JP3733419B2

JP3733419B2 - 電子部品内蔵型多層基板とその製造方法及びそれに使用するメタルコア基板

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Publication number: JP3733419B2
Application number: JP2001216596A
Authority: JP
Inventors: 博義横山; 正幸桜井; 雄一小沢
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Hitachi AIC Inc
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2021-07-17
Also published as: JP2003031955A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のチップ素子を内部に搭載した電子部品内蔵型多層基板とその製造方法に関し、特に、多層基板を構成する絶縁層内に複数の電子部品を積層して搭載することにより、より小形でかつ素子の高密度搭載を可能とすると共に、放熱特性や弾性にも優れた電子部品内蔵型多層基板の構造とその製造方法、さらには、かかる多層基板に使用するに適したメタルコア基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種の電子部品やチップ素子を配線基板上に搭載して製造された電子部品内蔵型多層基板は、各種の電子装置において、広く利用されている。かかる電子部品内蔵型多層基板は、近年における各種電子装置の小型化の要請に伴って、より小形でかつその内部に多数の素子を高密度で内蔵することが出来ることが強く望まれている。
【０００３】
例えば、特許第２６８２４７７号によれば、回路モジュール内に形成したキャビティ内に能動素子を搭載し、その上部をキャップで封止すると共に、このキャップの上面に表面実装用部品を搭載する実装構造が知られている。また、特開２０００−３４９２２５号公報によれば、基板に形成した凹状の空所内に、例えばコンデンサ等のチップ素子を埋め込み、その表面に多数の接続バンプを形成して埋め込んだチップ素子の上面にＩＣ等の部品を搭載する基板の構造が示されている。さらに、特開２０００−２６０９０２号公報によれば、やはり、コア基板に形成した凹状の空所内にチップキャパシタを埋め込み、その表面に複数層の配線部を形成した後、ＩＣチップを搭載した配線基板の構造が知られている。
【０００４】
また、例えば、特公平６−３２３７８号公報によれば、その内部に凹部または貫通孔を有すると共に所定の導体パターンを形成したセラミック基板を複数積層し、それら凹部または貫通孔にチップ電子部品を収納して積層した後、これらを一体的に焼成してなる電子部品を内蔵した多層セラミック基板も、既に知られている。
【０００５】
一方、比較的に発熱量の多い発熱性のチップ素子や電子部品を搭載するための放熱性の基板として、あるいは、温度センサーのための基板としては、例えば、アルミニウムや銅等の金属をベースとして、その表面に絶縁樹脂を積層した、所謂、メタルコア基板は、既に、知られており、また、市販されている。また、例えば、圧力／加重センサーのように、その基板自体に低弾性が要求されるものでも、例えば、低弾性のアルミニウムをベースとしたメタルコア基板が利用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術では、未だ、以下のような問題点が指摘されていた。すなわち、上記の最初の従来技術は、基板に形成した凹所内に埋め込まれたチップ部品上に、他のチップ部品を層状に積み重ね、すなわち、２段に搭載することは可能であるが、しかしながら、これを更に積み上げる（ビルドアップ）することは出来ない。
【０００７】
また、次に述べた従来技術では、その内部に凹部または貫通孔を有する複数枚のセラミック基板を積み重ねることにより、複数のチップ部品を所望の段数に積み上げて配置することは出来る。しかしながら、チップ部品が収納された層の上層に他のチップ部品を収納しようとする場合、これらチップ部品がセラミック基板の平面上で互いに重複しないようにその配置をずらさなければならず、あるいは、その間に他の絶縁層（セラミック層）を配置する必要がある。そのため、その内部に複数のチップ部品を搭載した製造された多層基板は、その寸法が大きくなり（特に、平面方向）、必ずしも十分な高密度でチップ部品をその内部に搭載するに適した構造とは言えなかった。また、チップ部品を収納した層間に他の絶縁層（セラミック層）を配置して積層した場合には、この他の絶縁層が製造された電子部品の高さを増大させることとなり、やはり、これでは電子部品の小型化に最適な構造とは言えないものであった。なお、この従来技術では、セラミック基板を積み重ねるが、セラミック基板が高価なうえに材質的に小型化に適さず、また、大判のセラミック材から基板を多数個取り出すことが難しく、安価で小型の電子部品（デバイス）を多数、量産するには不適切であった。
【０００８】
