JP2013041926A

JP2013041926A - 部品内蔵基板の製造方法

Info

Publication number: JP2013041926A
Application number: JP2011176909A
Authority: JP
Inventors: Nobunori Sano; 宜紀佐野
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2013-02-28

Abstract

【課題】アライメント工程における位置合わせ精度を高めることができる部品内蔵基板の製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁層３の一方の面に第１導電層４を備え、絶縁層３を貫通し第１導電層４から他方の面に至る層間導通部１を有する第１の基板２Ａと、層間導通部１と接続される電子部品２と、電子部品２を内蔵する位置に開口部６ａを有する第２の基板６を備えた部品内蔵基板１０の製造方法であって、第１導電層４からなる平面視枠状の導電部７ａを形成し、枠状の導電部７ａの内側に位置する絶縁層３を貫通する貫通孔７ｃを形成する工程と、第１の基板２Ａをステージ１１に載置し、第１導電層４とは反対面側より光Ｌ１を照射することにより、貫通孔７ｃ内の反射光を貫通孔７ｃの位置情報として取得して電子部品２をアライメントする工程を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子部品を内蔵した部品内蔵基板の製造方法に関する。

電子機器の小型化、高機能化に伴って、機器に組み込まれる電子部品も小型化が進み、電子部品を実装するプリント配線板においても、高密度化、多層化、高速伝送特性の向上が求められている。これらの要求に応えるための技術として、ＥＷＬＰ（Embedded Wafer Level Package）というパッケージ技術がある。
ＥＷＬＰは、ＷＬＣＳＰ（Wafer Level Chip Size Package）などの半導体構成体（電子部品）をプリント配線板に内蔵する技術である。ＥＷＬＰによれば、実装密度を向上させることができ、半導体素子間の配線長が短縮され、高速伝送特性の向上が可能である。

部品内蔵基板としては、電子部品を両面配線板に内蔵させ、その両面側にそれぞれ片面配線板を積層したものがある（特許文献１を参照）。
図１６は、部品内蔵基板の一例であり、この部品内蔵基板１００は、絶縁樹脂層３の一方の面に導電層４が形成された片面配線板１０１Ａ〜１０４Ａと、絶縁樹脂層３の両面に導電層４が形成された両面配線板１０６とを積層したもので、両面配線板１０６の開口部１０６ａに電子部品２を内蔵している。配線板１０１Ａ〜１０４Ａ、１０６は、接着層５を介して互いに接着され、層間導通部１によって互いに電気的に接続されている。

図１７は、従来の部品内蔵基板の製造方法の一例を示す工程図である。この製造方法では、上層配線板１１１Ａと、両面配線板１０６と、中間配線板１１２Ａと、下層配線板１１３Ａとを積層して部品内蔵基板１１０を作製する。
中間配線板１１２Ａには、アライメントマーク９が形成されている。
図１８に示すように、アライメントマーク９は、部品内蔵基板１１０の個片化前の工程において、製品（符号１１０で示す）の領域外に形成することもできるが、図１９に示すように、面付け効率を最大にするため製品１１０の領域内に形成するのが一般的である。
図２０に示すように、前記製造方法は、中間配線板１１２Ａに対して光Ｌ１を照射し、アライメントマーク９で反射した光を撮像装置で受光し、アライメントマーク９の位置情報を取得して、中間配線板１１２Ａに対する電子部品２のアライメントを行う工程を含む。

