JP2014216580A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子を安定的に稼働させることが可能な配線基板を提供することを課題とする。
【解決手段】絶縁層１ａに形成された電子部品収容穴５内に、上面視で長方形の電子部品Ｄが、その下面に接着樹脂Ｒを被着させた状態で収容されてなる配線基板Ａであって、電子部品収容穴５は、電子部品Ｄの長辺の中央部に対向する側面に、上面視で電子部品収容穴５の外側に膨出する膨出部Ｅを備え、膨出部Ｅに接着樹脂Ｒの一部が押し出されて収容されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁層に設けられた電子部品収容穴内に電子部品が収容されて成る電子部品内蔵型の配線基板およびその製造方法に関するものである。

図６に、従来の配線基板Ｂを示す。従来の配線基板Ｂは、図６（ａ）に示すように、絶縁基板２１と、配線導体２３と、絶縁基板２１上および配線導体２３上に形成されたソルダーレジスト層２４と、絶縁基板２１中に収容された電子部品Ｄとを具備する。

絶縁基板２１は、第１絶縁層２１ａと、その上下面に積層された第２絶縁層２１ｂとを備えている。第１絶縁層２１ａには、有底の電子部品収容穴２５が形成されている。そして、電子部品収容穴２５内に、電子部品Ｄが、その下面に接着樹脂Ｒを被着させた状態で収容されている。
また、第１絶縁層２１ａには、スルーホール２６が形成されている。そして、第１絶縁層２１ａの上下面およびスルーホール２６内に配線導体２３が被着されており、第１絶縁層２１ａ上下の配線導体２３同士がスルーホール２６を介して電気的に接続される。
第２絶縁層２１ｂには、複数のビアホール２２が形成されている。第２絶縁層２１ｂの表面およびビアホール２２内にも配線導体２３が被着されている。第２絶縁層２１ｂ表面の配線導体２３の一部は、第１絶縁層２１ａ上下面の配線導体２３にビアホール２２を介して電気的に接続されている。また、第２絶縁層２１ｂ表面の配線導体２３の別の一部は、電子部品Ｄの電極Ｔにビアホール２２を介して電気的に接続されている。
電子部品Ｄとしては、例えば半導体素子Ｓへの電力の供給を安定化させるチップコンデンサー等が挙げられる。

さらに上面側の絶縁層２１ｂの上面に形成された配線導体２３の一部は、ソルダーレジスト層２４に形成された開口部２４ａに露出して、半導体素子接続パッド２７を形成している。そして、この半導体素子接続パッド２７に、半導体素子Ｓの電極を半田バンプを介して接続することにより、配線基板Ｂの上面に半導体素子Ｓが搭載される。
また、下面側の絶縁層２１ｂの下面に形成された配線導体２３の一部は、ソルダーレジスト層２４に形成された開口部２４ｂに露出して、外部の電気回路基板と接続するための外部接続パッド２８を形成している。そして、外部接続パッド２８と電気回路基板の電極とを接続することにより、半導体素子Ｓが外部の電気回路基板に電気的に接続され、半導体素子Ｓと外部の電気回路基板との間で配線導体２３および電子部品Ｄを介して信号を伝送することにより半導体素子Ｓが稼働する。

ところで、電子部品Ｄは、図６（ｂ）に示すように、平面視で長方形をしている。これに対応して、電子部品収容穴２５も平面視で電子部品Ｄよりも若干大きな長方形をしており、電子部品Ｄの厚みよりも大きな深さを有している。そして、電子部品収容穴２５内で電子部品Ｄが大きくずれることなく所定の位置に配置できるように、電子部品Ｄと、電子部品収容穴２５の側面との間隙は非常に小さく形成されている。
なお、電子部品Ｄは例えば次のようにして電子部品収容穴２５内に収容される。まず、電子部品収容穴２５の底面の一部に、接着樹脂ペーストＲを被着させる。そして、電子部品Ｄを接着樹脂ペーストＲ上に載置するとともに、接着樹脂ペーストＲ上に押圧することで電子部品Ｄの下面と接着樹脂ペーストＲとを十分に密着させた後、接着樹脂ペーストＲを硬化させることで電子部品Ｄが電子部品収容穴２５内に収容される。

ところが、電子部品Ｄを接着樹脂ペーストＲ上に載置するときに、電子部品Ｄと接着樹脂ペーストＲとの間に気泡を噛み込む場合がある。しかし、電子部品Ｄと、電子部品収容穴２５の側面との間隙が非常に小さく形成されているために、電子部品Ｄを接着樹脂ペーストＲ上に押圧する際に、電子部品Ｄ下方の接着樹脂ペーストＲが電子部品Ｄの下方から間隙側に排出されにくい。このため、噛み込まれた気泡も接着樹脂ペーストＲとともに電子部品Ｄの下方に残留してしまう。このような気泡が存在すると、半導体素子Ｓ実装時や配線基板Ｂ稼働時の熱履歴により、気泡を起点にしてクラックが発生し、例えば電子部品Ｄの電極Ｔとビア内の配線導体２３との接合不良が生じてしまうおそれがある。その結果、半導体素子Ｓを安定的に稼働させることができなくなるという問題がある。

