JP2014036183A - 電子部品実装基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実装する電子部品の直下に注入するアンダーフィル剤１６などが、部品の外形よりも外側に大きくはみ出る形でフェレットやブリードを形成することが防止できるとともに、アンダーフィル剤１６が入り込めない部分が生じることのない電子部品実装基板の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】配線基板上に電子部品を実装し、前記配線基板と前記電子部品との間にアンダーフィル剤１６を注入する電子部品実装基板の製造方法において、少なくとも、前記配線基板の前記電子部品を実装する側の面であり、且つ、実装した前記電子部品の直下より外側に接触角調整部位を設ける工程の後に、アンダーフィル剤１６を注入する工程を有し、前記接触角調整部位は、注入するアンダーフィル剤１６に対する接触角が９０度から１７０度となることを特徴とする電子部品実装基板の製造方法を用いることにより解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器の分野、特に携帯電話機器の分野において好適に用いられる電子部品実装基板の製造方法に関する。

近年の電子機器、特に携帯電話機器の分野の高性能化・小型化の流れの中、これらに使用されるマザーボード、モジュール部材について小型化、高性能化が一層求められている。かかる観点より、これらに用いられる電子部品実装基板、特に電子部品を内蔵した部品内蔵多層配線基板の高密度化、短配線化が一層求められている。

これらの要求にこたえるため、配線基板と電子部品の接続にはフリップチップによる接続方式の採用が急速に広まりつつある。フリップチップ実装における接続方法はハンダを用いた金属接続、導電材料による接続、Ａｕ−Ａｕ接続等の種々の接続工法があげられる。

上記電子部品は、配線基板上の配線にはんだボールやピン等によって電気的に接続されるが、この際、電子部品と配線との間には、例えば上記電気絶縁層を構成する樹脂やアンダーフィルと呼ばれる樹脂が注入され、電子部品と配線との間を接続しているはんだボールやピン等を保護し、電子部品と配線との電気的接続を確実なものとしている。

従来のアンダーフィル材として使用される液状エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と硬化剤及び無機質充填剤を配合している。半導体のチップや基板、バンプと線膨張係数を一致させ、信頼性を高めるために、多量の無機質充填剤を配合する処方が主流となってきている。

特許文献１には、実装した電子部品の直下にアンダーフィル剤を注入した構造が記載されている。アンダーフィル剤は通常、特許文献１に記載されているようにフィレット形状を有する。しかしながら、さらなる高密度化、短配線化を進めようとすると、実装した電子部品の外周に形成されたアンダーフィル剤のフィレットやブリードが干渉するため実装した電子部品の近傍には、層間通電ビアを配置できない等の問題が生じる。

特許文献２には、内蔵部品の直下のアンダーフィル剤を部品の外形以内に収めた構造が記載されている。特許文献２に記載されている構造においては、アンダーフィル剤のフィレットは形成されないが、実装部品と配線基板を接続するパッドとの間の接続部近傍に樹脂が入り込めないスペースができる可能性が高く、歩留まりの低下や信頼性に不安があるといった問題が生じる。

電子部品と配線基板との間に樹脂が充填されないスペースが生じた場合、当該樹脂中にボイドが発生する。このようなボイドがあると、例えば、吸湿状態において上記樹脂が再リフローされた場合、ボイドに溜まった水蒸気が膨張して層間剥離、すなわち電子部品と配線との接合を破断してしまう場合がある。このように、電子部品と配線基板との間にアンダーフィル剤の未充填部分が存在することは、電子部品実装基板、及び、それを用いた部品内蔵多層配線基板の製造プロセスでの歩留まり、製品の信頼性に非常に悪い影響を及ぼすこととなる。

特開２００１−２４４６３８号公報 特開２００５−１１８７４号公報

上記のような現状に鑑みて、本発明は、実装する電子部品１７の直下に注入するアンダーフィル剤１６などが、電子部品１７の外形よりも外側に大きくはみ出る形でフィレット５１やブリード５２を形成することが防止できるとともに、アンダーフィル剤１６が入り込めない部分が生じることのない電子部品実装基板１の製造方法を提供することを目的とする。

以上の状況を鑑み、鋭意研究開発を進め、本願発明の請求項１は、配線基板１０上に電子部品１７を実装し、前記配線基板１０と前記電子部品１７との間にアンダーフィル剤１６を注入する電子部品実装基板１の製造方法において、少なくとも、前記配線基板１０の前記電子部品１７を実装する側の面であり、且つ、実装した前記電子部品１７の直下より外側に接触角調整部位１５を設ける工程の後に、アンダーフィル剤１６を注入する工程を有し、前記接触角調整部位１５は、注入するアンダーフィル剤１６に対する接触角が９０度から１７０度となることを特徴とする電子部品実装基板１の製造方法である。

