JP2012033879A - Component built-in substrate and method of manufacturing the same - Google Patents

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Yasuhiro Sugaya
康博 菅谷
Takashi Kitae
孝史 北江
Akira Hashimoto
晃 橋本
Fumio Echigo
文雄 越後
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem that the shape of a conductive via may be distorted significantly due to resin flow when a component is built in and thereby electrically stable via connection is not obtained, and a copper foil to be connected with the conductive via must satisfy the requirements of soldering.SOLUTION: A component built-in substrate 101 has a multilayer substrate 115 where a first insulation layer 102 and a second insulation layer 105 are laminated, a circuit component 112 mounted on a wiring pattern 111 on the inner layer side of the first insulation layer 102 which is the outermost layer of the multilayer substrate 115, and a housing section 114 which houses the circuit component 112. The space between the circuit component 112 and the multilayer substrate 115 is filled with a hardened matter of a second hardening resin 106, and a via 109 is formed of a conductive paste 110. The via 109 is constituted of a first metal region principally comprising an intermetallic compound and covering the periphery of surface contact area of Cu particles so as to straddle that area, and a second metal region principally comprising Bi.

Description

本発明は、受動部品や能動部品等を内蔵する部品内蔵基板及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a component-embedded substrate that incorporates passive components, active components, and the like, and a method of manufacturing the same.

近年、電子機器の高機能化と共に、モジュールに代表されるデバイスの小型化が進んでいる。例えば、カメラモジュールに代表される様にモジュール基板に要求される層数が6層以上と多いにも拘わらず、基板厚みを一定厚み以下に抑え、且つ小型化する事が強く求められているアプリケーションがいくつか存在する。そのために部品内蔵基板が提案されている。   2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices have become more sophisticated, and devices represented by modules have been downsized. For example, an application that is strongly required to keep the substrate thickness below a certain thickness and to be miniaturized even though the number of layers required for the module substrate is as large as 6 or more, as represented by a camera module There are several. Therefore, a component built-in board has been proposed.

従来の電子部品内蔵基板について、図14を用いて説明する。図14は、従来の電子部品内蔵基板の断面図である。   A conventional electronic component built-in substrate will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view of a conventional electronic component built-in substrate.

図14において、従来の部品内蔵基板1は、インナービア2、配線パターン3、内蔵層間接続ビア4、電気絶縁層5、コンポジット層6、回路部品7、部品内蔵層8等から構成されている。   In FIG. 14, a conventional component-embedded substrate 1 includes an inner via 2, a wiring pattern 3, a built-in interlayer connection via 4, an electrical insulating layer 5, a composite layer 6, a circuit component 7, a component built-in layer 8, and the like.

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。   As prior art document information of this technology, for example, Patent Document 1 is known.

特許第3547423号公報Japanese Patent No. 3547423

特許文献1等に示す従来の部品内蔵基板では、弾性率が所定の値に規定された無機質フィラーと硬化性樹脂を含む混合物からなる電気絶縁材(本明細書ではコンポジット材と呼ぶ)を用いる事によって、部品内蔵に伴う樹脂流動に抗して導電性ビア接続が可能であり、配線パターンの引き回しの設計が容易であった。   In the conventional component-embedded substrate shown in Patent Document 1 or the like, an electrical insulating material (referred to as a composite material in the present specification) made of a mixture containing an inorganic filler and a curable resin whose elastic modulus is regulated to a predetermined value is used. As a result, conductive via connection can be made against the resin flow accompanying the built-in component, and the wiring pattern routing design was easy.

一方、コンポジット材にはガラスクロスその他の補強材がないため、取り扱い上の課題が多く、特に大きなワークサイズの場合、コンポジットシートの取り扱い時等に欠けが発生しやすく、部品内蔵工程及びビア接続を実現する事は困難であった。更に加えてコンポジット材によるシートには厚みの制約が多く、限られた厚み仕様の中だけでしか、コンポジットシートを用いた部品内蔵基板を作製することができなかった。   On the other hand, since composite materials do not have glass cloth or other reinforcing materials, there are many handling problems, especially when working with large workpieces, chipping is likely to occur when handling composite sheets, etc. It was difficult to realize. In addition, there are many restrictions on the thickness of the sheet made of the composite material, and it has been possible to produce a component-embedded substrate using the composite sheet only within a limited thickness specification.

こうした課題に対して、従来より、コンポジットシートをガラス補強材等があるプリプレグ材に置き換えて、部品内蔵工程と導電性ビア接続との両立性を試みることが行われていたが、部品内蔵時に発生する樹脂流動により導電性ビアの形状が大幅に歪む場合があり、電気的に安定したビア接続が得られないという課題があった。   To deal with these issues, it has been attempted to replace the composite sheet with a prepreg material with glass reinforcement, etc. to achieve compatibility between the component integration process and conductive via connection. There is a case where the shape of the conductive via is greatly distorted due to the resin flow, and an electrically stable via connection cannot be obtained.

更に前記導電性ビアと接続される銅箔は、はんだ実装される要件を満たさなければならないという新たな課題も有していた。   Further, the copper foil connected to the conductive via has a new problem that it must satisfy the requirement for solder mounting.

そこで、本発明は上記従来の問題を解決し、FR4などの配線基板用基材を用いる構成でありながら安定した導電性ビアペーストを用いた層間ビア接続を全層に実現することと同時に、大きなワークサイズで安定的に部品を内蔵できる部品内蔵基板を提案するものである。更に、部品内蔵時の樹脂流動に抗した安定ビア接続、銅箔と樹脂基材との密着確保、安定したはんだ濡れ性全てを両立させることができる部品内蔵基板を提案するものである。   Therefore, the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and at the same time, realizes interlayer via connection using a stable conductive via paste in all layers while using a substrate for a wiring board such as FR4. We propose a component-embedded board that can stably embed components at a work size. Furthermore, the present invention proposes a component-embedded substrate that can achieve all of stable via connection that resists resin flow when the component is embedded, ensuring adhesion between the copper foil and the resin base material, and stable solder wettability.

本発明の部品内蔵基板及びその製造方法によって、初めて小型・薄型化・コスト・量産性に優れた部品内蔵基板とこれを用いたモジュールや、パッケージを提供することが可能となり、汎用デバイスとして部品内蔵基板が既存の汎用のモジュール、パッケージ基板に置き換えることが可能となる。   The component-embedded substrate of the present invention and the manufacturing method thereof can provide a component-embedded substrate that is excellent in size, thickness, cost, and mass productivity for the first time, and modules and packages using the substrate. The board can be replaced with an existing general-purpose module or package board.

上記目的を達成するために本発明の部品内蔵基板は、第1のガラス繊維と第1の硬化性樹脂と配線パターンとを有する第1の絶縁層と、第2のガラス繊維と第2の硬化性樹脂とビア部とを有する第2の絶縁層と、が積層されてなる多層基板部と、この多層基板部の最外層の前記第1の絶縁層の内層側の前記配線パターンに実装された回路部品と、前記多層基板部に設けられ、前記回路部品を収容する収容部と、を有する部品内蔵基板であって、前記多層基板部は、硬化済みの前記第1の絶縁層と、未硬化の前記第2の絶縁層とが、交互に積層され硬化され一体化したものであり、前記収容部に収容された前記回路部品と、前記多層基板部との間には、前記第2の絶縁層の前記第2の硬化性樹脂の硬化物が充填され、前記ビア部は、前記第2の絶縁層に形成された貫通孔と、この貫通孔に充填され前記第1の絶縁層の前記配線パターンに電気的に接続された導電性ペーストとからなることを特徴とする部品内蔵基板とする。   In order to achieve the above object, the component-embedded substrate of the present invention includes a first insulating layer having a first glass fiber, a first curable resin, and a wiring pattern, a second glass fiber, and a second curing. A multilayer substrate portion formed by laminating a second insulating layer having a conductive resin and a via portion, and mounted on the wiring pattern on the inner layer side of the first insulating layer of the outermost layer of the multilayer substrate portion A component-embedded substrate having a circuit component and a housing portion that is provided in the multilayer substrate portion and accommodates the circuit component, wherein the multilayer substrate portion is cured with the first insulating layer and uncured The second insulating layer is alternately laminated, cured and integrated, and the second insulating layer is interposed between the circuit component housed in the housing portion and the multilayer substrate portion. The cured product of the second curable resin of the layer is filled, and the via portion is the second A through hole formed in the edge layer, and component-embedded substrate, comprising the electrically connected conductive paste to the wiring pattern of the filled in the through hole of the first insulating layer.

更に、はんだ実装される銅箔と導電性ビアペーストによる安定したビア接続を確保するために前記導電性ペーストがCuとSnとBiとを少なくとも含む金属部分と樹脂部分とを含み、前記金属部分はCu粒子からなる領域、金属間化合物を主成分として前記Cu粒子同士の前記面接触部を跨ぐようにその周囲を覆う第1金属領域と、Biを主成分とする第2金属領域から構成されていて、はんだ実装される銅箔表面は、微細マイクロエッチング工法によって瘤形状サイズが2μm以下となるように銅箔表面を粗化することによって、樹脂流動に抗した安定ビア接続、銅箔と樹脂基材との密着確保、安定したはんだ濡れ性全てを両立させることができる。   Furthermore, in order to ensure a stable via connection by a copper foil to be soldered and a conductive via paste, the conductive paste includes a metal portion including at least Cu, Sn, and Bi, and a resin portion, A region composed of Cu particles, a first metal region covering the periphery so as to straddle the surface contact portion of the Cu particles with an intermetallic compound as a main component, and a second metal region mainly composed of Bi. Then, the surface of the copper foil to be solder-mounted is roughened by a micro-etching method so that the shape of the bump shape is 2 μm or less, thereby stabilizing via connection that resists resin flow, copper foil and resin base It is possible to achieve both secure adhesion to the material and stable solder wettability.

上記構成により、部品内蔵工程と導電性ビア接続との両立性が得られる構造、即ち、FR4などの配線基板用基材を用いる構成でありながら安定した導電性ビアペーストを用いた層間ビア接続を全層に実現することと同時に、大きなワークサイズで安定的に部品を内蔵できるプロセスを実現する事が出来る。結果として、小型・薄型化・コスト・量産性に優れた電子部品内蔵基板とこれを用いたモジュール及びパッケージを提供することが可能となり、汎用デバイスとして部品内蔵基板が既存のモジュール、パッケージ基板に置き換えることが可能となる。   With the above configuration, a structure that can achieve compatibility between the component incorporation process and the conductive via connection, that is, a configuration using a wiring board base material such as FR4, but an interlayer via connection using a stable conductive via paste is achieved. At the same time as realizing it on all layers, it is possible to realize a process that can stably incorporate components with a large workpiece size. As a result, it is possible to provide an electronic component built-in substrate that is small, thin, cost-effective, and mass-productive, as well as modules and packages using the same, and the component built-in substrate replaces the existing module or package substrate as a general-purpose device. It becomes possible.

(A)(B)は、共に本発明の実施の形態1による8層構造による電子部品内蔵基板の断面図(A) (B) is sectional drawing of the electronic component built-in board by the 8 layer structure by Embodiment 1 of this invention both (c)(d)は、それぞれ図1(A)(B)の導電性ペーストによる接続部の模式図と、断面SEM写真(C) and (d) are a schematic view of a connection portion and a cross-sectional SEM photograph of the conductive paste shown in FIGS. (A)〜(F)は、共に第1の絶縁層に、導電性ペーストからなるビアや、その両面に配線パターンを形成する様子を説明する断面図FIGS. 4A to 4F are cross-sectional views illustrating a state in which vias made of conductive paste are formed in the first insulating layer and wiring patterns are formed on both surfaces thereof. (A)〜(G)は、共に回路部品を実装する第1の絶縁層の製造方法の一例について説明する断面図(A)-(G) are sectional drawings explaining an example of the manufacturing method of the 1st insulating layer which mounts circuit components together. (A)〜(F)は、第2の絶縁層の製造方法の一例を示す断面図(A)-(F) are sectional drawings which show an example of the manufacturing method of a 2nd insulating layer. (A)(B)は、硬化済の第1の絶縁層、未硬化の第2の絶縁層等を積層し、一体化し、硬化する様子を説明する断面図(A) and (B) are cross-sectional views illustrating a state in which a cured first insulating layer, an uncured second insulating layer, and the like are stacked, integrated, and cured. (A)(B)は、未硬化の第2の硬化性樹脂が染み出す様子を説明する断面図(A) (B) is sectional drawing explaining a mode that an uncured 2nd curable resin oozes out. (A)(B)は、それぞれ本発明の部品内蔵基板の断面図と、断面のSEM写真(A) and (B) are a cross-sectional view of the component-embedded substrate of the present invention and a cross-sectional SEM photograph, respectively (A)(B)は、共に部品内蔵基板の更なる薄層化を実現する構造を示す断面図(A) (B) is sectional drawing which shows the structure which implement | achieves further thinning of a component built-in board | substrate together (c)(d)(e)は、それぞれ5層構造による電子部品内蔵基板の断面図と、その部分を拡大した図(C), (d) and (e) are cross-sectional views of an electronic component built-in substrate each having a five-layer structure, and an enlarged view of the portion (f)(g)は、共にめっき接続とした場合の電子部品内蔵基板の断面図(F) and (g) are cross-sectional views of the substrate with built-in electronic components when both are plated. (A)(B)は、それぞれ比較例1、比較例2の構造を示す断面図(A) (B) is sectional drawing which shows the structure of the comparative example 1 and the comparative example 2, respectively (A)〜(C)は、共に実施例1、実施例2、実施例3の構造を示す断面図(A)-(C) is sectional drawing which shows the structure of Example 1, Example 2, and Example 3 together 従来の電子部品内蔵基板の断面図Sectional view of a conventional electronic component built-in substrate

(実施の形態1)
以下に、本発明の電子部品内蔵基板及びその製造方法の実施の形態1について、図面を参照して説明する。
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of an electronic component built-in substrate and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1(A)(B)は、それぞれ本発明の実施の形態1による8層構造による電子部品内蔵基板の断面図と、その部分を拡大した断面図である。なお図1(A)(B)の間では、説明のため、一部を異ならせ、一部を省略している。   1A and 1B are a cross-sectional view of an electronic component built-in substrate having an eight-layer structure according to Embodiment 1 of the present invention, and an enlarged cross-sectional view, respectively. In addition, between FIG. 1 (A) and (B), for description, a part is changed and a part is abbreviate | omitted.

図1(A)(B)において、101は部品内蔵基板、102は第1の絶縁層、103は第1の硬化性樹脂、104は第1のガラス繊維であり、第1の絶縁層102は、第1のガラス繊維104と、ここに含浸された第1の硬化性樹脂103から構成されている。105は第2の絶縁層、106は第2の硬化性樹脂、107は第2のガラス繊維であり、第2の絶縁層105は、第2のガラス繊維107と、ここに含浸された第2の硬化性樹脂106から構成されている。108は貫通孔、109はビア、110は導電性ペーストであり、図1において、これらは同じ場所で重複するため、一部重複するように記載している。第2の絶縁層105に形成された貫通孔108の内部には、導電性ペースト110が充填され、ビア109を構成している。111は配線パターンであり、第1の絶縁層102の上に形成されたものであり、第1の絶縁層102を介して、層間絶縁された複数の配線パターン111間は、第2の絶縁層105に形成された貫通孔108に充填された導電性ペースト110によって、電気的に層間接続されている。   1A and 1B, 101 is a component-embedded substrate, 102 is a first insulating layer, 103 is a first curable resin, 104 is a first glass fiber, and the first insulating layer 102 is The first glass fiber 104 and the first curable resin 103 impregnated therein are used. Reference numeral 105 denotes a second insulating layer, 106 denotes a second curable resin, 107 denotes a second glass fiber, and the second insulating layer 105 includes the second glass fiber 107 and the second impregnated therein. Curable resin 106. Reference numeral 108 denotes a through hole, 109 denotes a via, and 110 denotes a conductive paste. In FIG. 1, since these overlap at the same place, they are partially overlapped. The through-hole 108 formed in the second insulating layer 105 is filled with a conductive paste 110 to form a via 109. Reference numeral 111 denotes a wiring pattern which is formed on the first insulating layer 102, and the second insulating layer is formed between the plurality of wiring patterns 111 which are interlayer-insulated via the first insulating layer 102. The layers are electrically connected to each other by a conductive paste 110 filled in through-holes 108 formed in 105.

112は回路部品、113は実装材料、114は収容部、115は多層基板部である。回路部品112は、部品内蔵基板101の最外層となるどちらか一方以上の、第1の絶縁層102の、内層側の配線パターン111に、半田等の実装材料113によって実装されている。また多層基板部115は、第1のガラス繊維104と第1の硬化性樹脂103と配線パターン111とを有する第1の絶縁層102と、第2のガラス繊維107と第2の硬化性樹脂106とビア109とを有する第2の絶縁層105とが積層されたものである。なお多層基板部115は、硬化済みの第1の絶縁層102と、未硬化の第2の絶縁層105とが、交互に積層され硬化され一体化したものとすることが望ましい。   Reference numeral 112 denotes a circuit component, 113 denotes a mounting material, 114 denotes a housing portion, and 115 denotes a multilayer substrate portion. The circuit component 112 is mounted on a wiring pattern 111 on the inner layer side of the first insulating layer 102 which is at least one of the outermost layers of the component-embedded substrate 101 with a mounting material 113 such as solder. The multilayer substrate 115 includes a first insulating layer 102 having a first glass fiber 104, a first curable resin 103, and a wiring pattern 111, a second glass fiber 107, and a second curable resin 106. And a second insulating layer 105 having vias 109 are stacked. In addition, it is desirable that the multilayer substrate portion 115 be formed by alternately laminating the cured first insulating layer 102 and the uncured second insulating layer 105, which are alternately stacked.