特開２００７−２７５２７号公報

本発明は、電子部品の下方に気泡が存在しないように配線基板に電子部品を搭載することを可能にする。これにより、半導体素子を安定的に稼働させることが可能な配線基板を提供することを課題とする。

本発明の配線基板は、絶縁層に形成された電子部品収容穴内に、上面視で長方形の電子部品が、その下面に接着樹脂を被着させた状態で収容されてなる配線基板であって、電子部品収容穴は、電子部品の長辺の中央部に対向する側面に、上面視で電子部品収容穴の外側に膨出する膨出部を備え、膨出部に接着樹脂の一部が押し出されて収容されていることを特徴とするものである。

本発明の配線基板の製造方法は、底面が塞がれた状態の電子部品収容穴を有する絶縁層を準備する第１の工程と、電子部品収容穴の底面に電子部品固定用の接着樹脂ペーストを供給する第２の工程と、電子部品収容穴内に、上面視で長方形の電子部品を収容するとともに電子部品を接着樹脂ペースト上に押圧する第３の工程と、を含む配線基板の製造方法であって、電子部品収容穴は、電子部品の長辺の中央部に対向する側面に上面視で電子部品収容穴の外側に膨出する膨出部を備え、第３の工程において接着樹脂ペーストの一部を膨出部に押し出して収容することを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、電子部品収容穴は、上面視で長方形の電子部品の長辺の中央部に対向する側面に、上面視で電子部品収容穴の外側に膨出する膨出部を備えている。そして、電子部品が、その下面に接着樹脂を被着させるとともに接着樹脂の一部を膨出部に押し出した状態で収容されている。このように、接着樹脂の一部が膨出部に押し出されているので、電子部品の下方に噛み込まれている気泡は、接着樹脂の一部とともに膨出部に押し出される。これにより、電子部品の下方に気泡が存在しないように配線基板に電子部品を搭載することができるため、気泡を起点にしたクラックの発生を抑制して、半導体素子を安定的に稼働させることが可能な配線基板を提供することができる。

本発明の配線基板の製造方法によれば、電子部品収容穴は、上面視で長方形の電子部品の長辺の中央部に対向する側面に、上面視で電子部品収容穴の外側に膨出する膨出部が形成される。そして、電子部品収容穴の底面に電子部品固定用の接着樹脂ペーストを供給した後に、電子部品を接着樹脂ペースト上に押圧することで、接着樹脂ペーストの一部を膨出部に押し出して収容する。このとき、電子部品の下方に噛み込まれている気泡は、接着樹脂ペーストの一部とともに膨出部に押し出される。これにより、電子部品の下方に気泡が存在しないように配線基板に電子部品を搭載することができるため、気泡を起点にしたクラックの発生を抑制して、半導体素子を安定的に稼働させることが可能な配線基板を提供することができる。

図１（ａ）および（ｂ）は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す概略断面図および電子部品収容穴付近の上面図である。 図２（ａ）および（ｂ）は、本発明の配線基板の別の実施形態の一例を示す電子部品収容穴付近の上面図である。 図３（ａ）〜（ｆ）は、本発明の配線基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。 図４（ｇ）〜（ｈ）は、本発明の配線基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。 図５（ａ）〜（ｆ）は、本発明の配線基板の別の製造方法の一例を示す概略断面図である。 図６は従来の配線基板の一例を示す概略断面図および電子部品収容穴付近の上面図である。

次に、本発明の配線基板の実施形態の一例を、図１（ａ）および（ｂ）を基に詳細に説明する。

図１（ａ）は、本発明の実施形態の一例に係る配線基板Ａの断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す電子部品Ｄが収容されている付近の上面図である。
図１（ａ）に示すように、本例の配線基板Ａは、絶縁基板１と、配線導体３と、絶縁基板１上および配線導体３上に形成されたソルダーレジスト層４と、絶縁基板１の内部に収容された電子部品Ｄとを具備する。