加えて、本願発明の請求項２は、前記接触角調整部位１５が、少なくとも前記配線基板１０の前記電子部品１７を実装する側の面であり、且つ、実装した前記電子部品１７の直下より外側に位置する配線１２上を含むことを特徴とする請求項1に記載の電子部品実装基板１の製造方法である。

加えて、本願発明の請求項３は、前記接触角調整部位１５を設ける手段が、撥水撥油剤の塗布であることを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の電子部品実装基板１の製造方法である。

加えて、本願発明の請求項４は、前記接触角調整部位１５の算術平均粗さを０．３０μｍから１．００μｍとしたことを特徴とする請求項１、請求項２、または、請求項３に記載の電子部品実装基板１の製造方法である。

加えて、本願発明の請求項５は、請求項１から請求項４に記載の電子部品実装基板の製造方法により製造された電子部品実装基板１を用いたことを特徴とする部品内蔵多層配線基板２の製造方法である。

本発明の請求項１に記載の要件を備えることにより、配線基板１０上に電子部品１７を実装後、実装した電子部品１７の直下に、アンダーフィル剤１６を注入する際に、アンダーフィル剤１６が、接触角調整部位１５を形成した部分に形成されることを防止できる。

従って、接触角調整部位１５を適切に配することで、電子部品１７の直下、配線基板１０と電子部品１７との間に注入するアンダーフィル剤１６が、電子部品１７の外形より外側に、必要以上に大きくはみ出す形でフィレット５１やブリード５２を生じることが回避できる。

また、接触角調整部位１５が、アンダーフィル剤１６の注入時に、前記配線基板１０の前記電子部品１７を実装する側の面であり、且つ、実装した前記電子部品の１７直下より外側であることで、電子部品１７を実装した配線基板１０と電子部品１７の間にアンダーフィル剤１６が入ることを妨げない。従って、電子部品１７と配線基板１０の間の接続部近傍等に樹脂の入り込まないスペースが生じる可能性を増やすことなく、部品内蔵多層配線基板等２を製造する際に歩留まりの低下や信頼性の低下が防止できる。

従来、アンダーフィル剤１６によるフィレット５１やブリード５２が必要以上に広がることにより、部品内蔵時に接触不良を生じることを配慮して、実装した電子部品１７の周辺に、実装した電子部品１７に近接して、層間導通用ランドやほかの電子部品の配置位置を設けることができなかった。しかし、本発明の製造方法を用いることにより、これらの制限が大幅に緩和される。これにより、実装した電子部品１７のより近くに、層間導通用ランドやほかの部品の配置位置を設けることが可能となり、より高密度に部品が内蔵された多層配線基板を、簡便な方法で、生産性を維持したまま、高い信頼性を保って製造することが可能となる。

さらに、請求項２に記載の要件を備えることにより、アンダーフィル剤１６によるフィレット５１やブリード５２が必要以上に広がることを効果的に抑止しながら、接触角調整部位１５の形成面積を最小限とすることが可能であり、製造効率の向上と、製造コストの削減が見込まれる。

すなわち、アンダーフィル剤１６によるフィレット５１やブリード５２が必要以上に広がる現象は、配線部、及び、配線形成に伴う配線基板１０の段差などをきっかけとして生じることが多い。このような配線部上を含めて接触角調整部位１５を設けることにより、効果的にアンダーフィル剤１６によるフィレット５１やブリード５２が必要以上に広がることを抑止することができる。さらに、アンダーフィル剤１６の注入、硬化後に、必要に応じて接触角調整部位１５を除去する必要が生じた場合に処理する面積を少なくすることができ、歩留まりの低下、信頼性の低下、生産性の低下などを抑止することができる。

さらに、請求項３に記載の要件を備えることにより、接触角調整部位１５の形成が、転写法、印刷法、インクジェット法等の塗布手段を用いて容易に、且つ、廉価に、高い生産性で行うことが可能となる。

さらに、請求項４に記載の要件を備えることにより、アンダーフィル剤１６の注入時に、接触角調整部１５にアンダーフィル剤１６の接触があっても、接触部の残滓が防止される。従って、アンダーフィル剤１６注入時の残滓を原因とする不良や信頼性の低下を抑止するとともに、残滓に起因するフィレット５１やブリード５２の形成が防止できる。

さらに、請求項５に記載の要件を備えることにより、信頼性の高い高密度に部品が内蔵された部品内蔵多層配線基板２が、高い歩留まり、高い生産性でコストの上昇を抑えて生産できる。