また多層基板部115には、回路部品112より一回り大きい収容部114が形成されている。そして、収容部114に収容された回路部品112と、多層基板部115との間には、第2の絶縁層105に含浸された第2の硬化性樹脂106の硬化物が充填されている。   The multilayer substrate 115 is formed with a housing 114 that is slightly larger than the circuit component 112. Then, a cured product of the second curable resin 106 impregnated in the second insulating layer 105 is filled between the circuit component 112 accommodated in the accommodating portion 114 and the multilayer substrate portion 115.

更に詳しく説明する。実施の形態1の部品内蔵基板101は、図1に示すように、配線パターン111に、チップコンデンサやチップ抵抗などの受動部品及びウエハレベルCSPなどの回路部品112が実装材料113(例えばSn−Ag−Cu系はんだ材料等)により電気的及び機械的に接続されており、収容部114に埋設あるいは内蔵されている。また第1、第2の絶縁層102、105の層中にも配線パターン111が形成、配置されている。   This will be described in more detail. As shown in FIG. 1, the component-embedded substrate 101 according to the first embodiment includes a wiring material 111, a passive component such as a chip capacitor and a chip resistor, and a circuit component 112 such as a wafer level CSP as a mounting material 113 (for example, Sn-Ag). -Cu-based solder material or the like) and electrically or mechanically connected, and embedded or embedded in the accommodating portion 114. A wiring pattern 111 is also formed and arranged in the first and second insulating layers 102 and 105.

また実装材料113が印刷塗布され、回路部品112が実装されるランド電極部(図示していない)を、その一部に構成する配線パターン111は、実装材料113の濡れ性を確保しつつ第2の絶縁層105(なお第2の絶縁層は、図示していないが、未硬化のすなわちプリプレグ状態の絶縁層が硬化してなるものである)との密着性を確保するため粗化されている。更により好ましくは、ランドとなる配線パターン111部分はリング状形状をしたソルダーレジスト(図示していない)に囲まれている。なおリング状とは、ソルダーレジストのパターン形状の一つであり、半田等からなる実装材料をリング状に囲うパターン形状を言う。   Further, the wiring pattern 111 constituting a land electrode portion (not shown) on which the mounting material 113 is printed and applied and on which the circuit component 112 is mounted has a second portion while ensuring the wettability of the mounting material 113. The insulating layer 105 (note that the second insulating layer is not shown, but is roughened to ensure adhesion with an uncured, ie, curable prepreg insulating layer). . Even more preferably, the portion of the wiring pattern 111 that becomes the land is surrounded by a ring-shaped solder resist (not shown). The ring shape is one of solder resist pattern shapes, and refers to a pattern shape surrounding a mounting material made of solder or the like in a ring shape.

なお配線パターン111等を構成する銅箔の一面以上は、粗化処理することが望ましい。例えば、発明者らの検討によると、配線パターン111を構成する銅箔の表面の粗化状態は、粗面化部の凹凸構造の瘤形状サイズが2μm以下(Rz値 約2μm相当)のマイクロエッチング構造を取ることによって、第2の絶縁層105とはんだ等の実装材料113との界面に均一な厚み、例えば、約2.5μm厚みを有するCu6Sn5金属間化合物層を形成することによって良好なはんだ濡れ性及び安定した接着強度、たとえば0.5KN以上の値(剥離ではなく、実装部品破壊モード)が得られることを確認している。 Note that it is desirable to roughen at least one surface of the copper foil constituting the wiring pattern 111 and the like. For example, according to the study by the inventors, the roughened state of the surface of the copper foil constituting the wiring pattern 111 is microetching in which the rugged shape of the uneven structure of the roughened portion is 2 μm or less (corresponding to an Rz value of about 2 μm). By adopting the structure, it is preferable to form a Cu 6 Sn 5 intermetallic compound layer having a uniform thickness, for example, about 2.5 μm thickness, at the interface between the second insulating layer 105 and the mounting material 113 such as solder. It has been confirmed that a good solder wettability and a stable adhesive strength, for example, a value of 0.5 KN or more (not a peeling but a mounted component destruction mode) can be obtained.

更に、粗面化処理によって、封止される樹脂(例えば、第2の絶縁層105に含浸されていた第2の硬化性樹脂106等)との密着強度を1KNレベルの十分な値を確保出来ることを確認している。   Furthermore, the roughening treatment can secure a sufficient value of 1 KN level for the adhesion strength with the resin to be sealed (for example, the second curable resin 106 impregnated in the second insulating layer 105). I have confirmed that.

また、回路部品112は実装面に形成された配線パターン111のみに接続しているものであって、その他の層に形成された配線パターン111に対しては電気的な接点を持たず、内蔵された回路部品112と回路部品112直上に形成された、第1の絶縁層102の上に形成された配線パターン111との間には、第2の絶縁層105(さらには第2の硬化性樹脂106)を必ず設けることで、これら部材間の密着強度を高め、部品内蔵基板としての、機械的強度を高め、ボイドの発生の抑制効果が得られる。   In addition, the circuit component 112 is connected only to the wiring pattern 111 formed on the mounting surface, and does not have an electrical contact with the wiring pattern 111 formed on other layers and is built in. The second insulating layer 105 (and also the second curable resin) is interposed between the circuit component 112 and the wiring pattern 111 formed on the first insulating layer 102 formed immediately above the circuit component 112. By providing 106), the adhesion strength between these members is increased, the mechanical strength as a component-embedded substrate is increased, and the effect of suppressing the generation of voids can be obtained.

なお配線パターン111は電気導電性を有する物質から成り、例えば、銅(Cu)箔や導電性樹脂組成物から成る。本発明においてはCu箔を所望の形状にパターニングして形成している。第1、第2の絶縁層102,105に用いる絶縁材料としては、第1、第2のガラス繊維104、107に、第1、第2の硬化性樹脂103、106となる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。   The wiring pattern 111 is made of a material having electrical conductivity, for example, a copper (Cu) foil or a conductive resin composition. In the present invention, the Cu foil is formed by patterning into a desired shape. As the insulating material used for the first and second insulating layers 102 and 105, the first and second glass fibers 104 and 107 and the thermosetting epoxy that becomes the first and second curable resins 103 and 106 are used. Glass epoxy prepreg impregnated with resin, BT resin prepreg impregnated with thermosetting bismaleimide / triazine resin on glass woven fabric, aramid prepreg impregnated with thermosetting epoxy resin on aramid nonwoven fabric, etc. However, various materials can be used as long as the woven fabric or the nonwoven fabric is impregnated with a curable resin.

更に言えば、図1の断面図において、多層基板部115は、硬化済みの第1の絶縁層102と、未硬化の(あるいはプリプレグ状態の)第2の絶縁層105とが、交互に積層され硬化され一体化したものであるが、この未硬化の(あるいはプリプレグ状態の)第2の絶縁層105に形成された開口部(すなわち、図1における収容部114)近くの第2のガラス繊維107の一部は、収容部114となる開口部部分(図示していない)で切断され、その一部が溶けるように(あるいは、ピッチが広がるように、あるいはその切断片の一部が)、開口部に充填され、第2の硬化性樹脂(未硬化状態)の中に、拡散している。   Further, in the cross-sectional view of FIG. 1, the multilayer substrate portion 115 is formed by alternately laminating the cured first insulating layer 102 and the uncured (or prepreg) second insulating layer 105. Although cured and integrated, the second glass fiber 107 near the opening (that is, the accommodating portion 114 in FIG. 1) formed in the uncured (or prepreg) second insulating layer 105. A part of the opening is cut at an opening part (not shown) to become the accommodating part 114, and the opening is opened so that a part thereof melts (or the pitch is widened or a part of the cut piece). The portion is filled and diffused in the second curable resin (uncured state).

このように、第2の絶縁層105を構成する第2のガラス繊維107の一部を、積極的に収容部114(あるいは後述する開口部)に充填、硬化させた第2の硬化性樹脂106の中に設けることで、靭性を高める効果が得られる。   As described above, the second curable resin 106 in which a part of the second glass fiber 107 constituting the second insulating layer 105 is positively filled and cured in the accommodating portion 114 (or an opening portion described later). The effect which raises toughness is acquired by providing in.

更に言えば、本発明の構造とすることで、第2の硬化性樹脂106の回路部品112を収納する収容部114への充填性が優れ、ボイド無く気密な樹脂充填を実現するうえで、好適である。   More specifically, the structure of the present invention is excellent in filling property of the second curable resin 106 into the accommodating portion 114 for storing the circuit component 112, and is preferable for realizing airtight resin filling without voids. It is.

以上のように、図1に示す部品内蔵基板101は、第1のガラス繊維104と第1の硬化性樹脂103と配線パターン111とを有する第1の絶縁層102と、第2のガラス繊維107と第2の硬化性樹脂106とビア109とを有する第2の絶縁層105と、が積層されてなる多層基板部115と、この多層基板部115の最外層の第1の絶縁層102の内層側の配線パターン111に実装された回路部品112と、多層基板部115に設けられ、回路部品112を収容する収容部114と、を有する部品内蔵基板101であって、多層基板部115は、硬化済みの第1の絶縁層102と、未硬化の第2の絶縁層105とが、交互に積層され硬化され一体化したものであり、収容部114に収容された回路部品112と、多層基板部115との間には、第2の絶縁層105の第2の硬化性樹脂106の硬化物が充填され、ビア109は、第2の絶縁層105に形成された貫通孔108と、この貫通孔108に充填され第1の絶縁層102の配線パターン111に電気的に接続された導電性ペースト110とから構成されている。   As described above, the component-embedded substrate 101 shown in FIG. 1 includes the first insulating layer 102 having the first glass fiber 104, the first curable resin 103, and the wiring pattern 111, and the second glass fiber 107. , A second insulating layer 105 having a second curable resin 106 and a via 109, and an inner layer of the outermost first insulating layer 102 of the multilayer substrate 115. A component-embedded substrate 101 having a circuit component 112 mounted on the wiring pattern 111 on the side, and a housing portion 114 that is provided in the multilayer substrate portion 115 and accommodates the circuit component 112, and the multilayer substrate portion 115 is cured. The first insulating layer 102 and the uncured second insulating layer 105 are alternately laminated, cured and integrated, and the circuit component 112 accommodated in the accommodating portion 114 and the multilayer substrate portion 115 In between, the cured product of the second curable resin 106 of the second insulating layer 105 is filled, and the via 109 has a through hole 108 formed in the second insulating layer 105 and the through hole 108. The conductive paste 110 is filled and electrically connected to the wiring pattern 111 of the first insulating layer 102.

図2(c)(d)は、それぞれ図1(A)(B)の導電性ペースト110による接続部の模式図と、断面SEM写真である。17はCu粒子であり、18は金属間化合物を主体とした第1金属領域、19は第2金属領域であり、Biを主成分とする。20はCu粒子17同士が互いに変形して面接触してなる面接触部を示す(図では点線で示している)。   FIGS. 2C and 2D are a schematic view and a cross-sectional SEM photograph of a connection portion using the conductive paste 110 of FIGS. 1A and 1B, respectively. 17 is a Cu particle, 18 is a first metal region mainly composed of an intermetallic compound, 19 is a second metal region, and Bi is the main component. Reference numeral 20 denotes a surface contact portion in which the Cu particles 17 are deformed and brought into surface contact with each other (indicated by a dotted line in the figure).

前述の図1(B)に示すように、はんだ実装される銅箔と導電性ペースト110による安定したビア接続を確保するために前記導電性ペースト110が図2(d)に示すようにCuとSnとBiとを少なくとも含む金属部分と樹脂部分とを含み、前記金属部分はCu粒子からなる領域、金属間化合物を主成分として前記Cu粒子同士の前記面接触部20を跨ぐようにその周囲を覆う第1金属領域と、Biを主成分とする第2金属領域から構成されている。   As shown in FIG. 1 (B), the conductive paste 110 is made of Cu and Cu as shown in FIG. It includes a metal part including at least Sn and Bi and a resin part, and the metal part includes a region composed of Cu particles, and the periphery of the region so as to straddle the surface contact portion 20 of the Cu particles with an intermetallic compound as a main component. The first metal region is covered and the second metal region is mainly composed of Bi.

更に言えば、本ビア109部分は、何れも銅箔配線パターン111によって、両面から加熱プレス時に余計に圧縮をかけることができるため、Cu粒子の連続体からなる領域を形成することができる。   Furthermore, since all of the vias 109 can be further compressed by the copper foil wiring pattern 111 from both sides at the time of hot pressing, a region made of a continuous body of Cu particles can be formed.

なお、はんだ実装される銅箔表面は、微細マイクロエッチング工法によって瘤形状サイズが2μm以下となるように銅箔表面を粗化することによって、樹脂流動に抗した安定ビア接続、銅箔と樹脂基材との密着確保、安定したはんだ濡れ性全てを両立させることができる。図2(c)に接続界面の拡大図を示す。はんだ濡れ性を確保するため、微細マイクロエッチング工法によって瘤形状サイズが2μm以下に粗化されている。   In addition, the surface of the copper foil to be solder-mounted is rough via a fine micro-etching method so that the shape of the ridge shape is 2 μm or less, thereby stabilizing via connection that resists resin flow, copper foil and resin base It is possible to achieve both secure adhesion to the material and stable solder wettability. FIG. 2C shows an enlarged view of the connection interface. In order to ensure solder wettability, the shape of the lump shape is roughened to 2 μm or less by a fine microetching method.

図2(c)(d)に示すように、ビア109は、第2の絶縁層105に形成された貫通孔108と、この貫通孔108に充填され第1の絶縁層102の表面が瘤形状サイズが2μm以下に粗化された配線パターン111とに電気的に接続されたCuとSnとBiとを少なくとも含む金属部分(すなわち、Cu粒子17、第1金属領域18、第2金属領域19とを含む部分、またはこれらからなる部分)と樹脂部分(すなわち導電性ペースト110中の樹脂部分)とを含む。   As shown in FIGS. 2C and 2D, the via 109 has a through-hole 108 formed in the second insulating layer 105, and the surface of the first insulating layer 102 filled in the through-hole 108 has a bump shape. Metal portions including at least Cu, Sn, and Bi electrically connected to the wiring pattern 111 roughened to a size of 2 μm or less (that is, Cu particles 17, first metal regions 18, second metal regions 19, and the like) Including a portion including or a resin portion (that is, a resin portion in the conductive paste 110).

更にこのビア109における前記金属部分(すなわち、Cu粒子17、第1金属領域18、第2金属領域19と、を含む部分、またはこれらからなる部分)はCu粒子17からなる領域と、CuとSnからなる金属間化合物を主成分として前記Cu粒子同士が互いに後述する図5(F)等で示す突出部118を設けることで互いに変形し面接触してなる面接触部20を跨ぐようにその周囲を覆う第1金属領域と、Biを主成分とする第2金属領域と、から形成された導電性ペースト110から形成される。   Further, the metal portion (that is, the portion including or including the Cu particles 17, the first metal region 18, and the second metal region 19) in the via 109 is a region including the Cu particles 17, Cu and Sn. As a main component of the intermetallic compound consisting of the above, the Cu particles are provided with a protrusion 118 shown in FIG. The conductive paste 110 is formed from a first metal region covering the first metal region and a second metal region containing Bi as a main component.

金属部分は、Cu粒子17と、錫,錫‐銅合金,及び錫‐銅金属間化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属を主成分とする第1金属領域18と、Biを主成分とする第2金属領域19とを含む。Cu粒子17の少なくとも一部は、それらが互いに加圧され互いに変形して面接触して形成した面接触部20を介して、一塊の結合体(符号等は付与していない)を形成している。そしてこの結合体が、配線間を電気的に接続する低抵抗の導通路として機能する。   The metal portion includes Cu particles 17, a first metal region 18 mainly composed of at least one metal selected from the group consisting of tin, a tin-copper alloy, and a tin-copper intermetallic compound, and Bi as a main component. And a second metal region 19. At least a part of the Cu particles 17 forms a lump of bonded body (not provided with a reference numeral or the like) via the surface contact portion 20 formed by pressurizing each other and deforming each other to make surface contact. Yes. This combined body functions as a low-resistance conduction path that electrically connects the wirings.

Cu粒子17の平均粒径は0.1〜20μm、さらには、1〜10μmの範囲であることが好ましい。Cu粒子17の平均粒径が小さすぎる場合には、ビアホール導体中において、接触点が多くなるため導通抵抗が大きくなる傾向がある。また、このような粒径の粒子は高価である傾向がある。一方、Cu粒子17の平均粒径が大きすぎる場合には、100〜150μmφのように径の小さいビアホール導体を形成しようとした場合に、充填率を高めにくくなる傾向がある。   The average particle diameter of the Cu particles 17 is preferably 0.1 to 20 μm, more preferably 1 to 10 μm. When the average particle diameter of the Cu particles 17 is too small, the contact resistance tends to increase in the via-hole conductor, so that the conduction resistance tends to increase. Also, particles with such a particle size tend to be expensive. On the other hand, when the average particle diameter of the Cu particles 17 is too large, it tends to be difficult to increase the filling rate when trying to form a via-hole conductor having a small diameter such as 100 to 150 μmφ.

