JP2014067819A - Component-embedded substrate mounting body, method of manufacturing the same, and component-embedded substrate - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電子部品が内蔵されると共に表面実装された部品内蔵基板を実装基板に実装した部品内蔵基板実装体及びその製造方法並びに部品内蔵基板に関する。 The present invention relates to a component built-in substrate mounting body in which an electronic component is embedded and a surface-mounted component built-in substrate is mounted on a mounting substrate, a manufacturing method thereof, and a component built-in substrate.
近年、半導体などの電子部品は小型化や高集積化が求められており、CoC(Chip on Chip)やPoP(Package on Package)等の三次元パッケージ技術や電子部品を内蔵する部品内蔵基板の採用が拡大化する傾向にある。これらのパッケージ技術等においては、搭載される電子部品の放熱特性を十分に考慮した構造設計が重要となる。 In recent years, electronic components such as semiconductors have been required to be downsized and highly integrated, and three-dimensional package technology such as CoC (Chip on Chip) and PoP (Package on Package) and the use of a component-embedded substrate that incorporates electronic components. Tend to expand. In these package technologies and the like, it is important to design a structure that sufficiently considers the heat dissipation characteristics of the electronic components to be mounted.
一般的に用いられるシリコン半導体からなる電子部品では、例えばTj温度(半導体素子温度)が175℃以上になると、半導体素子自体が破壊されてしまう可能性があり、Tj温度が80℃〜100℃の範囲内となるように熱設計が行われている。特に、部品内蔵基板においては、内蔵された電子部品(ICチップや受動部品)の周囲が配線金属材料(例えば、熱伝導係数が約370W/mkの銅)に比べて、熱伝導係数が約1/1000倍の絶縁樹脂材料(例えば、熱伝導係数が約0.2W/mkのエポキシ樹脂やポリイミド樹脂)により覆われていることから、放熱特性を考慮した構造設計が必要である。 In an electronic component made of a silicon semiconductor that is generally used, for example, when the Tj temperature (semiconductor element temperature) is 175 ° C. or higher, the semiconductor element itself may be destroyed, and the Tj temperature is 80 ° C. to 100 ° C. The thermal design is made to be within the range. In particular, in the component-embedded substrate, the heat conduction coefficient is about 1 in the periphery of the built-in electronic component (IC chip or passive component) compared to a wiring metal material (for example, copper having a heat conduction coefficient of about 370 W / mk). Since it is covered with an insulating resin material (for example, an epoxy resin or a polyimide resin having a thermal conductivity coefficient of about 0.2 W / mk), a structural design considering heat dissipation characteristics is required.
このように放熱特性を考慮した部品内蔵基板として、下記特許文献1に開示された電子部品内蔵型配線基板が知られている。この電子部品内蔵型配線基板は、内蔵された電子部品の電極形成面とは反対側の面にサーマルビアを形成することで、このサーマルビアから表層の放熱基板を介して電子部品の熱を外気に放熱する構造となっている。
As such a component-embedded substrate in consideration of heat dissipation characteristics, an electronic component-embedded wiring substrate disclosed in
しかしながら、上記特許文献1に開示された電子部品内蔵型配線基板では、サーマルビア及び放熱基板を介して熱を外気にのみ放熱する構造であるため、電子部品の放熱特性を十分に向上させているとは言い難く、更なる放熱特性の向上を図る余地がある。また、放熱基板の厚さ分だけ基板全体の厚さが増してしまうため、例えば実装基板に実装した場合には全体の高さが増えてしまい、小型化などの要求に十分に応えられる構造とは言い難い。更に、放熱基板を電子部品の近傍に配置する必要があるため、電子部品のレイアウトの自由度が制限されてしまうという問題がある。
However, the electronic component built-in wiring board disclosed in
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、小型化が可能であると共に内蔵される電子部品のレイアウトの自由度が高く、部品内蔵基板に内蔵された電子部品及び表面実装された電子部品の放熱特性の向上を図ることができる部品内蔵基板実装体及びその製造方法並びに部品内蔵基板を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems caused by the prior art, and can be downsized and has a high degree of freedom in the layout of the electronic components incorporated therein. The electronic components incorporated in the component-embedded substrate and the surface-mounted electronics It is an object of the present invention to provide a component built-in board mounting body, a manufacturing method thereof, and a component built-in board capable of improving the heat dissipation characteristics of the component.