本発明の一実施形態に係る電子部品実装基板の概略を示す断面図である。 本発明の一実施形態におけるアンダーフィル剤１６注入工程前、接触角調整部位形成工程後の状態を示した概略図である。図２（ａ）は、断面の状態を示している。図２（ｂ）は、図２（ａ）をＸ−Ｘ面でカットした際の上面視の図面である。図２（ａ）の断面の位置は図２（ｂ）のＹ−Ｙ面の位置である。 本発明の一実施形態におけるアンダーフィル剤１６注入工程前、接触角調整部位形成工程後の状態を示した概略図である。図３（ａ）は、断面の状態を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）をＶ−Ｖ面でカットした際の上面視の図面である。図３（ａ）の断面の位置は図３（ｂ）のＷ−Ｗ面の位置である。 本発明における多層配線基板の製造工程の例の一部（配線基板の製造）を示す断面図である。 本発明における部品実装配線基板の製造工程の例の一部（配線基板への電子部品の実装）を示す断面図である。 本発明における部品内蔵多層配線基板の製造工程の例の一部（部品用穴を有する配線基板の製造）を示す断面図である。 本発明における部品内蔵多層配線基板の製造工程の例の一部（部品実装基板と配線基板の貼り合わせ）を示す断面図である。 アンダーフィル剤１６が電子部品１７の直下からはみ出した部分（以下フィレット５１と記載）やアンダーフィル剤１６が電子部品１７の下から滲み出した部分（以下ブリード５２と記載）の状態を説明する参考図である。図８（ａ）は、断面の状態を示している。図８（ｂ）は、図８（ａ）をＴ−Ｔ面でカットした際の上面視の図面である。図８（ａ）の断面の位置は図８（ｂ）のＵ−Ｕ面の位置である。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面等を用いて以下に詳しく説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

本発明は、一実施形態を示した図１の電子部品実装基板１の製造法に関する発明である。本発明の電子部品実装基板１は、後述するように図７（ｃ）のような部品内蔵多層配線基板２としても使用されるものである。

電子部品内蔵モジュールもしくは、電子部品内蔵モジュールの部品として用いられる部品内蔵多層配線基板２は、三次元実装技術を用いて製造され、絶縁層１１と所定の配線パターンに形成された配線１２と絶縁層１１の両側に位置する配線１２同士を電気的に接続する基板積層用バンプ１３と部品内蔵多層配線基板２の内部に配置され配線１２と電気的に接続された電子部品１７を含んでいる。

電子部品１７と配線１２との間には、例えば上記絶縁層１１を構成する樹脂やアンダーフィル剤１６と呼ばれる樹脂を含む材料が注入され、電子部品１７と配線１２との間を接続している実装用バンプ１４を保護し、電子部品１７と配線１２との電気的接続を確実なものとしている。

図７に一例として示したように、部品内蔵多層配線基板２は、第一の配線基板として電子部品実装基板１である（電子部品実装した）配線基板１０ａ、第二の配線基板として部品用穴（キャビティ）を形成した配線基板１０ｂ、第三の配線基板１０ｃを貼り合わせる製造方法等で製造される。

この際に、第一の配線基板として電子部品実装基板１である（電子部品実装した）配線基板１０ａにおいて、電子部品１７と配線１２との間を接続している実装用バンプ１４を保護するため、又は、電子部品１７の駆動時の発熱を効率的に放熱する等の目的でアンダーフィル剤１６が注入される。アンダーフィル剤１６は、電子部品１７の実装前、又は電子部品１７の実装後に注入され硬化される。

しかし、さらなる高密度化、短配線化を進めようとすると、図８に示したように、アンダーフィル剤１６が電子部品１７の直下からはみ出した部分（以下フィレット５１と記載）やアンダーフィル剤１６が電子部品１７の下から滲み出した部分（以下ブリード５２と記載）は、電子部品実装基板１である電子部品実装した配線基板１０ａ、第二の配線基板として部品用穴（キャビティ）を形成した配線基板１０ｂ、第三の配線基板１０ｃを積層して部品内蔵多層配線基板２を形成する際に、絶縁体として干渉する。従って、実装した電子部品１７の近傍には、層間通電ビアを配置できない。また、実装した部品に近接してほかの電子部品を実装できない等の問題が生じる。

本発明は、このようなアンダーフィル剤１６のフィレット５１（電子部品１７の直下からはみ出した部分）やアンダーフィル剤１６のブリード５２（電子部品１７の下から滲み出した部分）を制御、抑制する製造方法に関する発明である。

上記にて、絶縁層１１と所定の配線パターン形成された配線１２と絶縁層１１の両側に位置する配線１２同士を電気的に接続する基板積層用バンプ１３と記載したが、これは、説明する上での一例であり、配線基板１０は、配線１２を二層に限定するものでなく三層、四層でも構わない。また、配線基板１０の作成方法も絶縁層１１の両側に位置する配線１２同士を電気的に接続する手段として、貫通孔内に導電性樹脂が充填されて成るインナービアを利用してもよい。配線基板１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の構成、及び、製造方法は、設計に応じて変更できるものである。

［アンダーフィル剤］
本発明において、アンダーフィル剤１６とは、電子部品１７の実装時に用いられる液状硬化性樹脂の総称である。ワイヤーボンディング、フリップチップボンディング等で配線基板１０へ一次実装された電子部品１７は、外力・応力に対して非常に脆弱で少々の力で容易に破断してしまうケースが多い。また湿度や温度に対しても弱く、そのままでは腐食などを起こしてしまう。こういった問題の解決策として一般的な手法がアンダーフィリングで、用いられる液状硬化性樹脂をアンダーフィル剤１６と呼んでいる。

