素子120に備えられたメッキ電極パッド121の上面は絶縁樹脂層110から露出されることができる。
回路層130は、層間接続を成して絶縁樹脂層110の上下面に夫々配置されることができる。この際、回路層130はメッキ電極パッド121上に配置されて、メッキ電極パッド121と連結された回路パターン130aを備えることができる。これによって、電子素子120は一定の厚さを有するメッキ電極パッド121を通じて回路層130とインターコネクションを成し、絶縁樹脂層110の中心に配置されることができる。
絶縁樹脂層110は熱硬化性樹脂で形成されることができる。ここで、絶縁樹脂層110を形成する材質の例としては、プリプレグ樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等であることができる。
従って、本発明の実施形態のように、電子素子内蔵印刷回路基板は電子素子をその中心に配置させて、熱応力から発生される可能性がある歪み不良を防止することができる。
また、電子素子内蔵印刷回路基板は電子素子に備えられたメッキ電極パッドを通じて回路層とインターコネクションを成すため、微細ピッチ化が可能である。
図2は本発明の第2実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板の断面図である。ここで、本発明の第2実施形態でコア層を備えることを除いて、上述の第1実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板と同一の技術的構成を備えて、同一の技術的構成に対しては同一の参照番号を付けることにする。
図2を参照すると、本発明の第2実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板は、一定の厚さを有するメッキ電極パッド121を備えた電子素子120と、メッキ電極パッド121の下端面を露出し、その中心に電子素子120を内蔵している絶縁樹脂層110、及びメッキ電極パッド121と連結され、絶縁樹脂層110の両面に夫々配置された回路層130を含むことができる。
ここで、絶縁樹脂層110の内部にコア層140が配置されることができる。コア層140はアンクラッド部材からなることができる。この際、アンクラッド部材はB−ステージ樹脂またはC−ステージ樹脂を含むことができる。
コア層140は電子素子120と対応したキャビティ141を備えることができる。即ち、電子素子120はキャビティ141の内部に配置されることができる。この際、絶縁樹脂層110はキャビティ141の内部に充填されて、コア層140の上面に配置されることができる。
本発明の実施形態のように、電子素子内蔵印刷回路基板は補強部材としてコア層を備えることによって、電子素子内蔵印刷回路基板の機械的強度及び耐久性を増大させることができる。
図3から図6は本発明の第3実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板の製造工程を説明するために図示した断面図である。
図3を参照すると、電子素子内蔵印刷回路基板を製造するために、まず接着部材150を提供する。接着部材150はテープ形態またはフィルムの形態を有することができる。
ここで、接着部材150は、後述する電子素子120を固定すると同時に、電子素子120に備えられたメッキ電極パッド121の下面を絶縁樹脂の汚染から保護する役割をすることができる。
接着部材150上に電子素子120を付着する。この際、電極パッド121が接着部材150上に付着されるようにする。
ここで、電子素子120は一定の厚さを有するメッキ電極パッド121を備えることができる。ここで、メッキ電極パッド121は電子素子120を成すベース本体上にメッキ工程を通じて一定の厚さを有するように形成されることができる。
メッキ電極パッド121の厚さは5から250μmの範囲を有することができる。ここで、電極パッド121の厚さが5μm以下である場合、電子素子120を覆う絶縁樹脂層110の厚さが小さすぎるようになり、絶縁体の役割を遂行することができない可能性がある。これは、メッキ電極パッド121の厚さは電子素子120を覆う絶縁樹脂層110の厚さと同一であるためである。また、メッキ電極パッド121の厚さが250μmを超過する場合、後続工程でメッキ電極パッド121の厚さに依存する接着部材150と電子素子120の間の間隔に絶縁樹脂を十分に供給することに困難がある。これは、絶縁樹脂層110を形成するための絶縁樹脂の流動性(resin flow ability)の限界によって、接着部材150と電子素子120の間に絶縁樹脂が十分に供給されない可能性があるためである。また、メッキ電極パッド121を形成するためのメッキ工程時間及びコストが上昇する問題点がある。さらに好ましくは、メッキ電極パッド121の厚さは10から20μmの範囲を有することができる。