本発明に係る部品内蔵基板実装体は、樹脂基材に配線パターン及びビアが形成されたプリント配線基材を複数積層すると共に第1の電子部品を内蔵し、第2の電子部品を表面実装してなる部品内蔵基板を、実装基板の実装面上に実装した部品内蔵基板実装体であって、前記部品内蔵基板は、前記複数のプリント配線基材の少なくとも一部が、前記配線パターンにサーマル配線を含み、前記ビアにサーマルビアを含み、一方の表層に形成された第1バンプを介して前記実装基板に実装されると共に、他方の表層に形成された第2バンプを介して前記第2の電子部品が表面実装され、前記第1の電子部品の電極が前記ビア及び前記配線パターンを介して前記第2バンプに接続されると共に、前記電極の形成面と反対側の面が前記サーマルビア及び前記サーマル配線を介して前記第1バンプに接続され、前記第1の電子部品及び前記第2の電子部品が、前記ビア、前記配線パターン、前記サーマル配線、前記サーマルビア、前記第1バンプ及び前記第2バンプを介して前記実装基板に熱的に接続されていることを特徴とする。 The component-embedded board mounting body according to the present invention includes a plurality of printed wiring substrates each having a wiring pattern and a via formed on a resin substrate, and includes a first electronic component, and a second electronic component is surface-mounted. A component built-in board mounting body in which the component built-in board is mounted on a mounting surface of the mounting board, wherein the component built-in board has at least a part of the plurality of printed wiring bases and thermal wiring on the wiring pattern. The vias include thermal vias and are mounted on the mounting substrate via first bumps formed on one surface layer, and the second bumps are formed via second bumps formed on the other surface layer. The electronic component is surface-mounted, the electrode of the first electronic component is connected to the second bump via the via and the wiring pattern, and the surface opposite to the electrode formation surface is the thermal via and The first electronic component and the second electronic component are connected to the first bump via the thermal wiring, and the via, the wiring pattern, the thermal wiring, the thermal via, the first bump, and the It is thermally connected to the mounting substrate through a second bump.
本発明に係る部品内蔵基板実装体によれば、部品内蔵基板に内蔵された第1の電子部品の電極の形成面とは反対側の面が、サーマルビア、サーマル配線及び部品内蔵基板の一方の表層に形成された第1バンプを介して実装基板に接続され、第1の電子部品の電極が、ビア、配線パターン及び部品内蔵基板の他方の表層に形成された第2バンプを介して表面実装された第2の電子部品と接続されている。このため、内蔵された第1の電子部品の熱がサーマルビア、サーマル配線及び第1バンプを放熱経路として伝わって、効率よく確実に実装基板に放熱される。また、表面実装された第2の電子部品の熱が主に第2バンプ、配線パターン、ビア、第1の電子部品、サーマルビア、サーマル配線及び第1バンプを放熱経路として伝わって、同じく効率よく確実に実装基板に放熱される。これにより、第2の電子部品の放熱経路を第1の電子部品の周囲に迂回させて形成する必要がなく放熱経路の短縮化を図ることができると共に、配線設計の自由度を向上させることができる。なお、実装基板は各電子部品や部品内蔵基板と比べると十分に面積が広いので、放熱媒体としては放熱基板よりも良好であり、従来のような放熱基板を設ける必要がない。従って、小型化が可能であると共に電子部品のレイアウトの自由度を高めつつ、内蔵された第1の電子部品及び表面実装された第2の電子部品の放熱特性の向上を図ることができる。 According to the component built-in board mounting body according to the present invention, the surface opposite to the electrode formation surface of the first electronic component built in the component built-in substrate is one of the thermal via, the thermal wiring, and the component built-in substrate. The first electronic component electrode is connected to the mounting substrate via the first bump formed on the surface layer, and the surface mounting is performed via the via, the wiring pattern, and the second bump formed on the other surface layer of the component built-in substrate. Connected to the second electronic component. For this reason, the heat of the built-in first electronic component is transmitted through the thermal via, the thermal wiring, and the first bump as a heat dissipation path, and is efficiently and reliably radiated to the mounting substrate. In addition, the heat of the second electronic component mounted on the surface is mainly transmitted through the second bump, the wiring pattern, the via, the first electronic component, the thermal via, the thermal wiring, and the first bump as a heat dissipation path, so that it is also efficient. Heat is reliably radiated to the mounting board. As a result, it is not necessary to form the heat dissipation path of the second electronic component around the first electronic component, so that the heat dissipation path can be shortened and the degree of freedom in wiring design can be improved. it can. Since the mounting substrate has a sufficiently large area compared to each electronic component and component-embedded substrate, the heat dissipation medium is better than the heat dissipation substrate, and there is no need to provide a conventional heat dissipation substrate. Therefore, it is possible to improve the heat dissipation characteristics of the built-in first electronic component and the surface-mounted second electronic component while reducing the size and increasing the flexibility of the layout of the electronic component.