アンダーフィル剤１６の組成は、主にエポキシ樹脂を主剤としたコンポジットレジンが主流である。一般的にはエポキシ樹脂を用いる。市販されるエポキシ樹脂は２液型と呼ばれ、主剤と硬化剤の２種を混合することで常温で硬化するが、アンダーフィルに用いられるエポキシ樹脂は１液型と呼ばれ、主剤と硬化剤を混ぜた状態で出荷されリフロー工程で硬化させるものが一般的である。

またエポキシ樹脂は熱膨張・収縮が激しく、場合によってはボンディングを破壊してしまい兼ねないため、コンポジットレジンとして線膨張係数の小さな酸化ケイ素のフィラーを含有させることが多い。コンポジットレジンは歯科医療の用途に作られたもので、硬化物全体での線膨張係数が非常に小さく、温度変化に柔軟な対応が可能である。

本発明において、アンダーフィル剤１６は、特殊なものである必要はなく、市販され通常使用されているアンダーフィル剤１６をそのまま使用してもよい。

本発明においてアンダーフィル剤１６の形成は、配線基板１０の電子部品１７を実装する側の面であり、且つ、実装する電子部品１７の直下より外側に接触角調整部位１５を設ける工程の後であれば、電子部品１７の一次実装の前でもよいし、一次実装の後でもよい。

また、本発明においては、アンダーフィリングの工程を簡略化もしくは廃する目的で、ＡＣＰ（異方性導電ペースト）、ＮＣＰ（非導電性ペースト）、といった、フリップチップボンディングと同時にアンダーフィリングを行えるような材料もアンダーフィル剤１６として含まれるものとする。

［接触角調整部位］
本発明において、接触角調整部位１５は、アンダーフィル剤１６に対する接触角が、９０度から１７０度に調整された部位示す。

本発明において、接触角は、一般的な「θ／２法」で測定したものである。液滴（アンダーフィル剤１６）の左右端点と頂点を結ぶ直線の、固体表面に対する角度から接触角を求めた。具体的には、協和界面科学社製の自動接触角計ＤＭ―３０１を用いて測定を行った。

接触角調整部位１５のアンダーフィル剤１６に対する接触角は、９０℃以下であるとアンダーフィル剤１６の滲み出しによるブリード５２の形成を阻止することが困難である。従って、接触角調整部位１５のアンダーフィル剤１６に対する接触角は、９０度から１７０度の範囲であれば濡れ広がりを抑制でき、フィレット５１やブリード５２が大きくなることを防止できる。

さらに、角調整部位のアンダーフィル剤１６に対する接触角は、９０度から１４５度の範囲であれば、アンダーフィル剤１６の硬化後の形状は、部品内蔵多層配線基板２とした際に、アンダーフィル剤１６と電子部品１７を封止している材料（後述する実施例においては、プリプレグ４１）との間に隙間を生じにくい形状となり好ましい。

さらに、角調整部位のアンダーフィル剤１６に対する接触角は、９０度から１００度の範囲であれば、アンダーフィル剤１６の硬化後の形状は、配線基板に対してほぼ垂直な形状となりさらに好ましいものである。

アンダーフィル剤１６に対する接触角の調整方法は、飽和フルオロアルキル基（特にトリフルオロメチル基 ＣＦ３−）、アルキルシリル基、フルオロシリル基、長鎖アルキル基などに代表される官能基を有する表面自由エネルギーの低い物質の塗布、貼りつけなどによって形成することができる。このように塗布により自由表面エネルギーを下げ接触角を大きくできる材料を本発明においては、撥水撥油剤と呼んでいる。

撥水撥油剤としては、市販のフッ素系コーティング剤、シリコーン系コート剤から、使用するアンダーフィル剤１６に合わせて、適切な接触角が得られるものを適宜選択すればよい。塗布方法としては、スクリーン印刷等の印刷法、転写法、インクジェット法、フォトリソ法等、撥水撥油剤の性状と、塗布する基板の形状、プロセスなどを考慮して適宜選択すればよい。

また、表面の構造で接触角を調整することも可能である。柱状構造や剣山構造があると、その凹凸が液面の進行を阻止する障壁となり、凹凸を乗り越えられない液面は通常の表面より大きい接触角を持つこととなる効果を応用してもよい。微細な柱状構造をもった表面はこのような性質を示し、この作用はピン止め効果とよばれる。

擬似的なフルクタル面の形成や、微視的な柱状構造や剣山構造を作る手法としては結晶成長や、半導体の回路パターンを形成する場合と同様に、フォトリソグラフィー−エッチングを用いる方法、微細金型を利用した超精密鋳型による形状転写を行う方法が適用できる。特に、鋳型を行う方法は結晶化を進める時間が必要ないため、量産性に優れる。