図4を参照すると、電子素子120が付着された接着部材150上に絶縁シートを加熱圧着し、電子素子を収容するための絶縁樹脂層110を形成する。ここで、絶縁シートは絶縁層を形成するための絶縁樹脂の供給源であり、熱硬化性樹脂からなることができる。熱硬化性樹脂の例としては、プリプレグ樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等であることができる。
その後、絶縁シートをガラス転移温度以上に加熱する場合、絶縁シートは流動性を有するようになって電子素子120と接着部材150の間に充填され、電子素子120を内部に内蔵するようになる。この際、再び流動性を有する絶縁シートに適用された熱をガラス転移温度以下に低めることによって、流動性を有した絶縁シートは硬化され、結局、電子素子、即ち電子素子120を成すベース本体の中心とその中心が一致するように電子素子120を内蔵する絶縁樹脂層110を形成することができる。
図5を参照すると、電子素子120が内蔵された絶縁樹脂層110から接着部材150を取り除く。この際、接着部材150に付着されたメッキ電極パッド121は自然的に外部に露出されることができる。ここで、メッキ電極パッド121は絶縁樹脂層110を形成する過程で接着部材150によって保護され、メッキ電極パッド121が絶縁樹脂層110を形成する絶縁樹脂から汚染されることを防止することができる。
これによって、電子素子120が絶縁樹脂層110に内蔵されていて、メッキ電極パッド121は自然的に絶縁樹脂層110を貫通して絶縁樹脂層110の下面に露出されることができる。
これに加えて、接着部材150を取り除いた後、絶縁樹脂層110に接着部材の成分が残留される可能性があるため、電子素子120を内蔵している絶縁樹脂層110を洗浄する段階をさらに含むことができる。
図6を参照すると、絶縁樹脂層110の両面に夫々回路層130を形成することができる。ここで、回路層130を形成するために、絶縁樹脂層110に貫通されたビアホールを形成することができる。
その後、ビアホール及びメッキ電極パッド121を含んだ絶縁樹脂層110の両面に夫々導電層を形成した後、導電層をエッチングして絶縁樹脂層の両面に夫々回路層130を形成することができる。この際、回路層130は絶縁樹脂層110から露出されたメッキ電極パッド121上に配置されて電気的に接続された回路パターンを含むことができる。
これによって、回路層130と電子素子120は一定の厚さを有するメッキ電極パッド121を通じてメッキに連結されることによって、電気的に接続されるため、回路層130と電子素子120を電気的に接続させるためのレーザー加工及びメッキ工程を含んだビルドアップ工程が省略されることができる。
従って、本発明の電子素子内蔵印刷回路基板は電子素子を絶縁樹脂層に内蔵し、電子素子のベース本体上に一定の厚さにメッキされて形成された電極パッドを通じてインターコネクションを成すことができて、ビルドアップ工程やアンダーフィル工程を遂行しなくても良いため、工程を単純化させることができ、微細ピッチ化を成すことができる。
また、本発明の電子素子内蔵印刷回路基板において、絶縁樹脂層の中心と電子素子を成すベース本体の中心が一致するように内蔵することができて、熱応力下で基板の歪みの発生を防止することができる。
図7から図11は本発明の第4実施形態による電子素子内蔵印刷回路基板の製造工程を説明するために図示した断面図である。ここで、コア層をさらに形成することを除いて、上述の第3実施形態と同一の製造方法を通じて電子素子内蔵印刷回路基板を製造することができる。これにより、第3実施形態と重複される説明は省略し、同一の技術構成に対しては同一の参照番号を付けることにする。
図7を参照すると、電子素子内蔵印刷回路基板を製造するために、まず接着部材150上に電子素子120を付着する。この際、電子素子120に備えられたメッキ電極パッド121が接着部材150上に付着するようにする。
図8を参照すると、電子素子120が付着された接着部材150上にコア層140を付着する。この際、コア層140は電子素子120と対応されたキャビティ141を備えることができる。即ち、電子素子120はキャビティ141に収容されて接着部材150上に付着されていることができる。