本発明に係る部品内蔵基板実装体の製造方法は、樹脂基材に配線パターン及びビアが形成されたプリント配線基材を複数積層すると共に第1の電子部品を内蔵し、第2の電子部品を表面実装してなる部品内蔵基板を、実装基板の実装面上に実装した部品内蔵基板実装体の製造方法であって、複数の樹脂基材にサーマル配線を含む前記配線パターン及びサーマルビアを含む前記ビアを形成すると共に、前記複数の樹脂基材のうちの少なくとも一つに前記第1の電子部品を内蔵する開口部を形成して複数のプリント配線基材を形成する工程と、前記開口部に内蔵される前記第1の電子部品の電極が前記ビアを介して前記配線パターンと接続され、前記電極の形成面と反対側の面が前記サーマルビアを介して前記サーマル配線と接続されるように前記複数のプリント配線基材を熱圧着して一括積層し前記部品内蔵基板を形成する工程と、前記部品内蔵基板の一方の表層に前記電極の形成面と反対側の面側の前記サーマル配線と接続される第1バンプを形成すると共に、他方の表層に前記電極側の前記配線パターンと接続される第2バンプを形成する工程と、前記第2バンプを介して前記第2の電子部品を前記部品内蔵基板に実装すると共に、前記第1バンプを介して前記部品内蔵基板を前記実装基板の実装面上に実装する工程とを備えたことを特徴とする。 The method for manufacturing a component-embedded board mounting body according to the present invention includes stacking a plurality of printed wiring substrates each having a wiring pattern and a via formed on a resin substrate, incorporating the first electronic component, and incorporating the second electronic component. A method of manufacturing a component built-in board mounting body in which a component built-in board formed by surface mounting is mounted on a mounting surface of a mounting board, the wiring pattern including thermal wiring on a plurality of resin base materials and the thermal via Forming a via and forming an opening containing the first electronic component in at least one of the plurality of resin substrates to form a plurality of printed wiring substrates; and The electrode of the built-in first electronic component is connected to the wiring pattern through the via, and the surface opposite to the electrode formation surface is connected to the thermal wiring through the thermal via. Previous A step of thermo-compressing a plurality of printed wiring substrates to form a component-embedded substrate, and connecting the thermal wiring on one surface layer of the component-embedded substrate to the surface opposite to the surface on which the electrodes are formed; Forming a first bump to be formed, forming a second bump connected to the wiring pattern on the electrode side on the other surface layer, and connecting the second electronic component to the component via the second bump And mounting the component-embedded substrate on the mounting surface of the mounting substrate via the first bump.
本発明に係る部品内蔵基板実装体の製造方法によれば、部品内蔵基板に内蔵された第1の電子部品の電極の形成面とは反対側の面が、サーマルビアを介してサーマル配線及び第1バンプに接続され、第1の電子部品の電極が、ビアを介して配線パターン及び第2バンプに接続され、部品内蔵基板に表面実装された第2の電子部品が第2バンプに接続された上で、第1バンプを介して部品内蔵基板を実装基板に実装するので、上記と同様の作用効果を奏することができる。 According to the manufacturing method of the component built-in board mounting body according to the present invention, the surface opposite to the electrode formation surface of the first electronic component built in the component built-in substrate is connected to the thermal wiring and the second via the thermal via. Connected to one bump, the electrode of the first electronic component was connected to the wiring pattern and the second bump via the via, and the second electronic component surface-mounted on the component-embedded substrate was connected to the second bump Since the component-embedded substrate is mounted on the mounting substrate via the first bumps, the same effects as described above can be obtained.
本発明に係る部品内蔵基板は、樹脂基材に配線パターン及びビアが形成されたプリント配線基材を複数積層すると共に第1の電子部品を内蔵し、第2の電子部品を表面実装してなる部品内蔵基板であって、前記複数のプリント配線基材の少なくとも一部が、前記配線パターンにサーマル配線を含み、前記ビアにサーマルビアを含み、一方の表層に形成された第1バンプを介して前記実装基板に実装されると共に、他方の表層に形成された第2バンプを介して前記第2の電子部品が表面実装され、前記第1の電子部品の電極が前記ビア及び前記配線パターンを介して前記第2バンプに接続されると共に、前記電極の形成面と反対側の面が前記サーマルビア及び前記サーマル配線を介して前記第1バンプに接続されていることを特徴とする。 The component-embedded substrate according to the present invention is formed by laminating a plurality of printed wiring substrates in which a wiring pattern and vias are formed on a resin substrate, incorporating a first electronic component, and surface-mounting a second electronic component. The component-embedded substrate, wherein at least a part of the plurality of printed wiring substrates includes a thermal wiring in the wiring pattern, a thermal via in the via, and a first bump formed on one surface layer The second electronic component is mounted on the surface via the second bump formed on the other surface layer, and the electrode of the first electronic component is connected to the via and the wiring pattern. And a surface opposite to the electrode forming surface is connected to the first bump via the thermal via and the thermal wiring.
本発明に係る部品内蔵基板によれば、内蔵された第1の電子部品の電極の形成面と反対側の面が、サーマルビア及びサーマル配線を介して一方の表層の第1バンプに接続され、第1の電子部品の電極が、ビア及び配線パターンを介して他方の表層の第2の電子部品が表面実装された第2バンプに接続されており、第1バンプを介して実装基板に熱的に接続されることにより、内蔵された第1の電子部品及び表面実装された第2の電子部品の放熱特性の向上を図ることができる。 According to the component-embedded substrate according to the present invention, the surface opposite to the electrode formation surface of the built-in first electronic component is connected to the first bump on one surface layer via the thermal via and the thermal wiring, The electrode of the first electronic component is connected to the second bump on which the second electronic component on the other surface layer is surface-mounted via the via and the wiring pattern, and is thermally applied to the mounting substrate via the first bump. As a result, the heat dissipation characteristics of the built-in first electronic component and the surface-mounted second electronic component can be improved.
本発明によれば、小型化が可能であると共に内蔵される電子部品のレイアウトの自由度を高めつつ、内蔵された電子部品及び表面実装された電子部品の放熱特性の向上を図ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while improving the freedom degree of the layout of the electronic component incorporated while being miniaturizable, the improvement of the thermal radiation characteristic of the electronic component incorporated and the surface mounted electronic component can be aimed at.