特開２００８−２７０３６２号公報

しかしながら、上記製造方法では、絶縁樹脂層３に液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の光透過性が低い材料を用いた場合などに、反射光の透過量が少なくなってアライメントマーク９の位置情報が不正確となり、アライメント工程における位置合わせ精度が低下することがあった。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、アライメント工程における位置合わせ精度を高めることができる部品内蔵基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、絶縁層の一方の面に第１導電層が形成され、前記絶縁層を貫通し前記第１導電層から他方の面に至る層間導通部を有する第１の基板と、前記層間導通部と接続される電子部品と、前記電子部品を内蔵する位置に開口部を有する第２の基板とを少なくとも備えた部品内蔵基板の製造方法であって、前記絶縁層に、前記第１導電層からなる平面視枠状の導電部を形成し、前記枠状の導電部の内側に位置する絶縁層を厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する工程と、前記第１導電層がアライメント用のステージに対向するように前記第１の基板を前記ステージに載置し、前記第１導電層が形成された面とは反対面側より光を照射することにより得られた前記貫通孔内の反射光を前記貫通孔の位置情報として取得して、前記電子部品をアライメントする工程とを含む部品内蔵基板の製造方法を提供する。
本発明では、前記第１導電層からなる導電回路をさらに備え、前記導電回路と前記枠状の導電部とを、同一工程で形成することが好ましい。
前記貫通孔は、前記層間導通部の形成とは別の工程で形成することが好ましい。

本発明によれば、絶縁樹脂層に貫通孔を形成し、アライメント工程において、貫通孔内の反射光を位置情報として取得するので、反射光が遮られることがなく、精度の高い位置情報が得られる。
従って、アライメント工程において、電子部品と、第１の基板の第１導電層との位置合わせ精度を高めることができる。

本発明の部品内蔵基板の製造方法の一実施形態によって製造された部品内蔵基板を示す断面図である。図１の部品内蔵基板の中間配線板を示すもので、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。前図の中間配線板の一部を模式的に示す斜視図である。電子部品のアライメント工程を説明する図である。従来の製造方法における電子部品のアライメント工程を説明する図である。本発明の部品内蔵基板の製造方法の一実施形態の工程図である。前図に続く工程図である。前図に続く工程図である。前図に続く工程図である。前図に続く工程図である。前図に続く工程図である。前図に続く工程図である。前図に続く工程図である。前図に続く工程図である。前図に続く工程図である。従来の部品内蔵基板の一例を示す断面図である。従来の部品内蔵基板の製造方法の一例を示す工程図である。部品内蔵基板のアライメントマーク形成位置の一例を示す断面図である。部品内蔵基板のアライメントマーク形成位置の他の例を示す断面図である。従来の部品内蔵基板の製造方法の一例に用いられる中間配線板を示すもので、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の部品内蔵基板の製造方法の一実施形態によって製造された部品内蔵基板１０を示す断面図である。図２は、部品内蔵基板１０の中間配線板２Ａを示すもので、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。図３は中間配線板２Ａの一部を模式的に示す斜視図である。

図１に示すように、この部品内蔵基板１０は、例えば電子部品２を内蔵した積層プリント配線板であって、上層配線板１Ａと、両面配線板６と、中間配線板２Ａと、下層配線板３Ａとを積層したものである。
配線板１Ａ〜３Ａおよび両面配線板６は、絶縁樹脂層３（絶縁層）の一方または両方の面に導電層４を備え、接着層５を介して互いに接着され、層間導通部１によって互いに電気的に接続されている。

配線板１Ａ〜３Ａは、例えばポリイミドなどからなる絶縁樹脂層３の一方の面に、銅などの導電体からなる導電層４が設けられた片面銅張積層板（ＣＣＬ）を使用できる。
上層配線板１Ａは、絶縁樹脂層３（３ａ１）の一面側（図１の上面）に導電層４（４ａ１）が形成されている。絶縁樹脂層３（３ａ１）には、絶縁樹脂層３を貫通して導電層４（４ａ１）から他面側（図１の下面）に至る１または複数の層間導通部１（１ａ１）が形成されている。
層間導通部１（１ａ１）は、下端が両面配線板６の一面側（上面）の導電層４（４ｄ１）に達し、これによって、上層配線板１Ａの導電層４（４ａ１）と両面配線板６の導電層４（４ｄ１）とを接続している。

両面配線板６（第２の基板）は、例えばポリイミドなどからなる絶縁樹脂層３の両面に導電層４が設けられた両面銅張積層板（ＣＣＬ）を使用できる。
両面配線板６には、電子部品２を内蔵する位置に開口部６ａが形成されている。
絶縁樹脂層３（３ｄ１）の一面側（上面）には導電層４（４ｄ１）が形成され、他面側（下面）には導電層４（４ｄ２）が形成されている。