本発明における接触角の調整方法は、撥水撥油剤の使用、表面構造による接触角の調整のいずれでもよく、また、両社を併用することも可能である。接触角の安定性、形成の容易さ、製造プロセスの簡便性、コストの面から、フッ素系コーティング剤のインクジェット塗布が好適であり、ＡＧＣセイミケミカル株式会社製のＳＦＥ−７００Ｈなどが使用できる。

接触角調整部位１５を形成する位置は、図１、図２、図３に、例示したように、電子部品１７を実装する配線基板１０上、電子部品１７を実装する面であり、実装する電子部品１７の直下より外側であることが必要である。これは、接触角調整部位１５が、実装する電子部品の直下２１にかかって形成されると、接触角調整部位１５は、アンダーフィル剤１６が形成されにくいため、電子部品１７と配線基板１０との間にアンダーフィル剤１６が充填されないスペースが生じるため好ましくないためである。

このような狭いスペースには、部品内蔵多層配線基板２とした際にも電子部品１７を封止している材料（後述する実施例においては、プリプレグ４１）が入りにくい。このように、電子部品１７と配線基板１０との間に充填されないスペースが生じた場合、当該箇所にボイドが発生する。このようなボイドがあると、例えば、吸湿状態において上記樹脂が再リフローされた場合、ボイドに溜まった水蒸気が膨張して層間剥離、すなわち電子部品１７と配線１２との接合を破断してしまう場合がある。このように、電子部品１７と配線基板１０との間にアンダーフィル剤１６の未充填部分が存在することは、電子部品実装基板１、及び、それを用いた部品内蔵多層配線基板２の製造プロセスでの歩留まり、製品の信頼性に非常に悪い影響を及ぼすこととなる。

また、接触角調整部位１５を形成する位置は、図２に示したように、ブリード５２や、フィレット５１が大きくなりやすい部位に選択的に設けることで十分に効果を得ることができる。特に、フィレット５１やブリード５２が大きくなるきっかけとなりやすい配線１２が形成された部位を含めて選択的に設けることにより有効に機能する。また、部品内蔵多層配線基板２とした際に、電子部品１７の周辺の密着強度を担保するなど、必要に応じて、部品内蔵多層配線基板２とする際に、接触角調整部位１５を除去する場合、最小限の面積で済む。

さらに、接触角調整部位１５を形成する位置は、図３に示したように、実装する電子部品１７をとり囲むように一体に形成してもよい。このような形状とすることで、フィレット５１やブリード５２の形状を全周に渡って完全に制御することができるようになる。

接触角調整部位１５を形成する大きさは、図３に示したように、実装する電子部品１７をとり囲むように一体に形成する際には２００μｍの幅で設ければ、フィレット５１やブリード５２の大きさを確実に制御できる。

接触角調整部位１５を形成する大きさは、実装する電子部品１７の直下を除く部位全体に設けてもよい。この際、上層との接触を有する基板積層用バンプ１３の形成する部位や、隣接してほかの電子部品１７を実装する部位については、接触不良を防止する意味でプラズマ照射、バフ研磨などにより接触角調整部位１５を除去することが好適である。

接触角調整部位１５の表面粗さは、ＪＩＳの粗さ形状パラメータ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）に記載の算術平均粗さＲａ（平均線から絶対値偏差の平均値）で０．３０μｍから１．００μｍとすることで、アンダーフィル剤１６の注入時に、接触角調整部位１５にアンダーフィル剤１６が接触しても残滓を残ることを低減できる。すなわち、適度に表面が平滑であることにより、接触角調整部位１５に接触したアンダーフィル剤１６は、時間とともに実装した電子部品１７と配線基板１０ａの間に引き込まれ、且つ、この際にアンダーフィル剤１６の移動の跡（残滓）を残さない。

接触角調整部位１５の算術平均粗さが１．００μｍ以上であると、アンダーフィル剤１６の注入時に、接触角調整部位１５にアンダーフィル剤１６が接触した際に、アンダーフィル剤１６が電子部品１７直下へ移動できずブリード５２となって残ったり、移動の後に残滓が残ったりする。一方、０．３０μｍ未満とすることは、コスト面、工程面で困難であり、接触角調整部位１５の算術平均粗さＲａは０．３０μｍから１．００μｍとすることが適切である。

＜電子部品実装基板の製造方法＞
［配線基板の製造方法］
図４に示した配線基板１０ａの製造法の一例を説明する。

図４（ａ）に示すように電子部品１７を実装する配線基板１０ａを用意する。配線基板１０ａは、単層の配線基板であってもよく、また図４に示したように二層の配線１２を有する配線基板１０ａであっても、さらに多層の配線１２を有する多層配線基板であってもよい。本例では絶縁層１１としてガラスエポキシ基板を用い、絶縁層１１の両面に銅の配線１２を有し、両面の配線１２は、銀のペーストで作成した基板積層用バンプ１３にて導通がとられている配線基板を例示した。このほかにも、配線基板１０は、導電性を有する配線１２が絶縁層１１を介して積層され、配線１２は、絶縁層１１を貫通して形成された貫通孔に導電性を有する物質を充填したビア、導電性を有するピンなどで、必要に応じて導通がとられている三次元的に回路を形成している。いわゆる、Ｂ２ｉｔ（登録商標）（Ｂｕｒｉｅｄ Ｂｕｍｐ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／ビー・スクエア・イット）、ビルドアッププリント配線板、立体プリント配線基板、積層配線基板などとも呼ばれるでもよい。