以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係る部品内蔵基板実装体及びその製造方法並びに部品内蔵基板を詳細に説明する。 Hereinafter, a component built-in board mounting body, a method for manufacturing the same, and a component built-in board according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る部品内蔵基板実装体の構造を示す断面図である。図1に示すように、本実施形態に係る部品内蔵基板実装体100は、部品内蔵基板1と、この部品内蔵基板1が実装面2a上に実装された実装基板2とからなる。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a component built-in board mounting body according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a component built-in
部品内蔵基板1は、第1プリント配線基材10と、第2プリント配線基材20と、第3プリント配線基材30と、第4プリント配線基材40とを熱圧着により一括積層した構造を備えている。また、部品内蔵基板1は、第2プリント配線基材20の第2樹脂基材21に形成された開口部29内に、第1及び第3プリント配線基材10,30に挟まれた状態で内蔵された第1の電子部品90を備えている。
The component-embedded
更に、部品内蔵基板1は、第1プリント配線基材10の実装面2a側に形成された第1バンプ49を備えると共に、第4プリント配線基材40の表面側に形成された第2バンプ97を備え、この第2バンプ97を介して第2の電子部品98が表面実装された構造を備えている。
Further, the component-embedded
第1〜第4プリント配線基材10〜40は、それぞれ第1〜第4樹脂基材11,21,31,41と、これら第1〜第4樹脂基材の少なくとも片面に形成された信号用配線12,22,32,42と、例えば第1樹脂基材11の少なくとも片面に形成されたサーマル配線13とを備える。なお、上記信号用配線12,22,32,42は、サーマル配線としても機能する。
The first to fourth printed
また、第1〜第4プリント配線基材10〜40は、それぞれ第1〜第4樹脂基材11〜41に形成されたビアホール内に充填形成された信号用ビア15,25,35,45を備える。なお、第1プリント配線基材10は、同様にビアホール内に充填形成されたサーマルビア14を備える。
In addition, the first to fourth printed
これら第1〜第4プリント配線基材10〜40は、例えば片面銅張積層板(片面CCL)や両面銅張積層板(両面CCL)などを用いて構成される。本実施形態においては、第2プリント配線基材20が両面CCLに基づき形成され、それ以外の第1、第3及び第4プリント配線基材10,30,40が片面CCLに基づき形成されている。
These 1st-4th printed wiring base materials 10-40 are comprised using a single-sided copper clad laminated board (single-sided CCL), a double-sided copper clad laminated board (double-sided CCL), etc., for example. In this embodiment, the 2nd printed
従って、第2プリント配線基材20の信号用配線22は第2樹脂基材21の両面に形成され、信号用ビア25はこれら両面の信号用配線22を層間接続している。この場合、信号用ビア25は、例えばスルーホールにめっきを施した構造からなるもので構成されている。
Accordingly, the
第1〜第4樹脂基材11〜41は、それぞれ例えば厚さ25μm程度の樹脂フィルムにより構成されている。樹脂フィルムとしては、例えば熱可塑性のポリイミド、ポリオレフィン、液晶ポリマー等からなる樹脂フィルムや、熱硬化性のエポキシ樹脂からなる樹脂フィルムなどを用いることができる。 The 1st-4th resin base materials 11-41 are each comprised by the resin film about 25 micrometers thick, for example. As the resin film, for example, a resin film made of thermoplastic polyimide, polyolefin, liquid crystal polymer, or the like, a resin film made of a thermosetting epoxy resin, or the like can be used.
第1及び第2の電子部品90,98は、例えばICチップ等の半導体部品や受動部品などであり、図1における第1及び第2の電子部品90,98は、再配線を施したWLP(Wafer Level Package)を示している。第1及び第2の電子部品90,98のそれぞれの電極形成面91b,99bには、複数の再配線電極91,99が形成されている。
The first and second
信号用配線12,22,32,42及びサーマル配線13は、銅箔などの導電材をパターン形成してなる。信号用ビア15,35,45及びサーマルビア14は、ビアホール内にそれぞれ充填された導電ペーストからなり、信号用ビア25は、上述したようにめっきにより形成される。信号用配線及び信号用ビアは、一部を除いて第1の電子部品90の外周側に配置されるように形成され、サーマル配線及びサーマルビアは、第1の電子部品90の電極形成面91bとは反対側の裏面91a側に配置されるように形成される。
The signal wirings 12, 22, 32, and the
導電ペーストは、例えばニッケル、金、銀、亜鉛、アルミニウム、鉄、タングステン等から選択される少なくとも1種類の低電気抵抗の金属粒子と、ビスマス、インジウム、鉛等から選択される少なくとも1種類の低融点の金属粒子とを含む。そして、導電ペーストは、これらの金属粒子に錫を成分として含有させ、エポキシ、アクリル、ウレタン等を主成分とするバインダ成分を混合したペーストからなる。 The conductive paste is, for example, at least one kind of low electrical resistance metal particles selected from nickel, gold, silver, zinc, aluminum, iron, tungsten, etc., and at least one kind selected from bismuth, indium, lead, etc. Metal particles having a melting point. The conductive paste is made of a paste in which tin is contained as a component in these metal particles and a binder component mainly composed of epoxy, acrylic, urethane or the like is mixed.