絶縁基板１は、第１絶縁層１ａと、その上下面に積層された第２絶縁層１ｂとを備えている。第１絶縁層１ａには、電子部品収容穴５が形成されている。そして、電子部品収容穴５内に、電子部品Ｄが、その下面に接着樹脂Ｒを被着させた状態で収容されている。
また、第１絶縁層１ａには、スルーホール６が形成されている。そして、第１絶縁層１ａの上下面およびスルーホール６内に配線導体３が被着されており、第１絶縁層１ａ上下の配線導体３同士がスルーホール６を介して電気的に接続される。
第２絶縁層１ｂには、複数のビアホール２が形成されている。第２絶縁層１ｂの表面およびビアホール２内にも配線導体３が被着されている。第２絶縁層１ｂ表面の配線導体３の一部は、第１絶縁層１ａ上下面の配線導体３にビアホール２を介して電気的に接続されている。また、第２絶縁層１ｂ表面の配線導体３の別の一部は、電子部品Ｄの電極Ｔにビアホール２を介して電気的に接続されている。なお、電子部品Ｄの電極Ｔに接続する下面側のビアホール２は、第１絶縁層１ａの一部を貫通している。

第１および第２絶縁層１ａ、１ｂは、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた電気絶縁材料から成る。スルーホール６は、例えばドリル加工やレーザ加工、あるいはブラスト加工により形成される。また、
ビアホール２は、例えばレーザ加工やブラスト加工により形成される。
電子部品Ｄとしては、例えば半導体素子Ｓへの電力の供給を安定化させるチップコンデンサー等が挙げられる。

上面側の絶縁層１ｂの上面に形成された配線導体３の一部は、ソルダーレジスト層４に形成された開口部４ａに露出して、半導体素子接続パッド７を形成している。そして、この半導体素子接続パッド７に、半導体素子Ｓの電極を半田バンプを介して接続することにより、配線基板Ａの上面に半導体素子Ｓが搭載される。
また、下面側の絶縁層１ｂの下面に形成された配線導体３の一部は、ソルダーレジスト層４に形成された開口部４ｂに露出して、外部の電気回路基板と接続するための外部接続パッド８を形成している。そして、外部接続パッド８と電気回路基板の電極とを接続することにより、半導体素子Ｓが外部の電気回路基板に電気的に接続され、半導体素子Ｓと外部の電気回路基板との間で配線導体３および電子部品Ｄを介して信号を伝送することにより半導体素子Ｓが稼働する。

配線導体３は、周知のサブトラクティブ法やセミアディティブ法により、例えば銅箔や銅めっき等の良導電性材料から形成されている。

ソルダーレジスト層４は、絶縁基板１の上下面に被着されており、絶縁基板１や配線導体３を外部環境から保護している。

ソルダーレジスト層４は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する電気絶縁材料から成る樹脂ペーストまたはフィルムを絶縁基板１の上に塗布または貼着して熱硬化させることにより形成される。

ところで、本発明においては、電子部品収容穴５は、上面視で長方形の電子部品Ｄの長辺の中央部に対向する側面に、上面視で電子部品収容穴５の外側に膨出する膨出部Ｅを備えている。そして、電子部品Ｄが、その下面に接着樹脂Ｒを被着させるとともに接着樹脂Ｒの一部を膨出部Ｅに押し出した状態で収容されている。このように、接着樹脂Ｒの一部が膨出部Ｅに押し出されているので、電子部品Ｄの下方に噛み込まれている気泡は、接着樹脂Ｒの一部とともに膨出部Ｅに押し出される。このため、電子部品Ｄの下方に気泡が存在しないように配線基板Ａに電子部品Ｄを搭載することができる。これにより、気泡を起点にしたクラックの発生を抑制して、半導体素子Ｓを安定的に稼働させることが可能な配線基板Ａを提供することができる。

なお、本発明は上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施形態の一例では、図１（ｂ）に示したように、膨出部Ｅは三角形状であるが、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、四角形状の膨出部Ｅ１や半円形状の膨出部Ｅ２であってもよい。

次に、本発明の配線基板の製造方法の一例について、図３〜図５を基にして詳細に説明する。なお、図３〜図５において、図１を基に説明した配線基板Ａと同一の箇所には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
まず、図３（ａ）に示すように、表面およびスルーホール６内に配線導体３が形成された第１絶縁層１ａを準備する。
このような第１絶縁層１ａは、例えば次のように形成される。まず、ガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させてなる絶縁板の両面に１２〜１８μｍ程度の銅箔が被着された両面銅張り板を用意する。次にドリル加工やレーザ加工、あるいはブラスト加工によりφ５０〜３００μｍ程度のスルーホール６を複数形成する。次に、スルーホール６内に銅めっき層を被着させるとともに、周知のサブトラクティブ法により絶縁板上およびスルーホール６内に所定のパターンを有する配線導体３を形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、第１絶縁層１ａに電子部品収容穴５を形成する。このとき、上面視で長方形の電子部品Ｄの長辺の中央部に対向する側面に、上面視で電子部品収容穴５の外側に膨出する膨出部Ｅを形成しておく。
電子部品収容穴５は、例えばブラスト加工やルーター加工により形成される。