電子部品１７を実装する配線基板１０ａは、必要に応じて粗化部３２を形成することができる（図４）。粗化部３２は、少なくても実装する電子部品１７の直下の一部に形成され、アンダーフィル剤１６の注入時にアンダーフィル剤１６の広がりを助け、充填されない部位が形成されるのを予防する。また、アンダーフィル剤１６を硬化した後に、配線基板とアンダーフィル剤１６の層間接着強度の強化に貢献する。一般的にアンダーフィル剤１６のバインダーは樹脂であり、配線１２を形成する銅との接着強度が弱く、配線表面をサンドブラスト、表面（腐食）処理剤、黒化剤などで粗面化処理することができる。

図４の（ｂ）に示したように粗面化処理したい部位を残してパターニング用レジスト３１を形成する。パターニング用レジスト３１の形成は、液状レジストを塗布、又はフィルムレジ状のレジストを貼ることにより形成した層をパターンを形成したマスクを介して露光し、炭酸ナトリウム溶液で現像する。フォトプロセスにて容易に形成できる。また、スクリーン印刷等により初めからパターン形成してもよい。

図４（ｃ）に示したように粗面化処理したい部位を残してパターニング用レジスト３１を形成した、電子部品１７を実装する配線基板１０ａを黒化剤で処理することにより粗化部３２を形成できる。

図４（ｄ）に示したように、パターニング用レジスト３１を水酸化ナトリウム溶液で剥離することにより、粗化部３２を形成した電子部品１７を実装する配線基板１０ａが得られる。

［電子部品の実装］
図５（ａ）粗化部３２を形成した電子部品１７を実装する配線基板１０ａの電子部品１７に、図２、図３に示したように、実装する部位の外側、実装する電子部品１７を取り巻くように接触角調整部位１５を形成する。形成方法はインクジェット法や、スクリーン印刷などの印刷法にて、撥水撥油剤を塗布、乾燥することによって形成できる。また、フィルムに形成した材料を直接貼り付ける、転写法によって形成することも可能である。精度よく高速に製造できる点から、インクジェット法が好適である。

接触角調整部位１５の表面粗さは、塗布材料の選定プロセスの選定により算術平均粗さＲａ（平均線から絶対値偏差の平均値）で０．３０μｍから１．００μｍに形成することが可能であるが、必要により、形成後に研磨処理やプラズマ処理によって適切な表面粗さに平滑化してもよい。

図５（ｂ）に示したように実装用バンプ１４を形成後、電子部品１７を実装した。電子部品１７の実装は、バンプによる実装のほかに、導電性の金属を用いたピンによる接続やＡＣＰ（異方性導電ペースト）、ＮＣＰ（非導電性ペースト）による実装であってもよい。

図５（ｃ）実装した電子部品１７の直下にディスペンサ装置にてアンダーフィル剤１６を注入することができる。注入時にディスペンサの針が接触した部位にアンダーフィル剤１６によるブリード５２が見られたが、針が基板を離れるとともにアンダーフィル剤１６のブリード５２は、電子部品１７の直下に吸収され、残滓などは認められなかった。

図５（ｄ）必要に応じて基板を加熱しアンダーフィル剤１６を硬化した後、プラズマ照射、バフ研磨などの手段で、接触角調整部位１５を除去することもできる。一般にアンダーフィル剤１６に対する接触角を大きくした接触角調整部位１５は、部品内蔵多層配線基板２を製造するにあたり、配線基板１０を貼り合わせる際に、接着性の低下を招く。従って、部品内蔵多層配線基板２の設計によっては、アンダーフィル剤１６を硬化した後に、接触角調整部位１５を除去することによって、より接着を強固なものとできる。

上記に例示したプロセスは、配線基板１０ａに接触角調整部位１５を形成後、電子部品１７を実装後、アンダーフィル剤１６を注入したものを例示した。配線基板１０ａに接触角調整部位１５を形成後、アンダーフィル剤１６を注入後に電子部品１７を実装するプロセスであってもよい。