このように構成された導電ペーストは、含有された錫と低融点の金属が200℃以下で溶融し合金を形成することができ、特に銅や銀等とは金属間化合物を形成することができる特性を備える。なお、導電ペーストは、例えば粒子径がナノレベルの金、銀、銅、ニッケル等のフィラーが、上記のようなバインダ成分に混合されたナノペーストで構成することもできる。 In the conductive paste thus configured, the contained tin and the low melting point metal can be melted at 200 ° C. or less to form an alloy, and particularly an intermetallic compound can be formed with copper, silver, or the like. With characteristics. Note that the conductive paste can also be formed of a nanopaste in which fillers such as gold, silver, copper, and nickel having a nanometer particle size are mixed with the binder component as described above.
その他、導電ペーストは、上記ニッケル等の金属粒子が、上記のようなバインダ成分に混合されたペーストで構成することもできる。この場合、導電ペーストは、金属粒子同士が接触することで電気的接続が行われる特性となる。導電ペーストのビアホールへの充填方法としては、例えば印刷工法、スピン塗布工法、スプレー塗布工法、ディスペンス工法、ラミネート工法、及びこれらを併用した工法等を用いることができる。 In addition, the conductive paste can also be composed of a paste in which metal particles such as nickel are mixed with the binder component as described above. In this case, the conductive paste has a characteristic that electrical connection is made when metal particles come into contact with each other. As a method for filling the via holes with the conductive paste, for example, a printing method, a spin coating method, a spray coating method, a dispensing method, a laminating method, a method using these in combination, or the like can be used.
第1及び第2バンプ49,97は、半田等からなり、第1バンプ49は第1プリント配線基材10の第1樹脂基材11の実装面2a側に形成された信号用配線12及びサーマル配線13上のソルダーレジスト48が被覆していない部分に形成されている。第2バンプ97は、同様に第4プリント配線基材の信号用配線42上のソルダーレジスト48が被覆していない部分に形成されている。
The first and
第2の電子部品98は、この第2バンプ97を介して再配線電極99が信号用配線42に接続され、電極形成面99bとソルダーレジスト48との間に充填形成されたアンダーフィル96を介して部品内蔵基板1に表面実装されている。また、部品内蔵基板1は、第1バンプ49を介して実装基板2の実装面2a上に実装されている。
In the second
なお、第1〜第4プリント配線基材10〜40は、接着層9を介して積層されている。接着層9は、例えばエポキシ系やアクリル系接着剤など、揮発成分が含まれた有機系接着剤等からなる。
In addition, the 1st-4th printed wiring base materials 10-40 are laminated | stacked through the
このように構成された部品内蔵基板実装体100では、部品内蔵基板1に内蔵された第1の電子部品90の熱及び部品内蔵基板1に表面実装された第2の電子部品98の熱は、それぞれ次のような放熱経路を辿って実装基板2に伝えられる。まず、第1の電子部品90については、主に熱が裏面91aから、この裏面91aに接続された第1プリント配線基材10のサーマルビア14に伝わる。
In the component built-in
サーマルビア14に伝わった熱は、第1プリント配線基材10のサーマル配線13を介して第1バンプ49に伝わり、この第1バンプ49に伝わった熱は、第1バンプ49を介して部品内蔵基板1よりも面積の大きな実装基板2に伝わって、実装基板2から放熱される。
The heat transferred to the thermal via 14 is transferred to the
これと同時に、第1の電子部品90の熱は、再配線電極91から、この再配線電極91に接続された第3プリント配線基材30信号用ビア35に伝わる。信号用ビア35に伝わった熱は、第3プリント配線基材30の信号用配線32から、第4プリント配線基材40の信号用ビア45に伝わり、更に信号用配線42に伝わる。
At the same time, the heat of the first
そして、信号用配線42に伝わった熱は、第1の電子部品90の外周側に形成された信号用ビア45を伝わって、第3プリント配線基材30の信号用配線32及び信号用ビア35を介し、第2プリント配線基材20の信号用配線22及び信号用ビア25に伝わる。その後、第1プリント配線基材10の信号用ビア15を通って信号用配線12に伝わり、第1バンプ49から実装基板2に伝えられ、放熱される。
Then, the heat transmitted to the
次に、第2の電子部品98については、例えば裏面99a等から外気に放熱される以外の熱が電極形成面99b側の再配線電極99から、この再配線電極99に接続された第2バンプ97に伝わって、第4プリント配線基材40の信号用配線42に伝わる。この信号用配線42に伝わった熱は、例えば上記のように第1の電子部品90の外周側に形成された各プリント配線基材の信号用配線42,32,22,12及び信号用ビア45,35,25,15を介して第1バンプ49から実装基板2に伝えられて放熱される。
Next, for the second
これと同時に、第2の電子部品98の熱は、主に第1の電子部品90との間に配置された信号用配線42,32及び信号用ビア45,35を伝わって第1の電子部品90に伝わる。そして、第1の電子部品90を介し、サーマルビア14及びサーマル配線13に伝わって、第1バンプ49から実装基板2に伝えられ、放熱される。
At the same time, the heat of the second
このような構造により、部品内蔵基板1に内蔵された第1の電子部品90で発生した熱の殆ど、及び表面実装された第2の電子部品98で発生した熱の一部が、従来のような放熱基板が不要な構造の部品内蔵基板1から実装基板2に伝わって放熱されることとなる。これにより、第2の電子部品98の放熱経路を第1の電子部品90の周囲に迂回させて形成する必要がなく、放熱経路の短縮化を図ることができる。
With such a structure, most of the heat generated in the first