Cu粒子17の純度は、90質量%以上、さらには99質量%以上であることが好ましい。Cu粒子17はその銅純度が高いほどより柔らかくなる。そのために後述する加圧工程において押し潰されやすくなるために、複数のCu粒子17同士が接触する際にCu粒子17が容易に変形することにより、Cu粒子17同士の接触面積が大きくなる。また、純度が高い場合には、Cu粒子17の抵抗値がより低くなる点からも好ましい。   The purity of the Cu particles 17 is preferably 90% by mass or more, and more preferably 99% by mass or more. The Cu particles 17 become softer as the copper purity is higher. Therefore, since it becomes easy to be crushed in the pressurization process mentioned later, when a plurality of Cu particles 17 contact each other, Cu particles 17 are easily deformed, thereby increasing a contact area between Cu particles 17. Moreover, when purity is high, it is preferable also from the point which the resistance value of the Cu particle | grain 17 becomes lower.

なお、Cu粒子17の平均粒径や、Cu粒子17同士が面接触している面接触部20は、形成された多層配線基板を樹脂埋めした後、ビア109の断面を研磨(必要に応じてFOCUSED ION BEAM等の微細加工手段も使って)して作成した試料を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察することにより確認及び測定される。   The average particle diameter of the Cu particles 17 and the surface contact portion 20 where the Cu particles 17 are in surface contact with each other are polished with a cross section of the via 109 after filling the formed multilayer wiring board with a resin (if necessary) It is confirmed and measured by observing a sample prepared using a fine processing means such as FOCUSED ION BEAM using a scanning electron microscope (SEM).

多数のCu粒子17は互いに接触して結合体(符号等は付与していない)を形成することにより、低抵抗の導通路を形成する。   A large number of Cu particles 17 are brought into contact with each other to form a combined body (not provided with a symbol or the like), thereby forming a low-resistance conductive path.

また、ビア109においては多数のCu粒子17が整然と整列することなく、図2(c)に示すようにランダムに接触することにより、複雑なネットワークを有するように低抵抗の結合体(符号等は付与していない)が形成されていることが好ましい。結合体がこのようなネットワークを形成することにより電気的接続の信頼性を高めることができる。また、多数のCu粒子17同士が面接触する位置もランダムであることが好ましい。ランダムな位置でCu粒子17同士を面接触させることにより、熱を受けたときにビア109の内部で発生する応力や、外部から付与される外力をその変形により分散させることができる。   In addition, in the via 109, a large number of Cu particles 17 are not arranged in an orderly manner but randomly contacted as shown in FIG. Preferably not formed). The reliability of the electrical connection can be increased by forming such a network by the combined body. Moreover, it is preferable that the position where many Cu particles 17 are in surface contact is also random. By bringing the Cu particles 17 into surface contact with each other at random positions, it is possible to disperse the stress generated inside the via 109 when receiving heat and the external force applied from the outside by deformation thereof.

ビア109中に含有されるCu粒子17の体積割合としては、30〜90体積%、さらには、40〜70体積%であることが好ましい。Cu粒子17の体積割合が低すぎる場合には、多数のCu粒子17が互いに面接触することにより形成された結合体の、導通路としての電気的接続の信頼性が低下する傾向があり、高すぎる場合には、抵抗値が信頼性試験で変動しやすくなる傾向がある。   The volume ratio of the Cu particles 17 contained in the via 109 is preferably 30 to 90% by volume, and more preferably 40 to 70% by volume. When the volume ratio of the Cu particles 17 is too low, there is a tendency that the reliability of electrical connection as a conduction path of a bonded body formed by a large number of Cu particles 17 being in surface contact with each other decreases. If too large, the resistance value tends to fluctuate in the reliability test.

図2(c)に示すように、錫,錫−銅合金,及び錫−銅金属間化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属を主成分とする第1金属領域18の少なくとも一部はCu粒子17の表面に接触するように形成されている。また、第1金属領域18の少なくとも一部は、Cu粒子17同士が互いに面接触している部分である面接触部20を跨ぐように覆っていることが好ましい。このように面接触部20を跨ぐように第1金属領域18が形成されることにより、面接触部20の接触状態がより補強される。   As shown in FIG. 2C, at least a part of the first metal region 18 mainly composed of at least one metal selected from the group consisting of tin, a tin-copper alloy, and a tin-copper intermetallic compound is formed. It is formed so as to contact the surface of the Cu particles 17. Moreover, it is preferable that at least a part of the first metal region 18 covers the surface contact portion 20 that is a portion where the Cu particles 17 are in surface contact with each other. By forming the first metal region 18 so as to straddle the surface contact portion 20 in this way, the contact state of the surface contact portion 20 is further reinforced.

第1金属領域18は、錫,錫−銅合金,及び錫−銅金属間化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属を主成分として含有する。具体的には、例えば、Sn単体,Cu6Sn5,Cu3Sn等を含む金属を主成分として含む。また、残余の成分としては、BiやCu等の他の金属元素を、本発明の効果を損なわない範囲、具体的には、例えば、10質量%以下の範囲で含んでもよい。 The first metal region 18 contains at least one metal selected from the group consisting of tin, a tin-copper alloy, and a tin-copper intermetallic compound as a main component. Specifically, for example, a metal containing Sn alone, Cu 6 Sn 5 , Cu 3 Sn or the like is included as a main component. Moreover, as a remaining component, you may contain other metal elements, such as Bi and Cu, in the range which does not impair the effect of this invention, specifically, 10 mass% or less, for example.

また、金属部分(すなわち、Cu粒子17、第1金属領域18、第2金属領域19とを含む部分。またはこれらからなる部分)においては、図2(c)に示すように、Biを主成分とする第2金属領域19が、Cu粒子17とは接触せず、第1金属領域18と接触するように存在していることが好ましい。ビア109において、第2金属領域19をCu粒子17と接しないように存在させた場合には、第2金属領域19は第1金属領域18の導電性を低下させない。   Further, in the metal portion (that is, the portion including the Cu particles 17, the first metal region 18, and the second metal region 19, or a portion made of these), as shown in FIG. The second metal region 19 is preferably present so as not to contact the Cu particles 17 but to contact the first metal region 18. When the second metal region 19 is present in the via 109 so as not to contact the Cu particles 17, the second metal region 19 does not lower the conductivity of the first metal region 18.

第2金属領域19は、Biを主成分として含有する。また、第2金属領域19は、残余の成分として、BiとSnとの合金または金属間化合物等を本発明の効果を損なわない範囲、具体的には、例えば、20質量%以下の範囲で含んでもよい。   The second metal region 19 contains Bi as a main component. Further, the second metal region 19 includes, as a remaining component, an alloy of Bi and Sn or an intermetallic compound in a range that does not impair the effects of the present invention, specifically, for example, in a range of 20% by mass or less. But you can.

なお、第1金属領域18と第2金属領域19とは互いに接しているために、通常、何れもBi及びSnの両方を含む。この場合において、第1金属領域18は第2金属領域19よりもSnの濃度が高く、第2金属領域19は第1金属領域18よりもBiの濃度が高い。また、第1金属領域18と第2金属領域19との界面は、明確であるよりも、不明確である方が好ましい。界面が不明確である場合には、熱衝撃試験等の加熱条件においても界面に応力が集中することを抑制することができる。   In addition, since the 1st metal area | region 18 and the 2nd metal area | region 19 have mutually contact | connected, both usually contain both Bi and Sn. In this case, the first metal region 18 has a higher Sn concentration than the second metal region 19, and the second metal region 19 has a higher Bi concentration than the first metal region 18. Moreover, it is preferable that the interface between the first metal region 18 and the second metal region 19 is unclear rather than clear. When the interface is unclear, it is possible to suppress stress concentration on the interface even under heating conditions such as a thermal shock test.

一方、ビア109を構成する樹脂部分(符号等は付与していない)は、硬化性樹脂の硬化物からなる。硬化性樹脂は特に限定されないが、具体的には、例えば、耐熱性に優れ、また、線膨張率が低い点からエポキシ樹脂の硬化物がとくに好ましい。   On the other hand, the resin portion (not denoted by reference numerals) constituting the via 109 is made of a cured product of a curable resin. The curable resin is not particularly limited, and specifically, for example, a cured product of an epoxy resin is particularly preferable from the viewpoint of excellent heat resistance and a low coefficient of linear expansion.

ビア109中の樹脂部分の体積割合としては、0.1〜50体積%、さらには、0.5〜40体積%であることが好ましい。樹脂部分の体積割合が高すぎる場合には、抵抗値が高くなる傾向があり、低すぎる場合には、製造時に導電性ペーストの調製が困難になる傾向がある。   The volume ratio of the resin portion in the via 109 is preferably 0.1 to 50% by volume, and more preferably 0.5 to 40% by volume. When the volume ratio of the resin portion is too high, the resistance value tends to be high, and when it is too low, the preparation of the conductive paste tends to be difficult during production.

次にビアホール導体の形成方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for forming a via-hole conductor will be described.

例えば、後述する図3((C)〜(D)、あるいは図5(F)〜図6(A)、あるいは図9(A)〜(B)、あるいは図10(c)〜(d)に示すように、突出部118を設けた導電性ペースト110を加圧圧縮し、この加圧圧縮状態を保ったまま、加熱し、ビア109を形成する。この加圧圧縮によって、高密度化されたCu粒子17同士が互いに接触する。加圧圧縮においては、当初はCu粒子17同士は互いに点接触し、その後、圧力が増加するにつれて押し潰されて、互いに変形し面接触して面接触部20を形成する。このように、多数のCu粒子17同士が面接触することにより、上層の配線と下層の配線とを低抵抗な状態で電気的に接続するための結合体が形成される。   For example, FIG. 3 ((C) to (D), FIG. 5 (F) to FIG. 6 (A), FIG. 9 (A) to (B), or FIG. 10 (c) to (d) described later. As shown in the drawing, the conductive paste 110 provided with the protrusions 118 is pressurized and compressed, and heated while maintaining the pressurized and compressed state to form the vias 109. The pressure compression increases the density. The Cu particles 17 are in contact with each other, and initially in pressure compression, the Cu particles 17 are in point contact with each other, and then are crushed as the pressure increases, and are deformed and brought into surface contact with each other to form a surface contact portion 20. In this way, when a large number of Cu particles 17 are in surface contact with each other, a combined body for electrically connecting the upper layer wiring and the lower layer wiring in a low resistance state is formed.

更にこの加圧圧縮状態を保ったまま、加熱する。こうすることで、Cu粒子17の表面全体がSn−Bi系半田粒子で覆われることがなく、Cu粒子17が互いに直接面接触した面接触部20を跨ぐように、第1、第2金属領域18、19が形成される。   Furthermore, it heats, maintaining this pressurization compression state. By doing so, the entire surface of the Cu particles 17 is not covered with Sn—Bi solder particles, and the first and second metal regions are straddled across the surface contact portions 20 in which the Cu particles 17 are in direct surface contact with each other. 18, 19 are formed.

すなわち、多数のCu粒子17同士を加圧圧縮し、互いに面接触する面接触部20を介して接触するような状態とし、この状態で、導電性ペースト中のSn−Bi系半田粒子を溶融させることにより、Cu粒子17の表面を溶融したSn−Bi系半田で濡らすことができる。その結果、Cu粒子17同士が互いに変形して面接触してなる面接触部20を跨ぐように、第1金属領域18を形成させることができる。   That is, a large number of Cu particles 17 are pressed and compressed so as to come into contact with each other via the surface contact portions 20 that are in surface contact with each other, and in this state, Sn—Bi solder particles in the conductive paste are melted. Thus, the surface of the Cu particles 17 can be wetted with molten Sn—Bi solder. As a result, the first metal region 18 can be formed so as to straddle the surface contact portion 20 in which the Cu particles 17 are deformed and brought into surface contact with each other.

以上のように、Cu粒子17同士が互いに変形して面接触してなる面接触部20を形成させた後、導電性ペースト110中のSn−Bi系ハンダ粒子を融点以上に加熱して溶融させることにより、接触する第1金属領域18と第1金属領域18に接する第2金属領域19を形成する。   As described above, after forming the surface contact portion 20 in which the Cu particles 17 are deformed and brought into surface contact with each other, the Sn—Bi solder particles in the conductive paste 110 are heated to the melting point or higher to be melted. As a result, the first metal region 18 and the second metal region 19 in contact with the first metal region 18 are formed.

なお導電性ペースト110の中に添加しておく半田粒子としては、比較的低温域で溶融する半田材料として、Sn−Pb系半田、Sn−In系半田、Sn−Bi系半田などがある。これらの材料のうち、Inは高価であり、Pbは環境負荷が高いとされている。   Examples of solder particles added to the conductive paste 110 include Sn—Pb solder, Sn—In solder, and Sn—Bi solder as solder materials that melt at a relatively low temperature. Of these materials, In is expensive and Pb is considered to have a high environmental load.

一方、Sn−Bi系半田の融点は、電子部品を表面実装する際の一般的な半田リフロー温度よりも低い140℃以下である。従って、Sn−Bi系半田のみを回路基板のビアホール導体として単体で用いた場合には、半田リフロー時にビアホール導体の半田が再溶融することによりビア抵抗が変動してしまうおそれがある。一方、本実施形態のビアペーストを用いた場合には、Sn−Bi系半田粒子のSnがCu粒子の表面と反応することによりSn−Bi系半田粒子からSn濃度が減少し、一方で、加熱冷却工程を経ることによりBiが析出してBi相が生成される。そして、このようにBi相を析出させて存在させることにより、半田リフローに供してもビアホール導体の半田が再溶融しにくくなる。その結果、半田リフロー後でも、抵抗値の変動が起こりにくくなる。   On the other hand, the melting point of the Sn—Bi solder is 140 ° C. or lower, which is lower than a general solder reflow temperature when electronic components are surface-mounted. Therefore, when only Sn-Bi solder is used as the via hole conductor of the circuit board as a single unit, the via resistance may change due to remelting of the solder of the via hole conductor during solder reflow. On the other hand, when the via paste of this embodiment is used, Sn of the Sn—Bi solder particles reacts with the surface of the Cu particles to reduce the Sn concentration from the Sn—Bi solder particles. Through the cooling process, Bi precipitates and a Bi phase is generated. Then, by precipitating and presenting the Bi phase in this way, the solder of the via-hole conductor is not easily remelted even when subjected to solder reflow. As a result, the resistance value hardly changes even after the solder reflow.

(実施の形態2)
次に、図3から図7を用いて、実施の形態1で説明した、部品内蔵基板101の製造方法の一例について説明する。
(Embodiment 2)
Next, an example of a method for manufacturing the component-embedded substrate 101 described in the first embodiment will be described with reference to FIGS.

なお、部品内蔵基板101としては、少なくとも一方の最外層に設ける実装配線基板(部品等の実装面は、内層側であっても外層あるいは表層側であっても良い)と、内層配線(あるいは再配線)を構成する中継配線基板と、これらを層間(更にはビアを介して)接続する基板間接続層を用いて、製造することができる。   The component-embedded substrate 101 includes a mounting wiring board provided on at least one outermost layer (the component mounting surface may be on the inner layer side, the outer layer or the surface layer side), and an inner layer wiring (or re-use). It can be manufactured by using a relay wiring board that constitutes (wiring) and an inter-substrate connecting layer that connects these layers (via vias).

図3(A)〜(F)は、共に第1の絶縁層102に、導電性ペースト110からなるビア109や、その両面に配線パターン111を形成する様子を説明する断面図である。   FIGS. 3A to 3F are cross-sectional views for explaining how the via 109 made of the conductive paste 110 and the wiring pattern 111 are formed on both surfaces of the first insulating layer 102.

図3では、部品内蔵基板101を構成する、中継配線基板の製造方法について説明する。図3において、121は中継配線基板である。   In FIG. 3, a method of manufacturing a relay wiring board constituting the component built-in board 101 will be described. In FIG. 3, 121 is a relay wiring board.

図3(A)において、第1の絶縁層102は、第1のガラス繊維104(図示してい ない)に、未硬化状態の第1の硬化性樹脂103(図示していない)が含浸されてなる、プリプレグ116(すなわち、未硬化状態)に相当する。   In FIG. 3A, the first insulating layer 102 is obtained by impregnating a first glass fiber 104 (not shown) with an uncured first curable resin 103 (not shown). Corresponds to the prepreg 116 (that is, the uncured state).

図3(B)に示すように、未硬化状態の第1の絶縁層102の両面に、保護フィルム117を設け、貫通孔108を形成する。その後、貫通孔108に、導電性ペースト110を充填する。その後、保護フィルム117を剥離し、図3(C)に示すように、導電性ペースト110からなる突出部118を形成する。   As shown in FIG. 3B, protective films 117 are provided on both surfaces of the uncured first insulating layer 102, and the through holes 108 are formed. Thereafter, the conductive paste 110 is filled into the through hole 108. Thereafter, the protective film 117 is peeled off, and a protruding portion 118 made of the conductive paste 110 is formed as shown in FIG.

図3(D)は、図3(C)で示したサンプルの両面に、銅箔119を貼り付け、第2の硬化性樹脂106を硬化した様子を説明する断面図である。図3(D)において、第1の絶縁層102の両面に固定された銅箔119は、貫通孔108に充填された導電性ペースト110によって、電気的に層間接続されている。   FIG. 3D is a cross-sectional view illustrating a state in which the copper foil 119 is attached to both surfaces of the sample illustrated in FIG. 3C and the second curable resin 106 is cured. In FIG. 3D, the copper foils 119 fixed on both surfaces of the first insulating layer 102 are electrically connected to each other by the conductive paste 110 filled in the through holes 108.

図3(E)は、図3(D)に示したサンプルの両面に固定した銅箔119を、露光、現像、エッチング工程(詳細は省略する)を経て、配線パターン111とした様子を示す断面図である。   FIG. 3E is a cross section showing a state in which the copper foil 119 fixed on both surfaces of the sample shown in FIG. 3D is formed into a wiring pattern 111 through exposure, development, and etching steps (details are omitted). FIG.