［部品内蔵多層配線基板の製造方法］
まず、部品を収納するための部品用穴（キャビティ）４２を有する配線基板１０ｂの作成を図６に従って説明する。

図６（ａ）に示したように、配線基板１０ｂを用意する。配線基板１０ｂは、単層の配線基板であってもよく、また図６に示したように二層の配線１２を有する配線基板１０ｂであっても、さらに多層の配線１２を有する多層配線基板であってもよい。本例では絶縁層１１としてガラスエポキシ基板を用い、絶縁層１１の両面に銅の配線１２を有し、両面の配線１２は、銀のペーストで作成した基板積層用バンプ１３にて導通がとられている配線基板を例示した。

図６（ｂ）に示したように配線基板１０ｂ上の電子部品１７を実装した配線基板１０ａ上の配線１２と導通をとりたい部位に、銀ペーストをつけた針を接触させることにより基板積層用バンプ１３を形成することができる。

図６（ｃ）基板積層用バンプ１３を形成した配線基板１０ｂにプリプレグ４１を積層した。基板積層用バンプ１３は未硬化のプリプレグを突破り図６（ｄ）に示すような配線基板１０ｂを形成することができる。

本発明において、プリプレグ４１は、代表的には、熱硬化樹脂によって被覆された繊維（プリプレグ）が挙げられるが、限定するものではない。本発明においては、単に多層配線基板を形成するに当たり、接着機能を有する絶縁材料である。本発明においては、望ましくは、熱軟化性を有する材料を含んでいることが望ましい。

さらに、熱硬化性を有している材料が含まれていることが望ましい。貼り合わせ後にさらにほかに基板と貼り合わせる際に、最初の貼り合わせの際の熱圧着により硬化することにより、後工程での影響を受けることがない。すなわち、後工程での熱圧着の際に軟化して、配線１２がずれる、絶縁層１１がつぶれて配線１２が短絡するといった影響を受けることがない。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、及びシアネート樹脂から選ばれる少なくとも一つの熱硬化性樹脂を利用することができる。

本発明において、熱軟化性を有する物質を含む絶縁材料を便宜的にプリプレグ４１と表現するが、この際、プリプレグは繊維を含むものに限らないものとする。繊維の代わりに、シリカ、アルミナ、チタン酸バリウム等の無機フィラーを含んでいてもよいし、樹脂材料のみから形成されていてもよい。

また、熱軟化性を有する物質を含む絶縁層１１の形成は、液体材料やインキ材料の塗布、フィルム材料、シート材料等が使用できる。

図６（ｄ）部品を収納する部分に部品用穴（キャビティ）４２を形成する。部品用穴（キャビティ）４２の形成は、ルータ加工、打ち抜き、レーザ加工の等のいずれでもよい。

図７（ａ）に示したように、上記で製造した電子部品１７を実装した配線基板１０ａ、部品用穴４２を形成した配線基板１０ｂ、及び配線基板１０ｃ（製造方法の詳細は示さず。部品用穴４２を形成した配線基板１０ｂの部品用穴４２の形成を省略したプロセスで製造可能。）を一括積層した上、熱プレスをかけることによって、一体化した。（図７（ｂ））この際に、プリプレグの樹脂によって部品用穴４２の電子部品１７との空間は、埋めることができる。

図７（ｃ）必要に応じて、所定の部位にソルダーレジストを形成して部品内蔵多層配線基板２とすることができる。

＜電子部品実装基板の製造方法＞
［配線基板の製造方法］
実施例の一形態を説明する。

図４（ａ）に示すように、絶縁層１１としてガラスエポキシ基板を用い、絶縁層１１の両面に銅の配線１２を有し、両面の配線１２は、銀のペーストで作成した基板積層用バンプ１３にて導通がとられている配線基板１０ａを用意した。

図４の（ｂ）に示したように粗面化処理したい部位を残してパターニング用レジスト３１を形成する。パターニング用レジスト３１の形成は、液状レジストを塗布することにより形成した層をパターンを形成したマスクを介して露光し、炭酸ナトリウム溶液で現像することによりパターニング用レジスト３１を形成した。

図４（ｃ）に示したように粗面化処理したい部位を残してパターニング用レジスト３１を形成した、電子部品１７を実装する配線基板１０ａを黒化剤で処理することにより粗化部３２を形成した。

図４（ｄ）に示したように、パターニング用レジスト３１を水酸化ナトリウム溶液で剥離することにより、粗化部３２を形成した電子部品１７を実装する配線基板１０ａを得た。

［電子部品の実装］
図５（ａ）粗化部３２を形成した電子部品１７を実装する配線基板１０ａの電子部品１７に、図３に示したように、実装する部位の外側、実装する電子部品１７を取り巻くようにインクジェット法にて、撥水撥油剤として、フッ素系コーティング剤ＡＧＣセイミケミカル株式会社製のＳＦＥ−７００Ｈを塗布乾燥して接触角調整部位１５を形成した。接触角形成部の算術平均粗さは、０．７３μｍとなった。

図５（ｂ）に示したように実装用バンプ１４をハンダにて形成後、電子部品１７を実装した。

図５（ｃ）実装した電子部品１７の直下にディスペンサ装置にてアンダーフィル剤１６を注入した。注入時にディスペンサの針が接触した部位にアンダーフィル剤１６によるブリード５２が見られたが、針が基板を離れるとともにアンダーフィル剤１６のブリード５２は、電子部品１７の直下に吸収され、残滓などは認められなかった。