中間配線板２Ａ（第１の基板）は、絶縁樹脂層３（３ｂ１）の他面側（下面）に導電層４（４ｂ１）（第１導電層）が形成されている。絶縁樹脂層３（３ｂ１）には、絶縁樹脂層３を貫通して導電層４（４ｂ１）から一面側（上面）に至る複数の層間導通部１（１ｂ１、１ｂ２）が形成されている。
一部の層間導通部１（１ｂ１）は、上端が両面配線板６の他面側（下面）の導電層４（４ｄ２）に達し、これによって、両面配線板６の導電層４（４ｄ２）と中間配線板２Ａの導電層４（４ｂ１）とを接続している。
他の一部の層間導通部１（１ｂ２）は、上端が電子部品２の導電層４（４ｅ１）に達し、これによって、電子部品２の導電層４（４ｅ１）と中間配線板２Ａの導電層４（４ｂ１）とを接続している。

下層配線板３Ａは、絶縁樹脂層３（３ｃ１）の他面側（下面）に導電層４（４ｃ１）が形成されている。絶縁樹脂層３（３ｃ１）には、絶縁樹脂層３を貫通して導電層４（４ｃ１）から一面側（上面）に至る１または複数の層間導通部１（１ｃ１）が形成されている。
層間導通部１（１ｃ１）は、上端が中間配線板２Ａの導電層４（４ｂ１）に達し、これによって、中間配線板２Ａの導電層４（４ｂ１）と下層配線板３Ａの導電層４（４ｃ１）とを接続している。

電子部品２は、抵抗やコンデンサ等の受動部品であってもよいし、ＩＣ、ダイオード、トランジスタ等の能動部品であってもよい。また、半導体素子を有する半導体（ベア）チップやＷＬＣＳＰであってもよい。
電子部品２は、両面配線板６の開口部６ａ内に設けられているため、上層配線板１Ａと中間配線板２Ａとの間に配置される。
電子部品２の他面側（下面）には導電層４（４ｅ１）が形成されている。

接着層５は、プリント配線板の製造分野において公知の各種接着材を使用できる。例えばポリイミド系接着材、エポキシ系接着材などが好適である。
層間導通部１は、例えばニッケル、銀、銅などの低電気抵抗の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛などの低融点金属粒子とを含む導電性ペーストを加熱、硬化させたものが好適である。

図２および図３は、積層される前の中間配線板２Ａを示すもので、中層配線板２Ａの他面側（下面）には、平面視において枠状のアライメント用パターン７ａ（枠状の導電部）が形成されている。
アライメント用パターン７ａは導電層４（４ｂ１）の一部であり、例えば銅などの導電体からなる層である。導電層４の他の部分は導電回路１２（配線層）を構成する。
アライメント用パターン７ａの外形（平面視形状）は特に限定されず、例えば円形、矩形、不定形などであってよい。図示例のアライメント用パターン７ａの外形は円形である。アライメント用パターン７ａを構成する導電層４は、ＧＮＤパターン配線等の配線層であってもよい。

アライメント用パターン７ａは、開口部（アライメントマーク７ｂ）を有する枠状となっている。
アライメントマーク７ｂの平面視形状は、例えば円形、十字型、方形、ひし形、不定形など、任意の形状としてよい。図示例のアライメントマーク７ｂの平面視形状はアライメント用パターン７ａの外形と同心の円形であるため、アライメント用パターン７ａは平面視円環形となっている。アライメント用パターン７ａの平面視形状は、多角形枠状（矩形枠状など）とすることもできる。