また、上記のように放熱経路に制限が少ないため配線設計の自由度を向上させることができる。このため、部品内蔵基板実装体100の小型化が可能であると共に、第1の電子部品90のレイアウト自由度を高めることができ、部品内蔵基板1に内蔵された第1の電子部品90及び表面実装された第2の電子部品98の放熱特性の向上を図ることができる。
Moreover, since there are few restrictions on a heat radiation path as mentioned above, the freedom degree of wiring design can be improved. Therefore, it is possible to reduce the size of the component built-in
また、第1及び第2の電子部品90,98間の信号経路を短く構成して信号伝送特性(例えば、信号伝送速度)を向上させることができると共に、電子部品の内蔵や表面実装による配置効率を放熱特性を低下させることなく高めることができる。
In addition, the signal path between the first and second
次に、本実施形態に係る部品内蔵基板実装体100の製造方法について説明する。
図2は、部品内蔵基板実装体の製造工程を示すフローチャートである。図3は、部品内蔵基板実装体を製造工程毎に示す断面図である。まず、例えば一方の面に導体層が形成された、片面CCL等の樹脂基材を複数準備し(ステップS100)、各樹脂基材にエッチング等を行って、それぞれに信号用配線やサーマル配線等の配線パターンを形成する(ステップS102)。
Next, a method for manufacturing the component built-in
FIG. 2 is a flowchart showing a manufacturing process of the component built-in board mounting body. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the component built-in board mounting body for each manufacturing process. First, for example, a plurality of resin base materials such as a single-sided CCL having a conductor layer formed on one surface are prepared (step S100), and each resin base material is etched to provide signal wiring, thermal wiring, etc., respectively. The wiring pattern is formed (step S102).
次に、樹脂基材に接着剤を貼り付けるなどして接着層を形成し(ステップS104)、レーザ加工機等によってビアホールを形成する(ステップS106)。そして、ビアホールに導電ペーストを充填して信号用ビアやサーマルビアを形成する(ステップS108)。ここまでの処理で、図3(a)に示すような第1プリント配線基材10や、図3(c)に示すような第3プリント配線基材30、或いは第4プリント配線基材40等の、配線パターン及びビアを有する基本的なプリント配線基材を複数作製する。なお、図3(a),(c)においては、図1に示したものと上下位置を逆さにして図示している。
Next, an adhesive layer is formed by sticking an adhesive on the resin base material (step S104), and a via hole is formed by a laser processing machine or the like (step S106). Then, via holes are filled with a conductive paste to form signal vias and thermal vias (step S108). By the processing so far, the first printed
一方、図3(b)に示すような第2プリント配線基材20は、例えば両面CCL等の第2樹脂基材21に、一方の信号用配線22(詳細には信号用配線22に接続するランド部)を貫通させないように他方の信号用配線23(詳細には信号用配線22に接続するランド部)側から貫通孔を形成し、貫通孔内にめっき処理を施して信号用ビア25を形成した後、開口部29を形成する(ステップS110)。こうして、第1〜第4プリント配線基材10〜40が準備される。
On the other hand, a second printed
そして、第1の電子部品90の再配線電極91を、第3プリント配線基材30の信号用ビア35に、例えば電子部品用実装機を用いて位置合わせして、第3プリント配線基材30の接着層9及び信号用ビア35の導電ペーストの硬化温度以下の温度で加熱することによって、第1の電子部品90を仮留め接着する(ステップS112)。
Then, the
その後、第1〜第4プリント配線基材10〜40を、それぞれ位置合わせして例えば加熱温度200℃以下の温度で熱圧着する(ステップS114)ことにより一括積層し、部品内蔵基板1を作製する。そして、図3(d)に示すように、部品内蔵基板1における第1プリント配線基材10の信号用配線12及びサーマル配線13側の第1樹脂基材11上、及び第4プリント配線基材40の信号用配線42側の第4樹脂基材41上に、それぞれソルダーレジスト48をパターン形成する(ステップS116)。
Thereafter, the first to fourth printed
そして、ソルダーレジスト48がない部分の各配線12,13,42上に、半田等を充填して第1バンプ49及び第2バンプ97をそれぞれ形成した上で(ステップS118)、例えば部品内蔵基板1を実装基板2に実装する(ステップS120)。部品内蔵基板1を実装基板2に実装したら、図3(e)に示すように、第2の電子部品98を部品内蔵基板1に表面実装し(ステップS122)、アンダーフィル96を施して、図1に示すような部品内蔵基板実装体100を製造する。
Then, the
図4は、部品内蔵基板実装体の他の構造を示す断面図である。図4に示すように、第2の電子部品98の再配線電極99の電極形成面99b側に設けられたアンダーフィル96の代わりに、部品内蔵基板1の第4プリント配線基材40の第2の電子部品98の表面十層側の全体を、例えばモールド樹脂95で覆うようにして、実装基板2に実装し、部品内蔵基板実装体200を構成するようにしても良い。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another structure of the component built-in board mounting body. As shown in FIG. 4, instead of the
以下、実施例により本発明に係る部品内蔵基板実装体を具体的に説明する。
図5は、本発明の実施例に係る部品内蔵基板実装体と比較例の部品内蔵基板実装体との放熱特性の解析結果を示す図である。図5の縦軸はTj温度を示している。実施例及び比較例共に、上述したような4層構造の部品内蔵基板を実装基板に実装した部品内蔵基板実装体を用いた。
Hereinafter, the component built-in board mounting body according to the present invention will be described in detail by way of examples.