次に、図３（ｃ）に示すように、電子部品収容穴５の底面に電子部品固定用の接着樹脂ペーストＲを被着する。

次に、図３（ｄ）に示すように、電子部品Ｄを電子部品収容穴５に収容するとともに、電子部品Ｄを接着樹脂ペーストＲ上に押圧する。このとき、接着樹脂ペーストＲの一部が膨出部Ｅに押し出される。

次に、図３（ｅ）に示すように、接着樹脂ペーストＲを熱硬化した後に、第２絶縁層１ｂを電子部品Ｄが収容された第１絶縁層１ａの上下面に積層する。

次に、図３（ｆ）に示すように、上下の第２絶縁層１ｂ表面から電子部品Ｄおよび第１絶縁層１ａ上の配線導体３を露出するビアホール２を形成する。
ビアホール２は、例えばレーザ加工により形成される。

次に、図４（ｇ）に示すように、第２絶縁層１ｂ表面およびビアホール２内に配線導体３を被着させる。配線導体３は、例えば周知のサブトラクティブ法やセミアディティブ法により形成される。

次に、図４（ｈ）に示すように、第１開口部４ａおよび第２開口部４ｂを有するソルダーレジスト層４を形成する。
ソルダーレジスト層４は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する電気絶縁材料から成る樹脂ペーストまたはフィルムを第２絶縁層１ｂの上に塗布または貼着して熱硬化させることにより形成される。

ところで、本発明においては、電子部品収容穴５は、上面視で長方形の電子部品Ｄの長辺の中央部に対向する側面に、上面視で電子部品収容穴５の外側に膨出する膨出部Ｅが形成されている。そして、電子部品収容穴５の底面に電子部品固定用の樹脂ペーストＲを供給した後に、電子部品Ｄを樹脂ペーストＲ上に押圧することで、樹脂ペーストＲの一部を膨出部Ｅに押し出して収容する。このとき、電子部品Ｅの下方に噛み込まれている気泡は、樹脂ペーストＲの一部とともに膨出部Ｅに押し出される。これにより、電子部品Ｅの下方に気泡が存在しないように配線基板Ａに電子部品Ｄを搭載することができるため、気泡を起点にしたクラックの発生を抑制して、半導体素子Ｓを安定的に稼働させることが可能な配線基板Ａを提供することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の製造方法の一例では、図３（ｂ）に示すように、電子部品収容穴５を第１絶縁層１ａを貫通しない状態で形成しているが、貫通した状態で形成しても良い。
この場合、例えば図５（ａ）に示すように、まず、表面およびスルーホール１６内に配線導体１３が形成された第１絶縁層１０ａを準備する。次に図５（ｂ）に示すように、第１絶縁層１０ａの上面から下面に貫通する電子部品収容穴１５を形成する。次に図５（ｃ）に示すように、第１絶縁層１０ａを粘着面を有する平板上に載置して、電子部品収容穴１５に露出する平板上に電子部品Ｄ固定用の接着樹脂ペーストＲを供給する。次に、図５（ｄ）に示すように、電子部品Ｄを電子部品収容穴１５に収容するとともに、電子部品Ｄを接着樹脂ペーストＲ上に押圧する。次に図５（ｅ）に示すように、接着樹脂ペーストＲを熱硬化した後に、第１絶縁層１０ａを平板上から分離する。次に図５（ｆ）に示すように、第１絶縁層１０ａの上下面に第２絶縁層１０ｂを積層する。以降は、図３（ｆ）〜図４（ｈ）と同様の工程を行うことで、配線基板が形成される。

１ａ 絶縁層
５ 電子部品収容穴
Ａ 配線基板
Ｄ 電子部品
Ｅ 膨出部
Ｒ 接着樹脂

Claims (2)

1. 絶縁層に形成された電子部品収容穴内に、上面視で長方形の電子部品が、その下面に接着樹脂を被着させた状態で収容されてなる配線基板であって、前記電子部品収容穴は、前記電子部品の長辺の中央部に対向する側面に、上面視で前記電子部品収容穴の外側に膨出する膨出部を備え、該膨出部に前記接着樹脂の一部が押し出されて収容されていることを特徴とする配線基板。
2. 底面が塞がれた状態の電子部品収容穴を有する絶縁層を準備する第１の工程と、前記電子部品収容穴の底面に電子部品固定用の接着樹脂ペーストを供給する第２の工程と、前記電子部品収容穴内に、上面視で長方形の電子部品を収容するとともに該電子部品を前記接着樹脂ペースト上に押圧する第３の工程と、を含む配線基板の製造方法であって、前記電子部品収容穴は、前記電子部品の長辺の中央部に対向する側面に上面視で前記電子部品収容穴の外側に膨出する膨出部を備え、前記第３の工程において前記接着樹脂ペーストの一部を前記膨出部に押し出して収容することを特徴とする配線基板の製造方法。
   

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