絶縁樹脂層３と接着層５には、平面視においてアライメント用パターン７ａの内側領域（アライメントマーク７ｂ）と同じ位置に、同じ平面視形状の貫通孔３ｆ、５ｆが形成されている。貫通孔３ｆ、５ｆは、絶縁樹脂層３と接着層５を厚さ方向に貫通している。
貫通孔３ｆ、５ｆは、アライメント用パターン７ａの内側に位置する絶縁樹脂層３および接着層５を除去することにより形成することができる。以下、貫通孔３ｆ（または貫通孔３ｆ、５ｆ）を貫通孔７ｃということがある。
貫通孔７ｃの平面視形状は、図示例ではアライメントマーク７ｂと同一形状の円形であるが、十分な光量の反射光を通過させ、撮像装置（図示略）に到達させ得るものであれば、その形状および大きさはこれに限定されない。

以下、本発明の部品内蔵基板の製造方法の一例を具体的に説明する。
図６に示すように、一方の面に導電層４Ａが形成された絶縁樹脂層３を用意し、図７に示すように、導電層４Ａにフォトリソグラフィーによるパターニングを施して導電層４を形成する。このとき形成される導電層４は、アライメント用パターン７ａと導電回路１２とを含む。
この工程では、アライメント用パターン７ａと導電回路１２とが同一工程で形成されるため、アライメント用パターン７ａと導電回路１２との相対的な位置関係が確定することから、部品実装の精度向上が可能となる。
次いで、図８に示すように、絶縁樹脂層３の導電層４側とは反対面側に、接着材シートを貼り合わせることによって接着層５を形成する。

次いで、図９に示すように、レーザ光Ｌ２を枠状のアライメント用パターン７ａの内側に照射し、レーザ加工によってアライメント用パターン７ａの内側に位置する絶縁樹脂層３および接着層５を除去することにより、アライメント用パターン７ａの内周縁に沿う平面視形状を有する貫通孔７ｃを形成する。
レーザ光Ｌ２は、アライメント用パターン７ａの内側領域にのみ照射してもよいし、一部がアライメント用パターン７ａにも照射されるような広い領域に照射してもよい。レーザ光Ｌ２がアライメント用パターン７ａにも照射される場合には、レーザ光Ｌ２は、アライメント用パターン７ａが損傷を受けないように出力調整されることが好ましい。
レーザ加工には、炭酸ガスレーザやエキシマレーザなどを使用できる。
貫通孔７ｃは層間導通部１の形成（後述）とは別の工程で形成されるため、層間導通部１形成の影響により貫通孔７ｃ（３ｆ）の形状が崩れることはなく、アライメント工程における位置合わせ精度の低下は生じない。

次いで、図１０に示すように、接着層５の下面にマスクフィルム８を貼り合わせ、図１１に示すように、マスクフィルム８側からレーザ光を照射し、レーザ加工等により絶縁樹脂層３および接着層５にビア１ａを形成する。
図１２に示すように、ビア１ａに、導電性ペーストをスクリーン印刷等により充てんすることなどによって層間導通部１を形成した後、図１３に示すように、マスクフィルム８を剥離して、中間配線板２Ａを得る。

次いで、図１４に示すように、電子部品２のアライメントを行う。以下、アライメント工程について詳しく説明する。
図４に示すように、中間配線板２Ａを、導電層４をステージ１１に対向させた姿勢でステージ１１の載置面１１ａに載置して、導電層４が形成された面（図４の下面）とは反対面の側から（すなわち上方から）光Ｌ１を照射する。
光Ｌ１は、特に限定されず、可視光、紫外線光などであってよい。

中間配線板２Ａは、絶縁樹脂層３および接着層５に貫通孔７ｃが形成されているため、光Ｌ１は、貫通孔７ｃおよびアライメントマーク７ｂを通過し、ステージ１１の載置面１１ａで反射する。反射光は上方に向けてアライメントマーク７ｂおよび貫通孔７ｃおよびを通過して出射する。
貫通孔７ｃを通過した反射光を撮像装置（図示略）に受光させ、貫通孔７ｃの位置情報として取得して、電子部品２のアライメントを行う。
反射光は、アライメントマーク７ｂおよび貫通孔７ｃを通過し、遮られずに撮像装置に届くため、精度の高い位置情報となる。このため、電子部品２と、中間配線板２Ａの導電層４（導電回路１２）との位置合わせ精度を高めることができる。