ここで、コア層140のキャビティ141はレーザーまたは機械的ドリルによって形成されることができて、本発明の実施形態でコア層140のキャビティ141を形成する工程を限定するのではない。
コア層140はB−ステージ樹脂またはC−ステージ樹脂を含むアンクラッド部材からなることができる。
図9を参照すると、キャビティ141を含んだコア層140上に絶縁樹脂層110を形成する。絶縁樹脂層110を形成するために、キャビティ141を含んだコア層140上に絶縁シートを加熱圧着する。この際、絶縁シートが流動性を有するようになってキャビティ141の内部だけでなく、接着部材150と電子素子120の間に充填され、コア層上に配置されることができる。
図10のように、接着部材150を絶縁樹脂層110を含んだコア層140から取り除いた後、図11のように、絶縁樹脂層110の両面に夫々配置され、電子素子と電気的に接続された回路層130を形成することによって、電子素子を成すベース本体の中心と絶縁樹脂層の中心が互いに一致するように電子素子が内蔵された電子素子内蔵印刷回路基板を製造することができる。
従って、本発明の実施形態のように、キャビティを備えたコア層を絶縁樹脂層の内部に形成することによって、電子素子内蔵印刷回路基板の耐久性を確保することができる。
110 絶縁樹脂層
120 電子素子
121 メッキ電極パッド
130 回路層
140 コア層
150 接触部材S

Claims (13)

  1. 一定の厚さを有するメッキ電極パッドを備えた電子素子;
    前記メッキ電極パッドの下端面を露出し、その中心に前記電子素子を成すベース本体の中心が位置するように、前記電子素子を内蔵する絶縁樹脂層;及び
    前記電極パッド上に配置された回路パターンを備えて、層間接続を成して前記絶縁樹脂層の両面に夫々配置された回路層;
    を含む電子素子内蔵印刷回路基板。
  2. 前記一定の厚さは5から250μmの範囲を有する請求項1に記載の電子素子内蔵印刷回路基板。
  3. 前記絶縁樹脂層は単一層で構成される請求項1に記載の電子素子内蔵印刷回路基板。
  4. 前記電子素子と対応されたキャビティを備えたコア層をさらに含んで、
    前記絶縁樹脂層は前記コア層のキャビティに充填されて前記コア層上に配置される請求項1に記載の電子素子内蔵印刷回路基板。
  5. 前記絶縁樹脂層は熱硬化性樹脂で形成される請求項1に記載の電子素子内蔵印刷回路基板。
  6. 前記電子素子は、本体、本体上に形成された回路層、及び絶縁層を備えた能動素子であり、
    前記絶縁樹脂層の中心は前記電子素子の本体の中心と一致する請求項1に記載の電子素子内蔵印刷回路基板。
  7. 接着部材を提供する段階;
    前記接着部材上に一定の厚さを有するメッキ電極パッドを備えた電子素子を付着させる段階;
    前記電子素子を含んだ前記接着部材上に絶縁シートを加熱圧着して、前記電子素子を成すベース本体の中心とその中心が一致するように絶縁樹脂層を形成する段階;
    前記電子素子を内蔵した絶縁樹脂層から前記接着部材を取り除く段階;及び
    前記電極パッド上に配置された回路パターンを備えて、層間接続を成して前記絶縁樹脂層の両面に夫々配置された回路層を形成する段階;
    を含む電子素子内蔵印刷回路基板の製造方法。
  8. 前記絶縁シートは熱硬化性樹脂で形成される請求項7に記載の電子素子内蔵印刷回路基板の製造方法。
  9. 前記一定の厚さは5から250μmの範囲を有する請求項7に記載の電子素子内蔵印刷回路基板の製造方法。
  10. 接着部材を提供する段階;
    前記接着部材上に電子素子を付着する段階;
    前記電子素子と対応されたキャビティを有するコア層を前記接着部材上に付着する段階;
    前記電子素子を含んだ前記コア層上に絶縁シートを加熱圧着して、前記電子素子を成すベース本体の中心とその中心が一致するように絶縁樹脂層を形成する段階;
    前記絶縁樹脂層を含んだコア層から前記接着部材を取り除く段階;及び
    前記電極パッド上に配置された回路パターンを備えて、層間接続を成して前記絶縁樹脂層の両面に夫々配置された回路層を形成する段階;
    を含む電子素子内蔵印刷回路基板の製造方法。
  11. 前記絶縁シートは熱硬化性樹脂で形成される請求項10に記載の電子素子内蔵印刷回路基板の製造方法。
  12. 前記一定の厚さは5から250μmの範囲を有する請求項10に記載の電子素子内蔵印刷回路基板の製造方法。
  13. 前記コア層はアンクラッド部材である請求項10に記載の電子素子内蔵印刷回路基板の製造方法。
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