図５（ｄ）基板を加熱しアンダーフィル剤１６を硬化した後、プラズマアッシングにて、接触角調整部位１５を除去した。

本実施例における電子部品実装基板１は、実装する電子部品１７の直下に注入するアンダーフィル剤１６などが、部品の外形よりも外側に大きくはみ出る形でフィレット５１やブリード５２を形成することがなく、アンダーフィル剤１６が入り込めない部分が生じることのない電子部品実装基板１であった。

［部品内蔵多層配線基板の製造方法］

図６（ａ）に示したように、配線基板１０ｂを用意する。配線基板１０ｂは、絶縁層１１としてガラスエポキシ基板を用い、絶縁層１１の両面に銅の配線１２を有し、両面の配線１２は、銀のペーストで作成した基板積層用バンプ１３にて導通がとられている配線基板を用意した。

図６（ｂ）に示したように配線基板１０ｂ上の電子部品１７を実装した配線基板１０ａ上の配線１２と導通をとりたい部位に、銀ペーストをつけた針を接触させることにより基板積層用バンプ１３を形成した。

図６（ｃ）基板積層用バンプ１３を形成した配線基板１０ｂにプリプレグ４１を積層した。基板積層用バンプ１３は未硬化のプリプレグを突破り、図６（ｄ）に示すような配線基板１０ｂを形成した。

図６（ｄ）部品を収納する部分にルータ加工によって部品用穴（キャビティ）４２を形成した。

図７（ａ）に示したように、上記で製造した電子部品１７を実装した配線基板１０ａ、部品用穴４２を形成した配線基板１０ｂ、及び配線基板１０ｃ（製造方法の詳細は示さないが、部品用穴４２を形成した配線基板１０ｂの部品用穴４２の形成を省略したプロセスで製造可能）を一括積層した上、熱プレスをかけることによって、一体化した。（図７（ｂ））この際に、プリプレグの樹脂によって部品用穴４２の電子部品１７との空間は、埋められた。

図７（ｃ）に示したように、必要に応じて、所定の部位にソルダーレジストを形成して部品内蔵多層配線基板２を形成した。本実施によって製造された部品内蔵多層配線基板２は、実装した電子部品１７の周辺にアンダーフィル剤１６やプリプレグ４１の未充填部は存在しなかった。また、配線１２や基板積層用バンプ１３の接触不良もなく信頼性の高い、部品内蔵多層配線基板２であった。

本発明は、高密度の電子モジュールの構成する部品内蔵多層配線基板、もしくはその一部である電子部品実装基板の製造方法であり、効率よく、且つ、コストの上昇を抑えて、より高密度であり、信頼性が高い電子モジュールの製造に貢献する有用な発明である。

１ 電子部品実装基板
２ 部品内蔵多層配線基板
１０ 配線基板
１０ａ （電子部品実装した）配線基板
１０ｂ （部品用穴を形成した）配線基板
１０ｃ （第三の）配線基板
１１ 絶縁層
１２ 配線
１３ （基板積層用）バンプ
１４ （実装用）バンプ
１５ 接触角調整部位
１６ アンダーフィル剤１６
１７ 電子部品
２１ 実装する電子部品の直下を示す仮想の線
３１ パターニング用レジスト
３２ 粗化部
４１ プリプレグ
４２ 部品用穴
４３ ソルダーレジスト
５１ フィレット
５２ ブリード

Claims (5)

1. 配線基板上に電子部品を実装し、前記配線基板と前記電子部品との間にアンダーフィル剤を注入する電子部品実装基板の製造方法において、
   少なくとも、
   前記配線基板の前記電子部品を実装する側の面であり、且つ、実装した前記電子部品の直下より外側に接触角調整部位を設ける工程の後に、
   アンダーフィル剤を注入する工程を有し、
   前記接触角調整部位は、注入するアンダーフィル剤に対する接触角が９０度から１７０度となることを特徴とする電子部品実装基板の製造方法。
2. 前記接触角調整部位が、少なくとも前記配線基板の前記電子部品を実装する側の面であり、且つ、実装した前記電子部品の直下より外側に位置する配線上を含むことを特徴とする請求項1に記載の電子部品実装基板の製造方法。
3. 前記接触角調整部位を設ける手段が、撥水撥油剤の塗布であることを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の電子部品実装基板の製造方法。
4. 前記接触角調整部位の算術平均粗さを０．３０μｍから１．００μｍとしたことを特徴とする請求項１、請求項２、または、請求項３に記載の電子部品実装基板の製造方法。
5. 請求項１から請求項４に記載の電子部品実装基板の製造方法により製造された電子部品実装基板を用いたことを特徴とする部品内蔵多層配線基板の製造方法。

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