図3(F)は、図3(E)のサンプルの所定部分に、第1の開口部120を設けた様子を示す断面図である。こうして作製した中継配線基板121は、後述する図6(A)で、他のシート部材と積層、一体化され、部品内蔵基板101となる。   FIG. 3F is a cross-sectional view illustrating a state in which the first opening 120 is provided in a predetermined portion of the sample in FIG. The thus produced relay wiring board 121 is laminated and integrated with another sheet member in FIG.

なおこの第1の開口部120を、他の開口部(図示していない)と共に、厚み方向に積層することで、回路部品112を収容する収容部114(共に図示していない)を形成することになる。   The first opening 120 and other openings (not shown) are stacked in the thickness direction to form a receiving part 114 (not shown) for receiving the circuit component 112. become.

なお図3に示すように第1の絶縁層102に形成された配線パターン111は、図1で示した内蔵する回路部品112を損傷無く埋めるために、図3(E)に示すようにパターン形成した後に空隙の形成(図3(F))を行う。空隙となる第1の開口部120は、生産性に配慮してドリルで形成出来ることが望ましい。但し、内蔵する部品が集中している場合、即ち回路部品112の一群が狭隣接実装されている場合は、まとめ抜きする方が好ましく、その場合はトムソン刃の様な型で一括で、くり抜いても構わない。   As shown in FIG. 3, the wiring pattern 111 formed in the first insulating layer 102 is formed as shown in FIG. 3E in order to fill the built-in circuit component 112 shown in FIG. 1 without damage. After that, voids are formed (FIG. 3F). It is desirable that the first opening 120 serving as a gap can be formed with a drill in consideration of productivity. However, when the built-in components are concentrated, that is, when a group of circuit components 112 are mounted narrowly adjacent to each other, it is preferable to cut them out together, in which case they are cut out in a lump with a mold like a Thomson blade. It doesn't matter.

なお図3(A)〜(F)において、第1の絶縁層102の中に設けた第1のガラス繊維104や、第2の硬化性樹脂106等は図示していない。   3A to 3F, the first glass fiber 104 provided in the first insulating layer 102, the second curable resin 106, and the like are not illustrated.

次に、図4を用いて、部品内蔵基板101の、どちらか一方以上の最外層となる(更には、回路部品112を実装することになる)、第1の絶縁層102について説明する。   Next, the first insulating layer 102 which is one or more outermost layers of the component-embedded substrate 101 (and will be mounted with the circuit component 112) will be described with reference to FIG.

図4(A)〜(G)は、共に回路部品112を実装する第1の絶縁層102の製造方法の一例について説明する断面図であり、122は、実装基板である。   4A to 4G are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing the first insulating layer 102 on which the circuit component 112 is mounted, and 122 is a mounting substrate.

図4(A)〜(D)は、図3(A)〜(D)と同様な工程であり、詳細を省略する。   4A to 4D are steps similar to those in FIGS. 3A to 3D, and the details are omitted.

図4(E)〜(G)は、第1の絶縁層102の片面に、回路部品112を、半田等の実装材料113を介して、実装する様子を示す断面図である。   4E to 4G are cross-sectional views illustrating a state in which the circuit component 112 is mounted on one surface of the first insulating layer 102 via a mounting material 113 such as solder.

こうして、図4(G)に示すような、実装基板122を形成する。なお実装基板122の表面に実装された回路部品112を、内層側とし、前述の収容部114に収容することで、部品内蔵基板101となる。   In this way, a mounting substrate 122 as shown in FIG. 4G is formed. The circuit component 112 mounted on the surface of the mounting substrate 122 is the inner layer side, and is housed in the housing portion 114 described above, whereby the component-embedded substrate 101 is obtained.

図5(A)〜(F)は、第2の絶縁層105の製造方法の一例を示す断面図である。   5A to 5F are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing the second insulating layer 105.

図5において、126は基板間接続層である。   In FIG. 5, reference numeral 126 denotes an inter-substrate connection layer.

図5(A)は、未硬化状態(あるいはプリプレグ状態)の第2の絶縁層105の断面図であり、第2の硬化性樹脂106や第2のガラス繊維107は、図示していない。   FIG. 5A is a cross-sectional view of the second insulating layer 105 in an uncured state (or a prepreg state), and the second curable resin 106 and the second glass fiber 107 are not illustrated.

図5(B)に示すように、未硬化状態(あるいはプリプレグ状態)の第2の絶縁層105に、第2の開口部123を形成する。なお第2の開口部123の形成は、前述の第1の開口部120の形成と同様に、レーザーあるいはパンチ、ドリル等で実施する。   As shown in FIG. 5B, a second opening 123 is formed in the second insulating layer 105 in an uncured state (or a prepreg state). Note that the second opening 123 is formed by laser, punching, drilling, or the like, similar to the formation of the first opening 120 described above.

図5(C)は、第2の開口部123が形成された、第2の絶縁層105の両面に、保護フィルム117を設けた様子を示す断面図である。   FIG. 5C is a cross-sectional view illustrating a state in which protective films 117 are provided on both surfaces of the second insulating layer 105 where the second opening 123 is formed.

図5(D)は、保護フィルム117を設けた状態で、未硬化状態の第2の絶縁層105に、貫通孔108を設けた様子を示す断面図である。   FIG. 5D is a cross-sectional view illustrating a state in which the through hole 108 is provided in the uncured second insulating layer 105 in a state where the protective film 117 is provided.

図5(E)は、保護フィルム117に形成された貫通孔108に、導電性ペースト110を、スキージ124を介して、充填する様子を示す断面図である。   FIG. 5E is a cross-sectional view showing a state where the conductive paste 110 is filled into the through hole 108 formed in the protective film 117 through the squeegee 124.

図5(F)は、図5(E)のサンプルから、保護フィルム117を剥離した様子を示す断面図であり、基板間接続層126の一例である。   FIG. 5F is a cross-sectional view illustrating a state where the protective film 117 is peeled from the sample in FIG. 5E, and is an example of the inter-substrate connection layer 126.

次に、図6を用いて、図3〜図5で作製した、硬化済の第1の絶縁層102、未硬化の第2の絶縁層105等を積層する様子を説明する。   Next, a state in which the cured first insulating layer 102, the uncured second insulating layer 105, and the like prepared in FIGS. 3 to 5 are stacked will be described with reference to FIG.

図6(A)(B)は、硬化済の第1の絶縁層102、未硬化の第2の絶縁層105等を積層し、一体化し、硬化する様子を説明する断面図である。図6における矢印125は、これらシート状部材を、加圧、加熱、圧着、一体化する方向を示す。なお加圧、加熱し、一体化する際に、市販の真空を用いた加熱加圧装置を用いることができる。   FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views illustrating a state in which a cured first insulating layer 102, an uncured second insulating layer 105, and the like are stacked, integrated, and cured. The arrow 125 in FIG. 6 shows the direction which pressurizes, heats, crimps | bonds, and integrates these sheet-like members. In addition, when pressurizing, heating, and integrating, a heating and pressurizing apparatus using a commercially available vacuum can be used.

図6(A)において、どちらか一方以上の最外層となる、硬化済の第1の絶縁層102の、内層側の配線パターン111には、半田等の実装材料113を介して、回路部品112が実装されている。また第1の開口部120が設けられた硬化済の第1の絶縁層102と、第2の開口部123が設けられた未硬化の第2の絶縁層105とは、互いに位置合わせされた状態で、互いに交互に積層され、一体化され、硬化され、多層基板部115を形成する。   In FIG. 6A, a circuit component 112 is provided on a wiring pattern 111 on the inner layer side of the cured first insulating layer 102 which is one or more outermost layers via a mounting material 113 such as solder. Has been implemented. The cured first insulating layer 102 provided with the first opening 120 and the uncured second insulating layer 105 provided with the second opening 123 are aligned with each other. Thus, they are alternately stacked, integrated and cured to form the multilayer substrate portion 115.

また第1の開口部120と、第2の開口部123とは、互いに厚み方向に積層され、収容部114を形成する。   In addition, the first opening 120 and the second opening 123 are stacked in the thickness direction to form the accommodating portion 114.

またこの積層され、加圧される際に、複数の硬化済の第1の絶縁層102の層間に挿入された、未硬化状態の第2の絶縁層105より、未硬化状態の第2の硬化性樹脂106が染み出し、収容部114に収容された回路部品112と、多層基板部115との隙間をボイド等の発生を抑制しながら充填し、最後に硬化する。   In addition, when the layers are stacked and pressed, the second curing in the uncured state is performed by the uncured second insulating layer 105 inserted between the plurality of cured first insulating layers 102. The conductive resin 106 oozes out, fills the gap between the circuit component 112 accommodated in the accommodating portion 114 and the multilayer substrate portion 115 while suppressing the generation of voids and the like, and finally cures.

図6(B)は、こうして得られた部品内蔵基板101の断面の一例を示す。   FIG. 6B shows an example of a cross section of the component-embedded substrate 101 obtained in this way.

なお図6(A)に示すように予め所定位置に、第1の開口部120や第2の開口部123からなる収容部114を形成し、導電性ペースト110が充填された基板間接続層126等を複数枚、準備するとともに、予め所定位置に、これら開口部が形成されたシート状の基板等を、複数枚、積層することで、導電性ペースト110による層間接続ビア構造が実現でき、上下方向に圧縮されていれば、より強固なビア接続を実現する事ができる。   As shown in FIG. 6A, an accommodation portion 114 including a first opening 120 and a second opening 123 is formed in advance at a predetermined position, and the inter-substrate connection layer 126 filled with the conductive paste 110 is formed. Etc., and by laminating a plurality of sheet-like substrates, etc., in which these openings are formed in advance at a predetermined position, an interlayer connection via structure using the conductive paste 110 can be realized. If it is compressed in the direction, a stronger via connection can be realized.

さらに図6(A)で示す一括積層の断面図に示す導電性ビア109を接続するランド(ランドとは、配線パターン111の、導電性ペースト110と、電気的に接続される部分に相当する)がベタ面ではなく、周辺から凸状に突出した電極構造とすることにより、積極的に導電性ペースト110に対して圧縮応力を熱プレス時に発生させることができ、安定したビア接続を実現する。本効果は、ビア109に主に圧縮により接続が確保される銅粉を主成分とする導電性ペースト110を用いるときに顕著に効果が得られる。   Further, a land for connecting the conductive via 109 shown in the cross-sectional view of the batch lamination shown in FIG. 6A (the land corresponds to a portion of the wiring pattern 111 that is electrically connected to the conductive paste 110). However, by adopting an electrode structure that protrudes from the periphery instead of a solid surface, it is possible to positively generate a compressive stress on the conductive paste 110 at the time of hot pressing, and realize a stable via connection. This effect is remarkably obtained when the conductive paste 110 mainly composed of copper powder whose connection is ensured mainly by compression is used for the via 109.

次に、図7を用いて、硬化済の第1の絶縁層102と、未硬化の第2の絶縁層105を積層し、加圧、一体化する際に、未硬化の第2の絶縁層105から、未硬化の第2の硬化性樹脂106が染み出し、上下に積層された第1の絶縁層102の端面(すなわち、第1の開口部120)や、収容部114に収容された回路部品112との隙間を、濡らし、充填する様子を説明する。   Next, referring to FIG. 7, when the cured first insulating layer 102 and the uncured second insulating layer 105 are stacked, pressurized, and integrated, the uncured second insulating layer 105, the uncured second curable resin 106 oozes out, and the end surface (that is, the first opening 120) of the first insulating layer 102 stacked on the top and bottom, or the circuit accommodated in the accommodating portion 114. The manner of wetting and filling the gap with the part 112 will be described.

図7(A)(B)は、未硬化の第2の硬化性樹脂106が染み出す様子を説明する断面図である。図7(A)(B)における矢印125は、硬化済の第1の絶縁層102と、未硬化の第2の絶縁層105を積層し、加圧する方向を示す。   FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views illustrating how the uncured second curable resin 106 oozes out. Arrows 125 in FIGS. 7A and 7B indicate directions in which the cured first insulating layer 102 and the uncured second insulating layer 105 are stacked and pressed.

図7(A)において、硬化済の第1の絶縁層102の一面以上には配線パターン111を突出した状態で、更に第2の絶縁層105の両面には導電性ペースト110を突出した状態で、それぞれ形成している。こうすることで、導電性ペースト110と、配線パターン111との密着力を高め、ビア109(図示していない)の電気抵抗を小さくする効果が得られる。   In FIG. 7A, the wiring pattern 111 protrudes from one or more surfaces of the cured first insulating layer 102, and the conductive paste 110 protrudes from both surfaces of the second insulating layer 105. , Each formed. By doing so, the effect of increasing the adhesion between the conductive paste 110 and the wiring pattern 111 and reducing the electrical resistance of the via 109 (not shown) can be obtained.

図7(B)は、未硬化の第2の絶縁層105から突出した導電性ペースト110や、硬化済の第1の絶縁層102から突出した配線パターン111によって、第2の絶縁層105に含まれる、未硬化の第2の硬化性樹脂106が染み出す様子を示す。図7(B)に示すように、未硬化の第2の絶縁層105に形成された第2の開口部123から染み出した、未硬化の第2の硬化性樹脂106は、第1の絶縁層102の第1の開口部120や、回路部品112との隙間に充填され、硬化され、これらを一体化する。   FIG. 7B shows that the second insulating layer 105 includes the conductive paste 110 protruding from the uncured second insulating layer 105 and the wiring pattern 111 protruding from the cured first insulating layer 102. A state in which the uncured second curable resin 106 oozes out is shown. As shown in FIG. 7B, the uncured second curable resin 106 that oozes out from the second opening 123 formed in the uncured second insulating layer 105 is the first insulating material. The gap between the first opening 120 of the layer 102 and the circuit component 112 is filled and cured, and these are integrated.

更に詳しく説明する。図7(A)に示すように、第2の絶縁層105となるプリプレグ116(番号は付与していない)の貫通孔108に充填された導電性ペースト110が第1の絶縁層102に設けられた配線パターン111に加圧、圧着される。   This will be described in more detail. As shown in FIG. 7A, a conductive paste 110 filled in a through hole 108 of a prepreg 116 (not assigned a number) to be the second insulating layer 105 is provided on the first insulating layer 102. The wiring pattern 111 is pressed and pressure-bonded.

更にこの加圧、圧着によって、プレプレグ116(第2の絶縁層105として図示しているため、116の数字は図示していない)を構成する第2の硬化性樹脂106が、プリプレグ116から、回路部品112側へ流れ出し、回路部品112との間の隙間を充填する。   Further, by this pressurization and pressure bonding, the second curable resin 106 constituting the prepreg 116 (the numeral 116 is not shown because it is shown as the second insulating layer 105) is transferred from the prepreg 116 to the circuit. It flows out to the component 112 side and fills the gap between the circuit component 112.

なおプリプレグ116に含まれる第2の硬化性樹脂106が、回路部品112側へ流れる際に、プリプレグ116の貫通孔108に充填された導電性ペースト110の立体的な形状に影響を与えることがないが、これは、導電性ペースト110の周囲が、プリプレグ116を構成する第2のガラス繊維107で囲われているためである。   When the second curable resin 106 contained in the prepreg 116 flows to the circuit component 112 side, the three-dimensional shape of the conductive paste 110 filled in the through hole 108 of the prepreg 116 is not affected. However, this is because the periphery of the conductive paste 110 is surrounded by the second glass fibers 107 constituting the prepreg 116.

このため、図7(A)(B)に示すような構成とすることで、積層時の加圧圧力を高めた場合でも、導電性ペースト110からなるビア109が変形し、回路部品112側へ流動、あるいは移動することはない。   7A and 7B, the via 109 made of the conductive paste 110 is deformed to the circuit component 112 side even when the pressing pressure at the time of stacking is increased. It does not flow or move.

なお図7(A)(B)に示す構成とすることで、加圧圧力を高めることで、導電性ペースト110から形成されたビア109のビア抵抗を下げられる。   7A and 7B, the via resistance of the via 109 formed from the conductive paste 110 can be lowered by increasing the pressure.

なお、図6(A)(B)の構造としても、内蔵された回路部品112に、直接、加圧圧力はかからないので、回路部品自体や、その実装部分の信頼性に影響を与えることが無い。   6 (A) and 6 (B), since the pressurized pressure is not directly applied to the built-in circuit component 112, it does not affect the reliability of the circuit component itself or its mounting portion. .

なお導電性ペースト110を、予め突起状等に硬化した状態として、図7(A)(B)に示したような加圧積層を行うことが可能であるが、導電性ペースト110が硬化した状態では、この加圧圧縮の際に、プリプレグ116部分に圧力が発生しにくく、回路部品112との隙間を埋める未硬化の第2の硬化性樹脂106等の染み出しが十分でない。これは導電性ペースト110が、加圧時の圧力を支えてしまう分、プリプレグ116にかかる圧力が低下するためである。また硬化済みの導電性ペースト110の場合、加圧圧縮してもビア抵抗が下がりにくい。   Note that the conductive paste 110 can be subjected to pressure lamination as shown in FIGS. 7A and 7B in a state where the conductive paste 110 has been hardened in advance, but the conductive paste 110 has been hardened. Then, during this pressure compression, it is difficult for pressure to be generated in the prepreg 116 portion, and the uncured second curable resin 106 or the like that fills the gap with the circuit component 112 is not sufficiently oozed out. This is because the pressure applied to the prepreg 116 is reduced by the amount that the conductive paste 110 supports the pressure during pressurization. Further, in the case of the cured conductive paste 110, the via resistance is not easily lowered even by pressure compression.