これに対し、図５に示すように、従来の部品内蔵基板１１０（図１７および図２０参照）の製造における電子部品２のアライメント工程では、中間配線板１１２Ａをステージ１１に載置して、光Ｌ１を照射し、アライメントマーク９からの反射光を撮像装置で位置情報として取得して電子部品２のアライメントを行う。
中間配線板１１２Ａの絶縁樹脂層３および接着層５には貫通孔がないため、絶縁樹脂層３に光透過性が低い材料（液晶ポリマー（ＬＣＰ）等）を用いると、反射光の透過量が少なくなり、撮像装置で取得される位置情報が不正確となり、位置合わせ精度が低くなることがある。

図１５に示すように、上層配線板１Ａ、両面配線板６、下層配線板３Ａ等をそれぞれ位置合わせして配置し、これら配線板１Ａ〜３Ａ、６および電子部品２を一括積層法により積層することによって、図１に示す部品内蔵基板１０を得る。

上記製造方法によれば、アライメント用パターン７ａの内側の絶縁樹脂層３に貫通孔７ｃ（３ｆ）を形成し、アライメント工程において、貫通孔７ｃ内の反射光を位置情報として取得するので、反射光が遮られることがなく、精度の高い位置情報が得られる。
従って、アライメント工程において、電子部品２と、中間配線板２Ａの導電層４（導電回路）との位置合わせ精度を高めることができる。

なお、上記製造方法では、貫通孔７ｃが形成されていれば、反射光が撮像装置に到達しやすくなるため、アライメントマーク７ｂは必ずしも必要とはいえないが、アライメントマーク７ｂの形成によって位置合わせ精度をより高めることができるため、アライメントマーク７ｂの形成は有用である。
上記製造方法では、接着層５を形成した絶縁樹脂層３に貫通孔７ｃ（３ｆ）を形成したが（図９、図１０参照）、本発明では、接着層５を形成する前の絶縁樹脂層３（図７参照）に貫通孔７ｃ（３ｆ）を形成してもよい。
また、図１等に示す部品内蔵基板１０は、配線板１Ａ〜３Ａ、６を積層したものであるが、本発明で製造される部品内蔵基板は、これら以外の他の配線板を含んでいてもよい。

１・・・層間導通部、２・・・電子部品、２Ａ・・・中間配線板（第１の基板）３・・・絶縁樹脂層（絶縁層）、４・・・導電層（第１導電層）、６・・・両面配線板（第２の基板）、６ａ・・・開口部、７ａ・・・アライメント用パターン（導電部）、７ｃ・・・貫通孔、１０・・・部品内蔵基板、１１・・・ステージ、１２・・・導電回路。

Claims

絶縁層の一方の面に第１導電層が形成され、前記絶縁層を貫通し前記第１導電層から他方の面に至る層間導通部を有する第１の基板と、前記層間導通部と接続される電子部品と、前記電子部品を内蔵する位置に開口部を有する第２の基板とを少なくとも備えた部品内蔵基板の製造方法であって、
前記絶縁層に、前記第１導電層からなる平面視枠状の導電部を形成し、前記枠状の導電部の内側に位置する絶縁層を厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する工程と、
前記第１導電層がアライメント用のステージに対向するように前記第１の基板を前記ステージに載置し、前記第１導電層が形成された面とは反対面側より光を照射することにより得られた前記貫通孔内の反射光を前記貫通孔の位置情報として取得して、前記電子部品をアライメントする工程とを含むことを特徴とする部品内蔵基板の製造方法。
前記第１導電層からなる導電回路をさらに備え、前記導電回路と前記枠状の導電部とを、同一工程で形成することを特徴とする請求項１記載の部品内蔵基板の製造方法。
前記貫通孔は、前記層間導通部の形成とは別の工程で形成することを特徴とする請求項２記載の部品内蔵基板の製造方法。