FIG. 5 is a diagram showing an analysis result of heat radiation characteristics of the component built-in board mounting body according to the example of the present invention and the component built-in board mounting body of the comparative example. The vertical axis in FIG. 5 indicates the Tj temperature. In both the examples and comparative examples, the component built-in board mounting body in which the component built-in board having the four-layer structure as described above was mounted on the mounting board was used.
比較例1は、電子部品の裏面側にサーマルビアを形成せず、電子部品の電極が実装基板側に配置された構造の部品内蔵基板を実装基板に実装した部品内蔵基板実装体である。実施例1は、部品内蔵基板実装体100と同様の構造とした。
Comparative Example 1 is a component built-in substrate mounting body in which a component built-in substrate having a structure in which an electrode of an electronic component is arranged on the mounting substrate side without mounting a thermal via on the back surface side of the electronic component is mounted on the mounting substrate. In Example 1, a structure similar to that of the component built-in
Tj温度の解析は、汎用ソフトウェア「ANSYS(登録商標)」を用い、解析の境界条件は次のようなものとした。すなわち、比較例1及び実施例1について、部品内蔵基板に内蔵された電子部品及び表面実装された電子部品それぞれに1ワット(W)の発熱量を与え、部品内蔵基板実装体の外気との接触面には外気の対流がない静止状態として、4.5W/m2kの熱伝達係数で雰囲気温度25℃の環境下にて解析を行った。 For the analysis of the Tj temperature, general-purpose software “ANSYS (registered trademark)” was used, and the boundary conditions of the analysis were as follows. That is, in Comparative Example 1 and Example 1, a heat generation amount of 1 watt (W) is given to each of the electronic component built in the component built-in substrate and the surface-mounted electronic component, and contact with the outside air of the component built-in substrate mounting body. The surface was analyzed in an environment where the ambient temperature was 25 ° C. with a heat transfer coefficient of 4.5 W / m 2 k in a static state where there was no convection of outside air.
図5に示すように、解析結果によれば、比較例1はTj温度が115℃近辺となったのに対し、実施例1ではTj温度は94℃程度となった。このことから、比較例1のようにサーマルビアがないものは部品内蔵基板実装体の放熱特性を向上させることはできないことが判明した。 As shown in FIG. 5, according to the analysis result, the Tj temperature was around 115 ° C. in Comparative Example 1, whereas the Tj temperature was about 94 ° C. in Example 1. From this, it was found that the heat dissipation characteristic of the component built-in board mounting body cannot be improved if there is no thermal via as in Comparative Example 1.
一方、実施例1のように、ビア、配線パターン、サーマルビアやサーマル配線を介して部品内蔵基板に内蔵された電子部品及び表面実装された電子部品の熱を実装基板にて放熱するタイプの部品内蔵基板実装体では、比較例1に比べて明らかに放熱特性が向上していることが判明した。特に、実施例1のように、発熱源と放熱体との実装方向の距離が近く、電子部品同士の配線距離が短い構造であれば、放熱特性を更に向上させることができる結果となった。 On the other hand, as in the first embodiment, electronic components built into the component-embedded substrate and via-mounting heat are radiated from the mounting substrate via vias, wiring patterns, thermal vias and thermal wiring. It was found that the heat dissipation characteristics were clearly improved in the built-in substrate mounting body as compared with Comparative Example 1. In particular, as in Example 1, if the structure in which the distance between the heat generation source and the heat dissipator is short and the wiring distance between the electronic components is short, the heat dissipation characteristics can be further improved.