一方、未硬化状態の導電性ペースト110を用いた場合、加圧圧縮の際に、導電性ペースト110が厚み方向に圧縮(あるいは緻密化)印加される分、プリプレグ116に、十分な圧縮圧力がかかることとなる。また未硬化の導電性ペースト110の場合、加圧圧縮によってビア抵抗が下がりやすい。   On the other hand, when the uncured conductive paste 110 is used, a sufficient compression pressure is applied to the prepreg 116 because the conductive paste 110 is compressed (or densified) in the thickness direction during pressure compression. That would be the case. Further, in the case of the uncured conductive paste 110, the via resistance is likely to decrease due to pressure compression.

更に図7(A)(B)に図示するように、第2の開口部123から、回路部品112側の第2のガラス繊維107の断面を、第1の開口部120の第1のガラス繊維104の断面より回路部品112側に位置させることで、第2の絶縁層105から染み出される第2の硬化性樹脂106を効率良く吐出、あるいは回路部品112の表面に一種の呼び水、あるいはガイドとして流動させやすく、あるいは循環させやすくすることができ、回路部品112の周りを完全に第2の硬化性樹脂106で充填し、ボイド発生を無くせる。   Further, as shown in FIGS. 7A and 7B, a cross section of the second glass fiber 107 on the circuit component 112 side from the second opening 123 is changed to the first glass fiber of the first opening 120. The second curable resin 106 that exudes from the second insulating layer 105 can be efficiently discharged from the cross section of the circuit 104, or as a kind of priming water or a guide on the surface of the circuit component 112. The circuit component 112 can be completely filled with the second curable resin 106 so that voids can be eliminated.

更に、第2の絶縁層105を構成する第2のガラス繊維107の一部を、溶かすように、収容部114の中に投入する、あるいは混ざり込ませることで、その靱性を高める効果が得られる。   Furthermore, an effect of increasing the toughness can be obtained by charging or mixing a part of the second glass fiber 107 constituting the second insulating layer 105 into the housing portion 114 so as to melt. .

なお、前述の図1や図6に示すように、部品内蔵基板101の最外層に形成する配線パターン111は、ベタの銅箔119を用いて熱プレス等による一括積層工程を経た後、エッチングにてパターニングを行っても構わない(図示せず)。ベタの銅箔119を用いることで、両面に配線パターン111を形成済みの基板を一括積層してなる構造体と比較して、パターンずれを抑制できる。この理由は、表裏の配線パターン111のズレを同時に同一のマーカーを用いてアライメントパターニングすることにより、必要最小限、たとえば±20μm以内にズレを抑えられるためである。多層化する際には、何れの層間接続においても導電性ペースト110を用いて電気的に接続する。   As shown in FIG. 1 and FIG. 6, the wiring pattern 111 formed on the outermost layer of the component-embedded substrate 101 is subjected to etching after undergoing a batch lamination process such as hot pressing using a solid copper foil 119. Then, patterning may be performed (not shown). By using a solid copper foil 119, pattern deviation can be suppressed as compared with a structure in which substrates on which wiring patterns 111 are formed on both sides are collectively laminated. This is because the deviation of the wiring patterns 111 on the front and back sides can be suppressed to the necessary minimum, for example, within ± 20 μm by simultaneously performing alignment patterning using the same marker. In the case of multilayering, electrical connection is made using the conductive paste 110 in any interlayer connection.

なおビア109は、導電性ペースト110を充填した接続方式を基本として考えるが、最外層の層間接続に限りレーザーで穴加工した後、めっき接続を行うコンフォーマルビア接続形式何れでも構わない。   The via 109 is considered based on a connection method in which the conductive paste 110 is filled. However, the via 109 may be of any conformal via connection type in which plating connection is performed after drilling with a laser only for the outermost interlayer connection.

更に、内蔵された回路部品112を接続する実装材料113に前記レーザーで穴加工したビアを用いてめっき接続方式で接続しても構わない。めっき接続を採用することで、根本的に2次実装であるはんだリフロー時に実装材料113が再溶融することを抜本的に回避でき、更なる高安定接続が得られるからである。なお、内蔵される回路部品112がチップLCR部品である場合は外部電極がCu電極であることが好ましい。   Further, the mounting material 113 for connecting the built-in circuit component 112 may be connected by a plating connection method using the via hole drilled by the laser. By adopting the plating connection, it is possible to drastically avoid re-melting of the mounting material 113 at the time of solder reflow which is basically secondary mounting, and a further highly stable connection can be obtained. When the built-in circuit component 112 is a chip LCR component, the external electrode is preferably a Cu electrode.

なお多層化構造で且つ小型・薄型化構造を訴求する場合は、内蔵された回路部品112の周りの収容部114をぎりぎりまで小さくして、内蔵された回路部品114と層間接続となるビア109との距離を必要最小限にまで小さくする必要がある。   When appealing for a multi-layer structure and a small and thin structure, the housing portion 114 around the built-in circuit component 112 is made as small as possible, and the via 109 serving as an interlayer connection with the built-in circuit component 114 It is necessary to reduce the distance to the minimum necessary.

その場合、本発明に示すように、硬化済みの第1の絶縁層102の一部が第1のガラス繊維104と共に貫通除去されてなる第1の開口部120において、銅箔119からなる配線パターン111が、第1の開口部120よりも、後退している配線とすることが望ましい。なお実用的には50ミクロン以上後退することが望ましい。これは開口部の形成時の加工ばらつきを考慮し、後退した配線とすることで、ショート回避できるためである。ここで後退している配線とは、回路部品112に面する開口部より外側に(あるいはより離れる方向に)、配線パターンを設けることを意味する。   In that case, as shown in the present invention, a wiring pattern made of copper foil 119 is formed in the first opening 120 formed by partially removing the cured first insulating layer 102 together with the first glass fiber 104. It is desirable that the wiring 111 is a receding wire rather than the first opening 120. Practically, it is desirable to recede 50 microns or more. This is because a short circuit can be avoided by using a receding wiring in consideration of processing variations in forming the opening. Here, the receding wiring means that a wiring pattern is provided outside (or in a direction away from) the opening facing the circuit component 112.

このように図6(A)等で示した、積層プロセス時の位置ばらつきで回路部品112の外部電極(図示していない)と、第1の開口部120とが、接触するような場合においても、第1の絶縁層102の表面に形成されている銅箔119からなる配線パターン111との間のショートを回避する事ができる。   6A and the like, even when the external electrode (not shown) of the circuit component 112 and the first opening 120 are in contact with each other due to the positional variation during the stacking process. A short circuit with the wiring pattern 111 made of the copper foil 119 formed on the surface of the first insulating layer 102 can be avoided.

なお内蔵される回路部品112は、例えば受動部品チップコンデンサやチップ抵抗のような所望の特性を予め形成され、外面に接続電極を有するチップ型の電子部品であるが、能動部品、例えば端子数が比較的少ないウエハレベルパッケージ等も含まれる。実装材料113としては、少なくとも2種類以上の金属元素が配合され、各金属同士による合金接続を伴って電気的及び機械的に接続できる材料であり、例えば錫(Sn)−銀(Ag)系、錫(Sn)−銀(Ag)−銅(Cu)系、錫(Sn)−亜鉛(Zn)系、金(Au)−亜鉛(Zn)系、錫(Sn)−アンチモン(Sb)系などの材料が使用可能である。更にこれらの材料に限らず回路部品112を実装できる実装材料であるなら、金属、樹脂にこだわらず、何れの材料も使用可能である。また本発明の部品内蔵基板101を、マザーボード配線基板の上に半田で二次実装する場合等において、実装材料113中の合金の融点が、接合後に高温側へシフトする融点変化型の材料組成とすることで、二次実装時の実装材料113の再溶融を防止する。   The built-in circuit component 112 is a chip-type electronic component having a desired characteristic such as a passive component chip capacitor or a chip resistor formed in advance and having a connection electrode on its outer surface. Relatively few wafer level packages are also included. The mounting material 113 is a material in which at least two kinds of metal elements are blended and can be electrically and mechanically connected together with an alloy connection between the metals, for example, tin (Sn) -silver (Ag), Tin (Sn) -silver (Ag) -copper (Cu), tin (Sn) -zinc (Zn), gold (Au) -zinc (Zn), tin (Sn) -antimony (Sb), etc. The material is usable. Furthermore, any material can be used as long as it is a mounting material capable of mounting the circuit component 112 without being limited to these materials. In addition, when the component-embedded substrate 101 of the present invention is secondarily mounted on the motherboard wiring substrate with solder, the melting point of the alloy in the mounting material 113 shifts to the high temperature side after joining, This prevents re-melting of the mounting material 113 during secondary mounting.

ただし、何れの実装材料113であっても、配線パターン111に対して濡れ広がり性がある程度確保され、密着強度が得られる材料が必要である。   However, any of the mounting materials 113 requires a material that can secure a certain degree of wetting and spreading with respect to the wiring pattern 111 and can obtain adhesion strength.

このように、実装材料113を工夫する場合について、前述の図4等を用いて、更に詳しく説明する。   Thus, the case where the mounting material 113 is devised will be described in more detail with reference to FIG.

例えば、前述の図4(A)から(E)で示したように、基板に内蔵する回路部品112を実装する多層基板を準備する。ここでは、導電性ペースト110が充填された未硬化状態の第1の絶縁層102(例えば、市販のプリプレグを使う)を、図4(D)に示すように銅箔119で積層した後、パターニングを行い図4(E)で示す多層板を形成する。   For example, as shown in FIGS. 4A to 4E, a multilayer board on which circuit components 112 built in the board are mounted is prepared. Here, an uncured first insulating layer 102 (for example, using a commercially available prepreg) filled with the conductive paste 110 is laminated with a copper foil 119 as shown in FIG. To form a multilayer board shown in FIG.

なお配線パターン111上に内蔵部品、例えば受動部品のような回路部品112を実装するためには、図4(F)で示すように実装材料113の印刷形成を行い、図4(G)で示すように内蔵する回路部品112をマウント及びリフロー加熱で実装接続を行う。   In order to mount a built-in component, for example, a circuit component 112 such as a passive component on the wiring pattern 111, the mounting material 113 is printed and formed as shown in FIG. In this manner, the circuit component 112 incorporated is mounted and connected by mounting and reflow heating.

なお実装材料113が二次実装時のリフロー熱履歴も含め、確実にランド電極(図示していない)となる配線パターン111上に止まっていなければ接続できないため、より好ましくはリング状のレジスト形状で囲まれている事が好ましい。なお実装材料113は、環境汚染物質である鉛(Pb)を含有しない材料であることが重要である。   In addition, since it cannot connect unless the mounting material 113 stops on the wiring pattern 111 which becomes a land electrode (not shown) including the reflow heat history at the time of secondary mounting, it is more preferably a ring-shaped resist shape. It is preferable to be surrounded. It is important that the mounting material 113 is a material that does not contain lead (Pb), which is an environmental pollutant.

更にいえば、2次実装時に実施されるリフローにおいて、はんだに代表される実装材料の形状が維持される構造体であることが重要である。   Furthermore, it is important that the structure maintain the shape of the mounting material typified by solder in the reflow performed at the time of secondary mounting.

なお内蔵部品がたとえばウエハレベルCSP等、能動部品である場合は、もし部品高さが許容されるのであれば、ウエハレベルCSPに低背のはんだボール(BGA)が予め形成されていることが好ましい。   When the built-in component is an active component such as a wafer level CSP, it is preferable that a low-profile solder ball (BGA) is formed in advance on the wafer level CSP if the component height is allowed. .

(実施の形態3)
次に、実施の形態3として、発明者らが作製したサンプルを用いて、更に本発明の部品内蔵基板101について説明する。
(Embodiment 3)
Next, as a third embodiment, a component-embedded substrate 101 of the present invention will be further described using a sample produced by the inventors.

図8(A)(B)は、それぞれ本発明の部品内蔵基板の断面図と、断面のSEM写真である。   8A and 8B are a cross-sectional view and a cross-sectional SEM photograph of the component-embedded substrate of the present invention, respectively.

図8(A)(B)では、第1の絶縁層102からなる中継配線基板121と第2の絶縁層105からなる基板間接続層126を交互に積層すると共に、更にその最外層に第1の絶縁層102からなる実装基板122を設け、これらを積層した全層6層板の断面図及び、実際に試作を行ったサンプル断面写真である。   8A and 8B, the relay wiring substrate 121 made of the first insulating layer 102 and the inter-substrate connection layer 126 made of the second insulating layer 105 are alternately laminated, and the first layer is further formed on the outermost layer. 6 is a cross-sectional view of an all-layer 6-layer board in which a mounting substrate 122 made of the insulating layer 102 is provided and laminated, and a sample cross-sectional photograph of a prototype actually produced.

図8(A)の断面図において、第2の絶縁層105からなるプリプレグ116(図示せず)に設けた第2の開口部(図示せず)近くの第2のガラス繊維107の一部は、第2の開口部分で切断され、その一部が溶けるように(あるいは、ピッチが広がるように、あるいはその切断片の一部が)、開口部に充填され、未硬化状態の第2の硬化性樹脂106の中に拡散し、第2の硬化性樹脂106の硬化と共に、収容部114を構成する。   8A, a part of the second glass fiber 107 near the second opening (not shown) provided in the prepreg 116 (not shown) made of the second insulating layer 105 is shown. The second opening is filled with the opening so that a part thereof is melted (or the pitch is widened or a part of the cut piece is cut) at the second opening, and the uncured second hardening is performed. The diffusing resin 106 diffuses into the housing portion 114 together with the curing of the second curable resin 106.

この構造とすることで、第2の絶縁層105からの第2の硬化性樹脂106の、収容部114への充填性が向上し、ボイド無く気密な樹脂充填を実現するうえで、好適である。   By adopting this structure, the filling property of the second curable resin 106 from the second insulating layer 105 into the housing portion 114 is improved, which is preferable for realizing airtight resin filling without voids. .

更に図8(B)のSEMによる断面写真に示すように、発明者らが実際試作を行った部品内蔵基板101(番号は付与せず)においても、回路部品112の収容部114に第2の硬化性樹脂106の未充填を示すボイド等の発生は観察されなかった。   Further, as shown in the cross-sectional photograph by SEM in FIG. 8B, the second component built-in board 101 (not assigned a number) that the inventors have actually made a prototype has a second part in the accommodating portion 114 of the circuit component 112. Generation | occurrence | production of the void etc. which show unfilling of the curable resin 106 was not observed.

なお第1のガラス繊維104は、第1の絶縁層102の第1の開口部120(図示せず)で、第1の硬化性樹脂103と略同一部分(例えば、ドリルや切削での場合)で、粗面状に切断することによって、第2の絶縁層105との密着力を高める効果が得られる。   The first glass fiber 104 is a first opening 120 (not shown) of the first insulating layer 102 and substantially the same portion as the first curable resin 103 (for example, in the case of drilling or cutting). Thus, the effect of increasing the adhesion with the second insulating layer 105 can be obtained by cutting into a rough surface.

更に第1の開口部120の形成を、レーザー等で行った場合、第1のガラス繊維104は、第1の硬化性樹脂103の切断部より、その先端部が略球状の塊となった状態で、一部を突出させることができ、第2の硬化性樹脂106との密着力を高められる。   Further, when the first opening 120 is formed by a laser or the like, the first glass fiber 104 is in a state in which the tip portion is a substantially spherical mass from the cut portion of the first curable resin 103. Thus, a part of the resin can be protruded, and the adhesion with the second curable resin 106 can be increased.

これらのサンプルは、JEDECで規定された吸湿リフロー試験85℃、60%RH、176hr吸湿後の260℃繰り返しリフロー試験においても、膨れ、剥離は発生せず、各界面部分においても課題が発生せず、信頼性が高い内蔵基板101が得られたことが判った。   These samples were not swollen or peeled off even in a reflow test at 260 ° C. after absorbing moisture at 85 ° C., 60% RH, and 176 hr, as defined by JEDEC, and no problems occurred at each interface part. It was found that the built-in substrate 101 with high reliability was obtained.

(実施の形態4)
次に、実施の形態4として、部品内蔵基板101の総厚を薄くする場合について説明する。
(Embodiment 4)
Next, as a fourth embodiment, a case where the total thickness of the component-embedded substrate 101 is reduced will be described.

図9(A)(B)は、共に内蔵基板101の総厚を薄くする様子を説明する断面図である。図9(A)(B)において、第1、第2の絶縁層102、105に設けた第1、第2のガラス繊維104、107は図示していない。   FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views illustrating how the total thickness of the built-in substrate 101 is reduced. 9A and 9B, the first and second glass fibers 104 and 107 provided in the first and second insulating layers 102 and 105 are not shown.

一括積層プロセスを示す図9(A)は、基本的に前述の図6(A)と同じ構成要素で組み合わされているが、内蔵部品と対向する位置に形成された、最外層となる2層基板からなる実装基板122の配線パターン111において、内層側の配線パターン111の、回路部品112と重なる部分の配線パターン111は、選択的に削除している。   FIG. 9 (A) showing the batch lamination process is basically combined with the same components as in FIG. 6 (A) described above, but the two outermost layers formed at positions facing the built-in components. In the wiring pattern 111 of the mounting substrate 122 made of a substrate, the wiring pattern 111 of the inner layer side wiring pattern 111 that overlaps the circuit component 112 is selectively deleted.