1 部品内蔵基板
2 実装基板
2a 実装面
9 接着層
10 第1プリント配線基材
11 第1樹脂基材
12 信号用配線
13 サーマル配線
14 サーマルビア
15 信号用ビア
20 第2プリント配線基材
29 開口部
30 第3プリント配線基材
40 第4プリント配線基材
48 ソルダーレジスト
49 第1バンプ
90 第1の電子部品
91a 裏面
97 第2バンプ
98 第2の電子部品
100,200 部品内蔵基板実装体
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記部品内蔵基板は、前記複数のプリント配線基材の少なくとも一部が、前記配線パターンにサーマル配線を含み、前記ビアにサーマルビアを含み、
一方の表層に形成された第1バンプを介して前記実装基板に実装されると共に、他方の表層に形成された第2バンプを介して前記第2の電子部品が表面実装され、
前記第1の電子部品の電極が前記ビア及び前記配線パターンを介して前記第2バンプに接続されると共に、前記電極の形成面と反対側の面が前記サーマルビア及び前記サーマル配線を介して前記第1バンプに接続され、
前記第1の電子部品及び前記第2の電子部品が、前記ビア、前記配線パターン、前記サーマル配線、前記サーマルビア、前記第1バンプ及び前記第2バンプを介して前記実装基板に熱的に接続されている
ことを特徴とする部品内蔵基板実装体。 Mounting a printed circuit board having a wiring pattern and vias formed on a resin substrate, mounting a first electronic component and mounting a second electronic component on the surface of the mounting substrate A component built-in board mounting body mounted on a surface,
In the component-embedded substrate, at least a part of the plurality of printed wiring substrates includes a thermal wiring in the wiring pattern, and includes a thermal via in the via,
The first electronic component is mounted on the mounting substrate via the first bump formed on one surface layer, and the second electronic component is surface-mounted via the second bump formed on the other surface layer,
The electrode of the first electronic component is connected to the second bump via the via and the wiring pattern, and the surface opposite to the electrode forming surface is connected to the second via the thermal via and the thermal wiring. Connected to the first bump,
The first electronic component and the second electronic component are thermally connected to the mounting substrate through the via, the wiring pattern, the thermal wiring, the thermal via, the first bump, and the second bump. A component built-in board mounting body characterized by being made.
複数の樹脂基材にサーマル配線を含む前記配線パターン及びサーマルビアを含む前記ビアを形成すると共に、前記複数の樹脂基材のうちの少なくとも一つに前記第1の電子部品を内蔵する開口部を形成して複数のプリント配線基材を形成する工程と、
前記開口部に内蔵される前記第1の電子部品の電極が前記ビアを介して前記配線パターンと接続され、前記電極の形成面と反対側の面が前記サーマルビアを介して前記サーマル配線と接続されるように前記複数のプリント配線基材を熱圧着して一括積層し前記部品内蔵基板を形成する工程と、
前記部品内蔵基板の一方の表層に前記電極の形成面と反対側の面側の前記サーマル配線と接続される第1バンプを形成すると共に、他方の表層に前記電極側の前記配線パターンと接続される第2バンプを形成する工程と、
前記第2バンプを介して前記第2の電子部品を前記部品内蔵基板に実装すると共に、前記第1バンプを介して前記部品内蔵基板を前記実装基板の実装面上に実装する工程とを備えた
ことを特徴とする部品内蔵基板実装体の製造方法。 Mounting a printed circuit board having a wiring pattern and vias formed on a resin substrate, mounting a first electronic component and mounting a second electronic component on the surface of the mounting substrate A method of manufacturing a component-embedded board mounting body mounted on a surface,
The wiring pattern including thermal wiring and the via including thermal via are formed in a plurality of resin base materials, and an opening for incorporating the first electronic component in at least one of the plurality of resin base materials is provided. Forming and forming a plurality of printed wiring substrates; and
The electrode of the first electronic component built in the opening is connected to the wiring pattern through the via, and the surface opposite to the electrode formation surface is connected to the thermal wiring through the thermal via. Forming the component-embedded substrate by thermally laminating and laminating the plurality of printed wiring substrates as described above,
Formed on one surface layer of the component-embedded substrate is a first bump connected to the thermal wiring on the surface opposite to the electrode formation surface, and connected to the wiring pattern on the electrode side on the other surface layer. Forming a second bump,
Mounting the second electronic component on the component-embedded substrate via the second bump, and mounting the component-embedded substrate on the mounting surface of the mounting substrate via the first bump. A method of manufacturing a component-embedded board mounting body, wherein:
前記複数のプリント配線基材の少なくとも一部が、前記配線パターンにサーマル配線を含み、前記ビアにサーマルビアを含み、
一方の表層に形成された第1バンプを介して前記実装基板に実装されると共に、他方の表層に形成された第2バンプを介して前記第2の電子部品が表面実装され、
前記第1の電子部品の電極が前記ビア及び前記配線パターンを介して前記第2バンプに接続されると共に、前記電極の形成面と反対側の面が前記サーマルビア及び前記サーマル配線を介して前記第1バンプに接続されている
ことを特徴とする部品内蔵基板。 A component-embedded substrate in which a plurality of printed wiring substrates each having a wiring pattern and vias formed on a resin substrate are stacked and a first electronic component is embedded, and a second electronic component is surface-mounted,
At least some of the plurality of printed wiring substrates include thermal wiring in the wiring pattern, and include thermal vias in the vias,
The first electronic component is mounted on the mounting substrate via the first bump formed on one surface layer, and the second electronic component is surface-mounted via the second bump formed on the other surface layer,
The electrode of the first electronic component is connected to the second bump via the via and the wiring pattern, and the surface opposite to the electrode forming surface is connected to the second via the thermal via and the thermal wiring. A component-embedded board connected to the first bump.
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140204 |
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A02 | Decision of refusal |
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