このように、配線パターン111の、内蔵される回路部品112に重なる領域(あるいは面積部分)には、配線パターン111を形成しないことが望ましい。内蔵する回路部品112が、チップLCR部品の場合、実装用端子127(外部電極、あるいは端子電極、端面電極と呼ばれることもある)が、実装側のみならずその反対側(例えば、上下と側面の3面、あるいは上下側面左右の計5面)にも形成されている場合があり、厚み方向において充分な絶縁距離が得られない場合、ショートを引き起こしてしまう懸念があるが、図9(A)(B)の構造とすることで、こうした課題を解決できる。   As described above, it is desirable not to form the wiring pattern 111 in a region (or an area portion) overlapping with the built-in circuit component 112 of the wiring pattern 111. When the built-in circuit component 112 is a chip LCR component, the mounting terminal 127 (sometimes referred to as an external electrode, a terminal electrode, or an end surface electrode) is not only on the mounting side but also on the opposite side (for example, on the top and bottom and side surfaces). 3 planes, or a total of 5 planes on the top, bottom, left and right sides). If a sufficient insulation distance cannot be obtained in the thickness direction, there is a concern of causing a short circuit. Such a problem can be solved by adopting the structure (B).

図9(A)(B)は、共に部品内蔵基板101の更なる薄層化を実現する構造を示す断面図である。   FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views showing a structure for realizing further thinning of the component-embedded substrate 101.

本発明の部品内蔵基板101の構造とすることで、内蔵基板101の総厚を少しでも薄くするため、回路部品112と配線パターン111との間隔は50μm以下、場合によっては25μm以下で設計する事が可能となる。   By adopting the structure of the component built-in substrate 101 of the present invention, the distance between the circuit component 112 and the wiring pattern 111 is designed to be 50 μm or less and in some cases 25 μm or less in order to reduce the total thickness of the built-in substrate 101 as much as possible. Is possible.

更に回路部品112の高さには、必ずばらつきが有り、25μm程度のスペース確保であれば、高さばらつきによって内蔵される回路部品112の直上に配線パターン111があると電極間ショートしてしまう可能性がある。そのため、従来では、電極間ショート回避のために必要以上にスペースを確保する必要があり、従来の部品内蔵基板では、その総厚が厚くなっていた。   Further, the height of the circuit component 112 always varies, and if a space of about 25 μm is secured, the wiring pattern 111 may be shorted between the electrodes due to the height variation if the wiring pattern 111 is located immediately above the built-in circuit component 112. There is sex. Therefore, conventionally, it is necessary to secure an unnecessarily large space in order to avoid a short circuit between electrodes, and the total thickness of the conventional component-embedded substrate is large.

こうした課題に対し、図9(A)(B)に示すように配線パターン111を、内蔵する回路部品112が配置されている領域には形成していないようにする事によって、厚みスペースを30μm以下まで少なくしても、回路部品112の部品高さ厚みばらつき分を吸収することができ、更に内蔵する回路部品112へ不要な圧力がかからず、回路部品112が割れることがない。また電極間ショートを回避できる。   9A and 9B, the wiring pattern 111 is not formed in the region where the built-in circuit component 112 is disposed, thereby reducing the thickness space to 30 μm or less. Even if it is reduced to the minimum, it is possible to absorb the variation in the height and thickness of the circuit component 112, and no unnecessary pressure is applied to the built-in circuit component 112, and the circuit component 112 is not cracked. Moreover, the short circuit between electrodes can be avoided.

なお、本実施の形態4では8層基板の例を示しているが、8層基板に固定されるものではなく、必要に応じて更なる偶数層の多層化10,12層あるいは6層の構造が可能である。ただし、その際においても回路部品112を内蔵する2層配線板を中心材料として両面同時に配線層を形成している。   In the fourth embodiment, an example of an eight-layer substrate is shown. However, it is not fixed to the eight-layer substrate, and an even-numbered multi-layered 10, 12 or six-layer structure is provided if necessary. Is possible. However, even at that time, the wiring layers are formed simultaneously on both sides by using the two-layer wiring board containing the circuit component 112 as a central material.

部品内蔵基板101に用いる第1の絶縁層102、第2の絶縁層105に用いる絶縁材料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。また、織布または不織布に硬化性樹脂を含浸させたプリプレグ材料以外にも、二酸化珪素やアルミナ等の無機フィラーと硬化性樹脂との混合物を用いる事も可能である。   The insulating material used for the first insulating layer 102 and the second insulating layer 105 used for the component-embedded substrate 101 is a glass epoxy prepreg in which a glass woven fabric is impregnated with a thermosetting epoxy resin, and a glass woven fabric having a thermosetting property. BT resin prepreg impregnated with bismaleimide / triazine resin, aramid prepreg impregnated with thermosetting epoxy resin on aramid nonwoven fabric, etc. can be used, but woven fabric or nonwoven fabric is impregnated with curable resin. Various materials can be used as long as they have different structures. In addition to the prepreg material obtained by impregnating a curable resin into a woven or non-woven fabric, it is also possible to use a mixture of an inorganic filler such as silicon dioxide or alumina and a curable resin.

なお、部品内蔵となる層を構成する導電性ペースト110を充填した基板間接続層126のビア109において、ビア109から回路部品112までの第2の絶縁層105に占める熱硬化性樹脂106の組成割合をその他周辺部の熱硬化性樹脂106の組成割合よりも少なくする事ができる。   The composition of the thermosetting resin 106 occupying the second insulating layer 105 from the via 109 to the circuit component 112 in the via 109 of the inter-substrate connection layer 126 filled with the conductive paste 110 that constitutes a layer to be embedded in the component. The ratio can be made smaller than the composition ratio of the thermosetting resin 106 in other peripheral portions.

また記載した様に回路部品112の周辺部には、未硬化状態の第2の絶縁層105を熱プレスにて圧縮、染み出した未硬化の第2の硬化性樹脂106のみ覆われるため、収容部114を充填する樹脂成分が熱膨張係数等の物性が3次元的に等方的であり、内蔵された回路部品112に対し、ヒートサイクル時にクラック等の発生原因となる応力モードを低減させる効果が得られる。一方、ガラスクロス等がある従来のプリプレグで、回路部品112を直接内蔵してしまうとXY方向の熱膨張係数とZ軸方向の熱膨張係数が大幅に異なるため、剪断的応力が内蔵部品に働きやすくなり、内部にクラック等が発生しやすくなる懸念がある。   Further, as described above, since only the uncured second curable resin 106 that is compressed and oozed out from the uncured second insulating layer 105 is covered with the peripheral portion of the circuit component 112 by the hot press, The resin component that fills the portion 114 has a three-dimensional isotropic physical property such as a thermal expansion coefficient, and reduces the stress mode that causes cracks and the like during the heat cycle for the built-in circuit component 112 Is obtained. On the other hand, if the circuit component 112 is built directly in a conventional prepreg with a glass cloth or the like, the thermal expansion coefficient in the XY direction and the thermal expansion coefficient in the Z-axis direction are significantly different. There is a concern that cracks and the like are likely to occur inside.

このように、第2の開口部123を設けた、未硬化状態の第2の絶縁層105から染み出す未硬化の第2の硬化性樹脂106によって、回路部品112を内蔵することで、回路基板層のみならず中間基板体となる中継配線基板121の、回路部品112の極近傍までビア109を形成することができ(例えば、ビア109のセンター位置が内蔵される回路部品112の端部から400ミクロン以内(用途に応じては300ミクロン以下)に形成する事が可能となり、小型、高密度化が可能となる。   Thus, by incorporating the circuit component 112 with the uncured second curable resin 106 that is provided with the second opening 123 and oozes out from the uncured second insulating layer 105, the circuit board is incorporated. The via 109 can be formed not only in the layer but also in the relay wiring board 121 as an intermediate board body to the very vicinity of the circuit component 112 (for example, 400 from the end of the circuit component 112 in which the center position of the via 109 is incorporated). It can be formed within a micron (300 micron or less depending on the application), and it is possible to reduce the size and increase the density.

以上のように、本発明の部品内蔵基板101の構成とすることで、収容部114の内側形状と、内蔵される回路部品112の外側形状とを、より近づけることができ、クリアランスを400μm、更には300μm未満まで小さくできるため、モジュールあるいはパッケージを更に小型化できる。   As described above, with the configuration of the component-embedded substrate 101 of the present invention, the inner shape of the accommodating portion 114 and the outer shape of the built-in circuit component 112 can be made closer, the clearance is 400 μm, and further Can be reduced to less than 300 μm, so that the module or package can be further downsized.

なお、積層後の基板の反りを防止するためには、各材料の線膨張係数に配慮することが非常に重要であり、こうした熱膨張の調整に、第2のガラス繊維107を用いることができる。   In order to prevent warping of the substrate after lamination, it is very important to consider the linear expansion coefficient of each material, and the second glass fiber 107 can be used for adjusting such thermal expansion. .

表層となる実装基板122上には、必要に応じてソルダーレジストを形成しても構わない。   A solder resist may be formed on the surface of the mounting substrate 122 as necessary.

次に、銅箔119の表面の粗面化について説明する。   Next, roughening of the surface of the copper foil 119 will be described.

粗化する方法としては、粗化とはんだ濡れ性との両立を実現するため、工程の管理が比較的容易なマイクロエッチング法によって、銅または銅合金の表面を粗化する事が好ましい。通常のエッチング法による粗化によるマット面と呼ばれる粗化箔であれば、Rzを1μmレベルまで低減したとしてもはんだ濡れ性が不適であり、マイクロエッチングする必要性が明確となる。これは、通常の電解粗化銅箔119の粗化形状が、凸状に瘤を付けた形状を有することでアンカー効果が得られているが、本形状は非常に濡れ性の観点からは不適であることが本発明の過程で明確となった。一方、平滑な銅箔119形状から、マイクロエッチングで凹状にくり抜く様な粗化形状を形成すると、樹脂成分とのアンカー効果は得られつつ、はんだ濡れ性はむしろ向上する。   As a roughening method, it is preferable to roughen the surface of copper or a copper alloy by a microetching method in which process management is relatively easy in order to achieve both roughening and solder wettability. In the case of a roughened foil called a mat surface by roughening by a normal etching method, solder wettability is inappropriate even if Rz is reduced to the 1 μm level, and the necessity for microetching becomes clear. This is because the normal roughened shape of the electrolytically roughened copper foil 119 has an anchor effect because it has a convex shape with a bump, but this shape is inappropriate from the viewpoint of wettability. It became clear in the process of the present invention. On the other hand, when a roughened shape that is hollowed out by microetching is formed from a smooth copper foil 119 shape, an anchor effect with a resin component is obtained, but solder wettability is rather improved.

更に付け加えれば、導電性ペースト110として、はんだ材料を用いる場合、はんだ材料がSnとSnよりも高融点の金属とからなる化合物を含む場合、すなわち、再リフロー時の融点が高温になる高温はんだを用いる場合は、一次実装時のはんだ溶融時のレベリング効果が不十分な傾向があり、内蔵するチップ部品高さばらつきが大きくなってしまう課題を有していた。しかし、はんだ濡れ性に優れたマイクロエッチングできめ細かい凹凸粗化形状の銅電極を用いて実装することで、レベリング性を向上させ、内蔵するチップ部品高さばらつきを抑制でき、幅広いはんだ材料において好ましい。結果として、より厳しい2次はんだリフロー工程(高温のリフロー)が想定させる用途において、はんだ変形が殆ど無く強固な接続信頼性を有するデバイスを提供できる。   In addition, when using a solder material as the conductive paste 110, when the solder material contains a compound composed of Sn and a metal having a melting point higher than Sn, that is, a high-temperature solder having a high melting point during reflow. When used, there is a tendency that the leveling effect at the time of melting the solder at the time of primary mounting tends to be insufficient, and there is a problem that the height variation of the built-in chip parts becomes large. However, it is preferable in a wide range of solder materials that the leveling property can be improved and the variation in the height of the built-in chip parts can be suppressed by mounting using a finely roughened roughened copper electrode with microetching excellent in solder wettability. As a result, it is possible to provide a device having a strong connection reliability with almost no solder deformation in an application assumed by a stricter secondary solder reflow process (high temperature reflow).

(実施の形態5)
以下、本発明の実施の形態5として、上述した実施の形態及びその比較例を挙げて、本発明の効果について結果を[表1]を用いて説明する。なお、特に説明しない限りは実施の形態1等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)
Hereinafter, as the fifth embodiment of the present invention, the effects of the present invention will be described using [Table 1] with reference to the above-described embodiments and comparative examples. Unless otherwise described, the same structures as those in the first embodiment and the like are given the same reference numerals and description thereof is omitted.

[表1]は、6層で構成される部品内蔵基板101の基材内容、導電性ペースト110内容を含めた各種積層構造時のビア接続性、吸湿時のはんだリフロー信頼性、信頼性試験時の基板外観(膨れの有無)、機械強度信頼性設計上の課題、プロセス上の課題をまとめている。   [Table 1] shows the base material content of the component built-in substrate 101 composed of 6 layers, the via connectivity in various laminated structures including the content of the conductive paste 110, the solder reflow reliability at the time of moisture absorption, and the reliability test The board appearance (existence of swelling), mechanical strength reliability design issues, and process issues are summarized.

図12(A)(B)は、それぞれ比較例1,比較例2の構造を示す断面図である。128はコンポジットシートである。   12A and 12B are cross-sectional views showing the structures of Comparative Examples 1 and 2, respectively. Reference numeral 128 denotes a composite sheet.

図13(A)〜(C)は、共に実施例1〜実施例3の構造を示す断面図である。図13において、129は、CuSn金属間化合物を含む導電性ペースト硬化物である。   FIGS. 13A to 13C are cross-sectional views showing the structures of the first to third embodiments. In FIG. 13, 129 is a cured conductive paste containing a CuSn intermetallic compound.

図12(A)に示す比較例1は、特許文献1に示されている構造であり、コンポジットシート128を用いて回路部品112が導電性ペースト110を用いたビア109によって、接続と共に内蔵されている。比較例1の構造では、内蔵する回路部品112が0603サイズ等、小さい場合は、空隙を空けずに内蔵できる特長を有するが、図12(A)に示すように、ビアが回路部品112に近接している場合、特にビア接続形状は変形しやすくなり、歪む場合がある。   A comparative example 1 shown in FIG. 12A has a structure shown in Patent Document 1, and a circuit component 112 is built in with a connection using a composite sheet 128 by a via 109 using a conductive paste 110. Yes. The structure of Comparative Example 1 has a feature that when the built-in circuit component 112 is small, such as 0603 size, it can be built without leaving a gap, but the via is close to the circuit component 112 as shown in FIG. In particular, the via connection shape is likely to be deformed and may be distorted.

図12(A)に示す比較例1の構造では、回路部品112を内蔵している層厚分に関しては、再配線等が出来ないため、同一厚みで考えた場合の配線収容性に劣る。あるいは基板厚みが厚くなる場合がある。または回路部品112を実装する基板を多層化する必要がある。さらにコンポジットシート128を用いる場合は、取り扱うワークサイズを大きくする事が困難だったため、150mm□ワークサイズで内蔵試作を行った。   In the structure of the comparative example 1 shown in FIG. 12A, rewiring or the like cannot be performed for the layer thickness in which the circuit component 112 is built, so that the wiring capacity is inferior when the same thickness is considered. Alternatively, the substrate thickness may increase. Alternatively, the substrate on which the circuit component 112 is mounted needs to be multilayered. Furthermore, when the composite sheet 128 was used, it was difficult to increase the size of the work to be handled, so a built-in prototype was performed with a work size of 150 mm □.

図12(B)に示す比較例2は、大きなワークサイズで基板プロセスを行うことに配慮し、ビア109(図中では導電性ペースト110に相当するため、図示していない)に、導電性ペースト110を充填したプリプレグを全層スタック構造で積層して回路部品112を内蔵した場合を示す。回路部品112の内蔵のために形成した空隙への樹脂流動のため、層間を接続する導電性のビア109が大きく歪む事が確認された。また、比較例2では、ランドレス(ランドの無いものを意味する)でビアペースト間を接続するため、ビア径を200μmφと大きく確保する必要があり、且つ、今回の比較例サンプルでは、初期ビア接続は確認できたが、リフロー試験等で大幅に接続抵抗が大きく変動する事が確認できた。   In Comparative Example 2 shown in FIG. 12B, considering that the substrate process is performed with a large work size, the conductive paste is formed in the via 109 (not shown because it corresponds to the conductive paste 110 in the drawing). A case where the circuit component 112 is built by laminating a prepreg filled with 110 in an all-layer stack structure is shown. It was confirmed that the conductive via 109 connecting the layers is greatly distorted due to the resin flow into the gap formed for the incorporation of the circuit component 112. Further, in Comparative Example 2, it is necessary to secure a large via diameter of 200 .mu.m.phi. In order to connect via pastes with landless (meaning those without lands), and in this comparative example sample, the initial via Although the connection was confirmed, it was confirmed that the connection resistance greatly fluctuated in a reflow test or the like.

図13(A)に示す実施例1(交互積層導入の一例)は、本発明の構造の一例とし、第2の開口部123の第2のガラス繊維107の断面と、第1の開口部120の第1のガラス繊維104の断面とを略一致させ、面同士が略同一面にした場合について説明するものである。その結果、実施例1サンプルにおける基本落下試験(1.5m落下試験 1500G)では問題は発生していない。一方、更に過酷な落下試験(3m落下試験等 3000G)においては、回路部品の収容部、樹脂充填部の機械強度が持ちこたえられない事が考えられるが、こうした更に高い信頼性が要求される場合には、実施例2、3に示すような構成とすることができる。   Example 1 shown in FIG. 13A (an example of introduction of alternate layers) is an example of the structure of the present invention, and the cross section of the second glass fiber 107 of the second opening 123 and the first opening 120. The case where the cross section of the first glass fiber 104 is made substantially coincident and the surfaces are made substantially the same surface will be described. As a result, no problem occurred in the basic drop test (1.5 m drop test 1500G) of the sample of Example 1. On the other hand, in the more severe drop test (3000G, 3m drop test, etc.), it is considered that the mechanical strength of the circuit component housing part and the resin filling part cannot be maintained, but when such higher reliability is required. Can be configured as shown in the second and third embodiments.

すなわち、過酷な機械的信頼性が要求される場合、実施例2(収容部形状工夫の一例として、ガラス繊維の一部を収容部に挿入する)の構成とすることで、実施例1の構成に加えて、ガラス繊維による収容部114の更なる靱性向上が可能となる。   That is, when strict mechanical reliability is required, the configuration of the first embodiment is obtained by adopting the configuration of the second embodiment (a part of the glass fiber is inserted into the housing portion as an example of the shape of the housing portion). In addition to this, it is possible to further improve the toughness of the accommodating portion 114 by the glass fiber.

樹脂充填性の観点からも、実施例1の場合で、原則、0603サイズチップ部品、1005サイズチップ部品の単独内蔵あるいは、2〜3個連内蔵の形態であれば、気泡無く充填する事が出来る。一方、ウエハレベルCSPの内蔵及びその周辺への複数のチップ部品が狭隣接で実装されていて、広い収容部を樹脂充填しなければならない場合は、大多数は気泡無く樹脂充填できるものの、ごく少数気泡が発生する事例が確認された。この様な特殊な内蔵回路部品レイアウトの場合は、実施例2で示す構成が樹脂充填の観点より有効に寄与する。樹脂充填が100%できている。   Also from the viewpoint of resin filling property, in the case of Example 1, in principle, it is possible to fill without bubbles if it is a form in which 0603 size chip parts, 1005 size chip parts are incorporated individually, or 2 to 3 pieces are incorporated. . On the other hand, when a plurality of chip parts built in the wafer level CSP and the periphery thereof are mounted in close proximity and a large accommodating portion must be filled with resin, the majority can be filled with resin without bubbles, but a very small number An example of bubbles was confirmed. In the case of such a special built-in circuit component layout, the configuration shown in the second embodiment contributes effectively from the viewpoint of resin filling. Resin filling is 100%.

また、より過酷な吸湿リフロー信頼性が要求される場合、実施例1の構成に加えて、実施例3(CuSn金属間化合物を含むAgコートCu粉系導電性ペーストをビアに導入)によって、よりビア抵抗変化率が少ない接続信頼性を確保する事ができる。   Further, when more severe moisture absorption reflow reliability is required, in addition to the configuration of Example 1, Example 3 (Ag-coated Cu powder-based conductive paste containing CuSn intermetallic compound is introduced into vias) can be used. Connection reliability with a low rate of change in via resistance can be ensured.

この様に、信頼性レベルに応じて、実施例2や実施例3の様に構成を変化させることで、より過酷な信頼性レベルに対応した部品内蔵基板を提供することが出来る。   In this way, by changing the configuration as in the second and third embodiments according to the reliability level, it is possible to provide a component-embedded substrate that supports a more severe reliability level.

図13(B)に示す実施例2(収容部形状工夫の一例)では、実施例1と比較するため、第2の開口部123(図示していない)の第2のガラス繊維107の断面が、第1の開口部120の第1のガラス繊維104の断面より回路部品112側に位置するように試作実施したものである。   In Example 2 (an example of the housing shape modification) shown in FIG. 13B, the second glass fiber 107 in the second opening 123 (not shown) has a cross section for comparison with Example 1. The prototype was manufactured so as to be positioned closer to the circuit component 112 than the cross section of the first glass fiber 104 of the first opening 120.

図13(A)に示す実施例1と同様に内蔵された回路部品112に関する吸湿リフロー信頼性(JEDEC Level.2)では、基板の膨れ、ボイド発生が無いこと、落下試験で回路部品にクラックが発生しないこと等の規格を満足する事を確認している。   In the moisture absorption reflow reliability (JEDEC Level. 2) related to the built-in circuit component 112 as in Example 1 shown in FIG. 13 (A), there is no swelling of the substrate and generation of voids, and there is no crack in the circuit component in the drop test. It has been confirmed that it satisfies the standards such as not occurring.

但し一部、内蔵された回路部品112の近傍のビア109に関しては、吸湿リフロー時に、ビア接続抵抗が20%程度、上昇している。   However, with regard to the via 109 in the vicinity of the partially built-in circuit component 112, the via connection resistance is increased by about 20% during moisture absorption reflow.

図13(C)に示す実施例3では、ビア109を構成する導電性ペースト110に、CuSn金属間化合物を含むAgコートCuペーストを用いた。図13(B)に示す実施例2より、CuSn金属間化合物を含むAgコートCu導電性ペースト硬化物129を用いることで、吸湿リフロー時の導電性ビア抵抗変化は、10%以内に抑制されることが判る。   In Example 3 shown in FIG. 13C, an Ag-coated Cu paste containing a CuSn intermetallic compound was used for the conductive paste 110 constituting the via 109. From Example 2 shown in FIG. 13 (B), by using the Ag-coated Cu conductive paste cured product 129 containing a CuSn intermetallic compound, the change in conductive via resistance during moisture absorption reflow is suppressed to within 10%. I understand that.

以上のように、貫通孔108に充填され、基板間を接続する役目を担う導電性ペースト110には、CuSn金属間化合物を含む導電性ペーストを使うことが有用である。すなわち、導電性フィラーとしてSn−Bi合金を主成分とする金属粒子からなるものを使うことで、更に信頼性を高められる。これは未硬化状態(あるいはプリプレグ状態)の第2の絶縁層105の貫通孔108に充填されるビア接続用の導電性ペースト110は、回路部品112が内蔵されるに伴い発生する樹脂流動に抗して銅箔119等とビア接続される必要があり、強固な界面密着性が求められるからであり、Sn−Bi合金を主成分とする金属粒子からなる導電性ペースト110を用いる事により銅箔119との間で金属拡散を発生させ、合金反応層を形成することで安定した接続が得られるからである。   As described above, it is useful to use a conductive paste containing a CuSn intermetallic compound as the conductive paste 110 that fills the through holes 108 and plays a role of connecting the substrates. That is, the reliability can be further improved by using a conductive filler made of metal particles mainly composed of Sn—Bi alloy. This is because the conductive paste 110 for via connection filled in the through hole 108 of the second insulating layer 105 in the uncured state (or prepreg state) is resistant to the resin flow generated as the circuit component 112 is built. This is because it is necessary to be via-connected to the copper foil 119 and the like, and strong interface adhesion is required. By using the conductive paste 110 made of metal particles mainly composed of Sn—Bi alloy, the copper foil is used. This is because a stable connection can be obtained by generating metal diffusion with 119 and forming an alloy reaction layer.

以上のように、本発明を用いることで、回路部品112を内蔵する配線層領域を配線層が形成された硬化済絶縁層と、未硬化である導電性ペースト110が充填されたプリプレグとの積層構造で構成させることにより、部品内蔵時のビア歪みの回避、中継基板としての再配線能力、限られた厚みの範囲内での多層化の実現を行うことができる。   As described above, by using the present invention, the wiring layer region containing the circuit component 112 is laminated with the cured insulating layer formed with the wiring layer and the prepreg filled with the uncured conductive paste 110. By using the structure, it is possible to avoid via distortion when incorporating a component, rewiring capability as a relay substrate, and multilayering within a limited thickness range.

こうした本発明の構造によって、従来の部品内蔵基板において、配線層が形成された硬化済絶縁層を用いる事で、回路部品を収容する収容部、即ち、孔に収納された回路部品と、回路部品112と第1及び第2の絶縁層102、105との隙間に対して、樹脂を充填する供給元が限定されてしまい、ボイドが発生する可能性があるという課題を解決できる。   With such a structure of the present invention, in a conventional component-embedded substrate, by using a cured insulating layer in which a wiring layer is formed, a housing portion that houses circuit components, that is, a circuit component housed in a hole, and a circuit component The supply source for filling the resin with respect to the gap between the first insulating layer 102 and the first insulating layer 102 and the second insulating layer 105 is limited, and a problem that voids may occur can be solved.

これは本発明において、回路部品112の収容部114は、硬化済みの第1の絶縁層102の一部が第1のガラス繊維104と共に貫通除去されてなる第1の開口部120と、未硬化の第2の絶縁層105の一部が第2のガラス繊維107と共に貫通除去されてなる第2の開口部123と、が積層されたものであって、第1の開口部120に露出した第1のガラス繊維104の切断面は、第2の硬化性樹脂106で覆われるためである。   In the present invention, the housing part 114 of the circuit component 112 includes a first opening 120 formed by removing a part of the hardened first insulating layer 102 together with the first glass fiber 104, and an uncured part. And a second opening 123 formed by removing a part of the second insulating layer 105 together with the second glass fiber 107, and the second opening 123 exposed in the first opening 120. This is because the cut surface of one glass fiber 104 is covered with the second curable resin 106.

なお第2の開口部123の幅もしくは面積が第1の開口部120の幅もしくは面積より小さい、もしくは第2の開口部123の第2のガラス繊維107の断面が、第1の開口部120の第1のガラス繊維104の断面より回路部品112側に位置させることで、第2の絶縁層105から染み出される第2の硬化性樹脂106を、効率良く循環させられる。そして、内蔵する回路部品112周りを完全に樹脂で充填し、ボイド発生を無くす効果を発揮する。更に言えば、第2のガラス繊維107の一部を、回路部品112を覆う第2の硬化樹脂106の中に設けることで靱性を高める効果が得られる。その結果、本発明は上記において、ボイドの発生を効果的に抑制することができるためである。   Note that the width or area of the second opening 123 is smaller than the width or area of the first opening 120, or the cross section of the second glass fiber 107 of the second opening 123 is the same as that of the first opening 120. By positioning the first glass fiber 104 on the circuit component 112 side from the cross section of the first glass fiber 104, the second curable resin 106 oozed out of the second insulating layer 105 can be efficiently circulated. Then, the area around the built-in circuit component 112 is completely filled with resin, and the effect of eliminating the generation of voids is exhibited. Furthermore, an effect of increasing toughness can be obtained by providing a part of the second glass fiber 107 in the second cured resin 106 covering the circuit component 112. As a result, in the present invention, the generation of voids can be effectively suppressed in the above.

更に、必要に応じて、一部にCuSn金属間化合物を有する鉛フリーハンダで回路部品を実装することで、更に部品内蔵層のビア接続信頼性を高めることができる。   Furthermore, the via connection reliability of the component built-in layer can be further improved by mounting circuit components with lead-free solder partially containing CuSn intermetallic compound as required.

なお、市場から部品内蔵基板に対して、さらに多層化構造で且つ小型・薄型化構造を訴求されるが、こうした市場ニーズに対して、本発明の部品内蔵基板101では、硬化済みの第1の絶縁層102の一部が第1のガラス繊維104と共に貫通除去されてなる第1の開口部120において、配線パターン111が、開口部よりも50μm以上、後退している配線とすることで、内蔵プロセス時の位置ばらつきで回路部品112の電極部分と第1の絶縁層102に形成されている配線パターン111とのショートを回避できる。   Although the market demands a multilayered structure and a small and thin structure for the component-embedded substrate, the component-embedded substrate 101 according to the present invention responds to such market needs with the cured first In the first opening 120 formed by removing a part of the insulating layer 102 together with the first glass fiber 104, the wiring pattern 111 is a wiring that recedes by 50 μm or more from the opening, thereby incorporating the wiring pattern 111. A short circuit between the electrode portion of the circuit component 112 and the wiring pattern 111 formed in the first insulating layer 102 can be avoided due to position variations during the process.

また市場ニーズとして、多層化構造で且つ薄型化構造が求められるが、こうした市場ニーズに対して、本発明の部品内蔵基板101は、収納される回路部品112を包含する第1の絶縁層102部に形成される配線パターン111に於いて、回路部品112に対向する領域には配線パターン111を積極的に設けないこととすることで、多層化構造で且つ薄型化構造を実現する。   In addition, as a market need, a multilayered structure and a thinned structure are required. In response to such a market need, the component-embedded substrate 101 of the present invention includes 102 parts of the first insulating layer including the circuit component 112 to be housed. In the wiring pattern 111 formed in this manner, the wiring pattern 111 is not actively provided in a region facing the circuit component 112, thereby realizing a multilayered structure and a thinned structure.

このように、本発明の部品内蔵基板101は、回路部品112の高さばらつき(更には、もっとも背が高い回路部品が実装、内蔵された箇所においても)、回路部品112と直上に配線パターン111を有する絶縁層との界面が接触してしまった場合においても、電気的ショート現象を回避することができるため、優れた高信頼性を実現する。   As described above, the component-embedded substrate 101 of the present invention has a variation in the height of the circuit component 112 (and also in the place where the tallest circuit component is mounted and incorporated), and the wiring pattern 111 immediately above the circuit component 112. Even in the case where the interface with the insulating layer having contact is brought into contact, the electrical short phenomenon can be avoided, so that excellent high reliability is realized.

(実施の形態6)
以下に、本発明の電子部品内蔵基板及びその製造方法の実施の形態6について、図面10(c)〜(e)を参照して説明する。
(Embodiment 6)
Embodiment 6 of an electronic component built-in substrate and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 10 (c) to 10 (e).

前述の図9(A)(B)は、共に部品内蔵基板の更なる薄層化を実現する構造を示す断面図であったが、図10(c)(d)(e)は、それぞれ5層構造による電子部品内蔵基板の断面図と、その部分を拡大した図であり、図9(A)(B)と、図10(c)(d)(e)は、別々の構造や作用効果を説明するものである。   FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views showing a structure for realizing further thinning of the component-embedded substrate. FIGS. 10C, 10D, and 10E are respectively 5 FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views of an electronic component built-in substrate having a layer structure and an enlarged view thereof. FIGS. 9A and 10B are different structures and functions and effects. Is described.

図10(c)(d)(e)は、それぞれ本発明の実施の形態6による5層構造による電子部品内蔵基板の断面図と、その部分を拡大した断面図であり、前述の図8(A)(B)で説明したものと、異なる電子部品内蔵基板に関する説明である。   10C, 10D, and 10E are a cross-sectional view of an electronic component built-in substrate having a five-layer structure according to Embodiment 6 of the present invention, and an enlarged cross-sectional view, respectively. A) It is description regarding the electronic component built-in board | substrate different from what was demonstrated by (B).

内蔵部品と基板配線パターンとの接続方法には、大きく分けてはんだ接続とめっき接続があり、部品の端子電極の構成によってその向き不向きが発生する。   The connection method between the built-in component and the board wiring pattern is roughly divided into a solder connection and a plating connection, and the orientation is not suitable depending on the configuration of the terminal electrode of the component.

通常のチップLCR部品は2端子構造であり、実装される数も多い。そのため、セルフアライメント効果によって実装接続信頼性が確保されるはんだ接続が好適である。一方、多端子を有する部品で特にウエハレベルCSPの様に端子がエリア配置されている場合はめっきビアで直上に引き出してファンアウトする再配線構造が可能となるため、好適である。   Ordinary chip LCR components have a two-terminal structure and many are mounted. For this reason, solder connection in which mounting connection reliability is ensured by the self-alignment effect is preferable. On the other hand, in the case of parts having multiple terminals, especially when the terminals are arranged in the area as in the wafer level CSP, a rewiring structure in which the wiring via is drawn out directly by the plating via and fan-out is possible is preferable.

本実施の形態では、前記両タイプの部品(チップC及びウエハレベルCSP)を内蔵した基板の好適な構造及び製造プロセスを説明する。   In the present embodiment, a preferred structure and manufacturing process of a substrate incorporating both types of components (chip C and wafer level CSP) will be described.

本実施の形態では、図10(c)に示すようにチップC112はフェイスダウンのはんだ実装、ウエハレベルCSP130はフェイスアップのダイボンド実装を2層基板122に対して行っている。   In this embodiment, as shown in FIG. 10C, the chip C112 is mounted on the two-layer substrate 122 by face-down solder mounting, and the wafer level CSP 130 is mounted by face-up die bonding.

本構造の製造方法としては、レイヤー2とレイヤー3との層間ビアのみ予め導電性ビアペーストを充填、プレス硬化したもので電気接続している。レイヤー3とレイヤー4との層間ビアについては、図9(A)に示すように一括積層における加熱プレスによって接続されるが、本部分は実施の形態1で記載したように、部品内蔵時の樹脂流動に抗したビア接続、はんだ濡れ性を満たす銅箔粗化状態とのビア接続を両立させるため、図2(c)(d)で示したような構成を取る必要がある。   As a manufacturing method of this structure, only the interlayer vias between the layer 2 and the layer 3 are electrically connected with a conductive via paste previously filled and press-cured. The interlayer vias between layer 3 and layer 4 are connected by a heat press in batch lamination as shown in FIG. 9 (A), but this part is a resin at the time of component incorporation as described in the first embodiment. In order to achieve both via connection against flow and via connection with a roughened copper foil satisfying solder wettability, it is necessary to adopt a configuration as shown in FIGS.

一方、フェイスアップのダイボンド実装されたウエハレベルCSP130に対しては、エリア状の外部端子電極に対して、精度良くアライメントした後レーザービア加工を行い、デスミア、無電解Cuめっき、電解Cuめっきを行いコンフォーマルビア(あるいはフィルドめっきビア)131を形成する。しかる後にフォトリソ工法によりCuパターニングを行い、ファンアウト再配線層132を形成する。   On the other hand, for the wafer level CSP 130 mounted with face-up die bonding, laser via processing is performed after accurately aligning the area-shaped external terminal electrodes, and desmear, electroless Cu plating, and electrolytic Cu plating are performed. A conformal via (or filled plating via) 131 is formed. Thereafter, Cu patterning is performed by a photolithographic method to form a fan-out rewiring layer 132.

なお、ウエハレベルCSP130の外部端子数が多く、端子ピッチも狭隣接している場合は、再配線層の形成方法としてセミアディティブ法を用いる方が好適である。   When the wafer level CSP 130 has a large number of external terminals and the terminal pitch is narrowly adjacent, it is preferable to use the semi-additive method as a method for forming the rewiring layer.

また、本実施の形態ではウエハレベルCSPを取り上げて説明したベアの半導体を埋め込んでめっきビア接続しても構わない。   In the present embodiment, the bare semiconductor described with reference to the wafer level CSP may be embedded and plated vias may be connected.

図10(d)では、内蔵されているチップC112の引き出し面とウエハレベルCSP130の再配線引き出し面をそれぞれ両面、反対側に形成した場合を記載しているが、図11(f)(g)に示すように同一面側に両部品とも配線を引き出しても構わない。   FIG. 10 (d) shows a case where the lead-out surface of the built-in chip C112 and the rewiring lead-out surface of the wafer level CSP 130 are formed on both sides and the opposite side, respectively. As shown in FIG. 4, both parts may be drawn on the same surface side.

図11(f)(g)は、共にめっき接続とした場合の電子部品内蔵基板の断面図である。なお、図11(f)の場合は工程上、両部品ともめっきビア131で引き出す方が好適である。図11(g)の場合は、2次実装で実施されるはんだリフロー条件等が高温で厳しい条件の場合に好適な構造である。   FIGS. 11 (f) and 11 (g) are cross-sectional views of the electronic component built-in substrate when both are connected by plating. In the case of FIG. 11 (f), it is preferable that both parts are drawn out by the plating via 131 in the process. In the case of FIG. 11G, the structure is suitable when the solder reflow conditions and the like performed in the secondary mounting are severe conditions at high temperatures.

本発明における部品内蔵基板およびその製造方法は、小型・低背化に好適で低コストで量産性に優れるため、実用化しやすく、特に小型化が求められるモジュール及びパッケージとして有用である。   The component-embedded substrate and the manufacturing method thereof according to the present invention are suitable for miniaturization and low profile, low cost, and excellent mass productivity.

17 Cu粒子
18 第1金属領域
19 第2金属領域
20 面接触部
101 部品内蔵基板
102 第1の絶縁層
103 第1の硬化性樹脂
104 第1のガラス繊維
105 第2の絶縁層
106 第2の硬化性樹脂
107 第2のガラス繊維
108 貫通孔
109 ビア
110 導電性ペースト
111 配線パターン
112 回路部品
113 実装材料
114 収容部
115 多層基板部
116 プリプレグ
117 保護フィルム
118 突出部
119 銅箔
120 第1の開口部
121 中継配線基板
122 実装基板
123 第2の開口部
124 スキージ
125 矢印
126 基板間接続層
127 実装用端子
128 コンポジットシート
129 CuSn金属間化合物を含む導電性ペースト硬化物
131 めっきビア
132 ファンアウト再配線層
17 Cu particles 18 First metal region 19 Second metal region 20 Surface contact portion 101 Component-embedded substrate 102 First insulating layer 103 First curable resin 104 First glass fiber 105 Second insulating layer 106 Second Curable resin 107 Second glass fiber 108 Through hole 109 Via 110 Conductive paste 111 Wiring pattern 112 Circuit component 113 Mounting material 114 Housing portion 115 Multilayer substrate portion 116 Prepreg 117 Protective film 118 Protruding portion 119 Copper foil 120 First opening Part 121 Relay wiring board 122 Mounting board 123 Second opening 124 Squeegee 125 Arrow 126 Inter-substrate connection layer 127 Mounting terminal 128 Composite sheet 129 Cured conductive paste containing CuSn intermetallic compound 131 Plating via 132 Fan-out rewiring layer

Claims (9)

第1のガラス繊維と第1の硬化性樹脂と配線パターンとを有する第1の絶縁層と、
第2のガラス繊維と第2の硬化性樹脂とビアとを有する第2の絶縁層と、が積層されてなる多層基板部と、
この多層基板部の最外層の前記第1の絶縁層の内層側の前記配線パターンにはんだを用いて実装された回路部品と、
前記多層基板部に設けられ、前記回路部品を収容する収容部と、
を有する部品内蔵基板であって、
前記多層基板部は、硬化済みの前記第1の絶縁層と、未硬化の前記第2の絶縁層とが、交互に積層され硬化され一体化したものであり、
前記収容部に収容された前記回路部品と、前記多層基板部との間には、前記第2の絶縁層の前記第2の硬化性樹脂の硬化物が充填され、
前記ビアは、前記第2の絶縁層に形成された貫通孔と、この貫通孔に充填され前記第1の絶縁層の表面が瘤形状サイズが2μm以下に粗化された前記配線パターンとに電気的に接続されたCuとSnとBiとを少なくとも含む金属部分と樹脂部分とを含み、前記金属部分はCu粒子からなる領域、金属間化合物を主成分として前記Cu粒子同士の前記面接触部を跨ぐようにその周囲を覆う第1金属領域と、Biを主成分とする第2金属領域から構成された導電性ペーストとからなることを特徴とする部品内蔵基板。
A first insulating layer having a first glass fiber, a first curable resin, and a wiring pattern;
A multilayer substrate part formed by laminating a second insulating layer having a second glass fiber, a second curable resin, and a via;
A circuit component mounted using solder on the wiring pattern on the inner layer side of the first insulating layer of the outermost layer of the multilayer substrate portion;
A receiving portion provided in the multilayer substrate portion for receiving the circuit component;
A component-embedded substrate having
The multilayer substrate portion is formed by alternately laminating and curing the cured first insulating layer and the uncured second insulating layer,
Between the circuit component accommodated in the accommodating portion and the multilayer substrate portion, a cured product of the second curable resin of the second insulating layer is filled,
The via is electrically connected to a through hole formed in the second insulating layer and the wiring pattern filled in the through hole and the surface of the first insulating layer is roughened to have a lump shape size of 2 μm or less. A metal portion including at least Cu, Sn, and Bi, and a resin portion, wherein the metal portion includes a region made of Cu particles, and the surface contact portion between the Cu particles having an intermetallic compound as a main component. A component-embedded substrate comprising a first metal region covering the periphery of the first metal region and a conductive paste composed of a second metal region mainly composed of Bi.
前記収容部は、硬化済みの前記第1の絶縁層の一部が、前記第1のガラス繊維と共に貫通除去されてなる第1の開口部と、未硬化の第2の絶縁層の一部が、前記第2のガラス繊維と共に貫通除去されてなる前記第2の開口部と、が交互に積層されたものであって、
前記第1の開口部に露出した前記第1のガラス繊維の切断面は、前記第2の硬化性樹脂で覆われ、
前記第2の開口部の幅もしくは面積が前記第1の開口部の幅もしくは面積より小さい、もしくは前記第2の開口部の前記第2のガラス繊維の断面が、前記第1の開口部の前記第1のガラス繊維の断面より前記回路部品側に位置することを特徴とする請求項1記載の部品内蔵基板。
The housing part includes a first opening formed by removing a part of the cured first insulating layer together with the first glass fiber, and a part of the uncured second insulating layer. The second openings formed by being penetrated and removed together with the second glass fibers are alternately laminated,
The cut surface of the first glass fiber exposed in the first opening is covered with the second curable resin,
The width or area of the second opening is smaller than the width or area of the first opening, or the cross-section of the second glass fiber of the second opening is the same as that of the first opening. 2. The component-embedded substrate according to claim 1, wherein the component-embedded substrate is located closer to the circuit component than a cross section of the first glass fiber.
前記収容部の周囲を囲う前記第2の絶縁層を構成する前記第2のガラス繊維の溶けた一部が、前記収容部に入っていることを特徴とする請求項1記載の部品内蔵基板。 2. The component built-in board according to claim 1, wherein a part of the second glass fiber constituting the second insulating layer surrounding the housing portion is contained in the housing portion. 前記第2の絶縁層に形成されたビア部と、前記収容部との間に、前記第2のガラス繊維を設けている請求項1記載の部品内蔵基板。 The component built-in substrate according to claim 1, wherein the second glass fiber is provided between the via portion formed in the second insulating layer and the accommodating portion. 前記第2の絶縁層に充填される導電性ペーストは、CuとSnとBiとを少なくとも含む金属部分と樹脂部分とを含み、前記金属部分はCu粒子からなる領域、金属間化合物を主成分として前記Cu粒子同士の前記面接触部を跨ぐようにその周囲を覆う第1金属領域と、Biを主成分とする第2金属領域から構成されており、この導電性ペーストによって層間接続されるCu配線パターン表面が瘤形状サイズが2μm以下である請求項1と請求項2のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。 The conductive paste filled in the second insulating layer includes a metal part including at least Cu, Sn, and Bi and a resin part, and the metal part includes a region composed of Cu particles, an intermetallic compound as a main component. Cu wiring composed of a first metal region covering the surface contact portion of the Cu particles so as to straddle the surface contact portion, and a second metal region mainly composed of Bi, and is interlayer-connected by this conductive paste The component-embedded substrate according to claim 1, wherein the pattern surface has a knob shape size of 2 μm or less. 前記硬化済みの前記第1の絶縁層の一部が前記第1のガラス繊維と共に貫通除去されてなる第1の開口部において、銅箔パターンが、開口部よりも後退している配線設計である請求項1と請求項2のいずれか一つに記載の部品内蔵基板。 In the first opening portion in which a part of the cured first insulating layer is penetrated and removed together with the first glass fiber, the copper foil pattern is a wiring design that recedes from the opening portion. The component-embedded substrate according to claim 1. 第1のガラス繊維と第1の硬化性樹脂と配線パターンとを有する第1の絶縁層と、
第2のガラス繊維と第2の硬化性樹脂とビアとを有する第2の絶縁層と、が積層されてなる多層基板部と、
この多層基板部の最外層の前記第1の絶縁層の外側の前記配線パターンとめっき接続を用いて実装された回路部品と、
前記多層基板部に設けられ、前記回路部品を収容する収容部と、
を有する部品内蔵基板であって、
前記多層基板部は、硬化済みの前記第1の絶縁層と、未硬化の前記第2の絶縁層とが、交互に積層され硬化され一体化したものであり、
前記収容部に収容された前記回路部品と、前記多層基板部との間には、前記第2の絶縁層の前記第2の硬化性樹脂の硬化物が充填され、
前記ビアは、前記第2の絶縁層に形成された貫通孔と、この貫通孔に充填され前記第1の絶縁層の前記配線パターンとに電気的に接続されたCuとSnとBiとを少なくとも含む金属部分と樹脂部分とを含み、前記金属部分はCu粒子からなる領域、金属間化合物を主成分として前記Cu粒子同士の前記面接触部を跨ぐようにその周囲を覆う第1金属領域と、Biを主成分とする第2金属領域から構成された導電性ペーストとからなることを特徴とする部品内蔵基板。
A first insulating layer having a first glass fiber, a first curable resin, and a wiring pattern;
A multilayer substrate part formed by laminating a second insulating layer having a second glass fiber, a second curable resin, and a via;
A circuit component mounted by using the wiring pattern and plating connection outside the first insulating layer of the outermost layer of the multilayer substrate portion;
A receiving portion provided in the multilayer substrate portion for receiving the circuit component;
A component-embedded substrate having
The multilayer substrate portion is formed by alternately laminating and curing the cured first insulating layer and the uncured second insulating layer,
Between the circuit component accommodated in the accommodating portion and the multilayer substrate portion, a cured product of the second curable resin of the second insulating layer is filled,
The via includes at least Cu, Sn, and Bi electrically connected to a through hole formed in the second insulating layer and the wiring pattern of the first insulating layer filled in the through hole. Including a metal part and a resin part, the metal part is a region made of Cu particles, a first metal region covering the periphery so as to straddle the surface contact portion of the Cu particles with an intermetallic compound as a main component, A component-embedded board comprising a conductive paste composed of a second metal region containing Bi as a main component.
第1のガラス繊維と硬化済み第1の硬化性樹脂と配線パターンとを有する硬化済みの第1の絶縁層を複数枚用意する第1絶縁層工程と、
前記第1の絶縁層に、回路部品を収容する第1の収容部を形成する第1収容部形成工程と
第2のガラス繊維と未硬化の第2の硬化性樹脂とを有する未硬化の第2の絶縁層を複数枚用意する第2絶縁層工程と、
未硬化の前記第2の絶縁層に、第2の収容部を形成する第2収容部形成工程と、
未硬化の前記第2の絶縁層に、貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
未硬化の前記第2の絶縁層の前記貫通孔に導電性ペーストを充填する充填工程と、
どちらか一方以上の最外層となる第1の絶縁層の内層側の配線パターンを微細マイクロエッチング工法によって瘤形状サイズが2μm以下となるように銅箔表面を粗化する工程と、及び前記銅箔上に回路部品を実装する実装工程と、
前記第1の収容部が形成された前記第1の絶縁層と、前記第2の収容部が形成された未硬化の前記第2の絶縁層とを交互に積層すると共に、どちらか一方以上の最外層に前記実装工程で得られた前記第1の絶縁層を積層し多層基板部とする積層工程と、
多層基板部を加圧加熱し一体化すると共に、
前記貫通孔に充填された前記導電性ペーストと、前記第1の絶縁層の前記配線パターンとを電気的に接続し、
更に、前記第1、第2の収容部に収容された前記回路部品と、前記多層基板との間に、前記未硬化の前記第2の絶縁層に含まれる未硬化の前記第2の硬化性樹脂を充填する一体化工程と、
を少なくとも有する部品内蔵基板の製造方法。
A first insulating layer step of preparing a plurality of cured first insulating layers having a first glass fiber, a cured first curable resin, and a wiring pattern;
A first housing portion forming step for forming a first housing portion for housing the circuit component in the first insulating layer, a second glass fiber, and an uncured second curable resin. A second insulating layer step of preparing a plurality of insulating layers of 2;
A second housing portion forming step of forming a second housing portion in the uncured second insulating layer;
A through hole forming step of forming a through hole in the uncured second insulating layer;
A filling step of filling the through hole of the uncured second insulating layer with a conductive paste;
A step of roughening the surface of the copper foil so that the size of the ridge shape is 2 μm or less by a fine micro-etching method for the wiring pattern on the inner layer side of the first insulating layer which is at least one of the outermost layers, and the copper foil A mounting process for mounting circuit components on top,
The first insulating layer in which the first accommodating portion is formed and the uncured second insulating layer in which the second accommodating portion is formed are alternately stacked, and one or more of them A lamination step of laminating the first insulating layer obtained in the mounting step on the outermost layer to form a multilayer substrate portion;
While pressing and heating the multilayer substrate part,
Electrically connecting the conductive paste filled in the through hole and the wiring pattern of the first insulating layer;
Furthermore, the uncured second curability contained in the uncured second insulating layer between the circuit component housed in the first and second housing portions and the multilayer substrate. An integrated process of filling the resin;
A method of manufacturing a component-embedded substrate having at least
前記導電性ペーストがCuとSnとBiとを少なくとも含む金属部分と樹脂部分とを含み、前記金属部分はCu粒子からなる領域、構成金属間化合物を主成分として前記Cu粒子同士の前記面接触部を跨ぐようにその周囲を覆う第1金属領域と、Biを主成分とする第2金属領域から構成されている請求項8記載の部品内蔵基板の製造方法。 The conductive paste includes a metal part including at least Cu, Sn, and Bi, and a resin part. The metal part is a region made of Cu particles, and the surface contact part between the Cu particles having a constituent intermetallic compound as a main component. The method for manufacturing a component-embedded board according to claim 8, comprising: a first metal region that covers the periphery of the first metal region and a second metal region that contains Bi as a main component.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103369811A (en) * 2012-03-30 2013-10-23 揖斐电株式会社 Wiring board and method for manufacturing the same
CN103369816A (en) * 2012-03-30 2013-10-23 揖斐电株式会社 Wiring board and method for manufacturing the same
KR20140044035A (en) * 2012-10-04 2014-04-14 엘지이노텍 주식회사 The printed circuit board and the method for manufacturing the same
JP2014127716A (en) * 2012-12-26 2014-07-07 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Core substrate and method for manufacturing the same, and substrate with built-in electronic components and method for manufacturing the same
CN110225646A (en) * 2018-03-02 2019-09-10 太阳诱电株式会社 Circuit board and its manufacturing method
CN112420653A (en) * 2019-08-23 2021-02-26 欣兴电子股份有限公司 Substrate structure and manufacturing method thereof

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103369811A (en) * 2012-03-30 2013-10-23 揖斐电株式会社 Wiring board and method for manufacturing the same
CN103369816A (en) * 2012-03-30 2013-10-23 揖斐电株式会社 Wiring board and method for manufacturing the same
US9565756B2 (en) 2012-03-30 2017-02-07 Ibiden Co., Ltd. Wiring board and method for manufacturing the same
KR20140044035A (en) * 2012-10-04 2014-04-14 엘지이노텍 주식회사 The printed circuit board and the method for manufacturing the same
KR101996930B1 (en) * 2012-10-04 2019-07-08 엘지이노텍 주식회사 The printed circuit board and the method for manufacturing the same
JP2014127716A (en) * 2012-12-26 2014-07-07 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Core substrate and method for manufacturing the same, and substrate with built-in electronic components and method for manufacturing the same
CN110225646A (en) * 2018-03-02 2019-09-10 太阳诱电株式会社 Circuit board and its manufacturing method
CN112420653A (en) * 2019-08-23 2021-02-26 欣兴电子股份有限公司 Substrate structure and manufacturing method thereof
CN112420653B (en) * 2019-08-23 2023-12-08 欣兴电子股份有限公司 Substrate structure and manufacturing method thereof

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