また、最後に述べた従来技術になるメタルコア基板は、その特性から、例えば、車載用のベース基板や発熱素子の基板として利用されてはいるが、しかし、その上にチップ部品や電子部品とを層状に積み重ねる（ビルドアップ）ことについては、何等、考慮されていなかった。また、圧力／加重センサーのように、低弾性が要求される基板として低弾性のアルミニウムのメタルコア基板が利用されてはいるが、やはり、その上にチップ部品や電子部品とを層状に積み重ねる（ビルドアップ）ことについては、何等、考慮されていなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、特に、その内部に複数の電子部品を各層内に層状に収納することを可能とすることにより、その厚さ方向の寸法の増加を極力抑制し、もって、小型でかつ高密度に電子部品を内部に搭載することを可能にすると共に、放熱性や弾性特性も優れた電子部品内蔵型多層基板とその製造方法、さらには、かかる多層基板に使用するためのメタルコア基板を提供することをその目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる上記の目的を達成するため、本発明によれば、まず、複数の電子部品を内部に一体に配置し、当該複数の電子部品の電極を基板の該電子部品搭載部の周辺部に取り出してなる電子部品内蔵多層回路基板であって：金属板の一方の面上に絶縁層を形成した、少なくとも一枚のメタルコア基板と；前記メタルコア基板の一方の面上に形成された複数の絶縁層と；前記複数の絶縁層内に配置された複数の電子部品とを備えており、前記複数の電子部品は、それぞれ、前記複数の各絶縁層の内部に埋設されている電子部品内蔵型多層基板が提供されている。
【００１１】
なお、本発明では、好ましくは、前記絶縁層の内部に埋設され電子部品の周囲には、ダム形成材が積層配置されており、さらには、前記ダム形成材には、前記絶縁層間の電気的接続を行うための非貫通スルーホールが形成される。
【００１２】
また、本発明によれば、前記メタルコア基板は、形成された電子部品内蔵多層回路基板の側方に延長して形成され、又は／及び、その両表面上には、複数層の前記絶縁層が層状に積層されて形成されている。
【００１３】
また、本発明によれば、やはり上述の目的を達成するため、複数の電子部品を内部に一体に配置し、当該複数の電子部品の電極を基板の該電子部品搭載部の周辺部に取り出してなる電子部品内蔵型多層基板の製造方法であって：（ａ）金属板の一方の面上に絶縁層を形成した、少なくとも一枚のコア基板を準備し、その絶縁層の表面上に所定の導電層を形成し；（ｂ）当該メタルコア基板の前記一方の表面上に電子部品を配置し；（ｃ）当該メタルコア基板の前記電子部品を配置した面上に、前記配置した電子部品を取り囲むダム形成材を接合し；（ｄ）前記ダム形成材を接合した当該メタルコア基板の前記電子部品を配置した面上に、封止材を充填・硬化して絶縁層を形成し；その後、前記形成した絶縁層の表面に、上記（ａ）から（ｄ）の工程を、少なくとも１回以上、繰り返す電子部品内蔵型多層基板の製造方法が提供されている。
【００１４】
なお、本発明によれば、前記の製造方法において、前記（ｄ）の工程の後、さらに、当該充填・硬化して絶縁層と前記ダム形成材との表面を平坦化する工程を備え、又は、前記（ａ）の工程を、アディティブ法により行うことが好ましい。
【００１５】
そして、本発明によれば、前記に記載した電子部品内蔵型多層基板において使用するメタルコア基板であって、所定形状の金属ベース基板の少なくとも一方の表面に絶縁層を形成し、かつ、その絶縁層として高熱伝導性の樹脂層を表面に形成したことを特徴とするメタルコア基板が提供されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
まず、図１には、本発明の一実施の形態になる電子部品内蔵型多層基板の構造を示す。なお、この電子部品内蔵型多層基板とは、複数の電子部品を内部に電気的に接続して一体に配置し、その端子を基板の周辺部に取り出してなる回路部品であり、所定の車載用機能部品として供給され、例えば、自動車のダッシュボードや車体の内部に搭載されるものである。
【００１７】
図１（Ａ）は、電子部品内蔵型多層基板の断面図であり、この図において、まず、符号１０は、金属板の一方の表面に絶縁層を形成した、所謂、メタルコア基板を示している。このメタルコア基板１０とは、その用途に応じて、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳ（ステンレス）、亜鉛鋼鈑、珪素鋼鈑をベース基板１５として、その少なくとも一方の表面に、絶縁層１６を形成したものである。特に、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金をベース基板１５とした基板は、放熱性に優れており、搭載する電子部品の発熱を効果的に外部に放散することが可能となり、電源用の基板として優れた特性を発揮する。また、特に、ＳＵＳ（ステンレス）をベース基板１５とした場合には、耐酸性に優れた、そして、亜鉛鋼鈑や珪素鋼鈑をベース基板１５とした場合には、その電磁シールド性を生かし、例えば、モータ用の基板として広く利用することが可能となる。加えて、低弾性のベース基板としては、アルミニウム板上に絶縁層を形成し、さらに、その表面に電解めっきにより銅箔を形成してなる、所謂、低弾性のアルミニウムベースの銅張板を使用することが出来る。
【００１８】
また、上記の絶縁層１６を形成する絶縁材としては、例えば、エポキシ樹脂などが挙げられる。なお、この絶縁層１６は、上記ベース基板１５の表面上に、予め、例えば、スクリーン印刷により塗布して硬化し、又は、ドライフィルムとして付着して積層したものである。あるいは、上記エポキシ樹脂を接着フォルム又はプリプレグとして形成し、これを所望のベース基板１５の表面に付着してもよい。また、この絶縁層１６を高熱伝導性のものとする場合（特に、基板の放熱性を利用する場合）には、エポキシ樹脂に無機粉（具体的には、ガラス粉、シリコン粉、金属粉や）を適宜、分散させることが好ましい。また、特に、低弾性のベース基板を使用する場合には、この絶縁層１６を低弾性のものとすることが好ましい。
【００１９】
そして、上記で説明したメタルコア基板１０の絶縁層１６の表面には、所定の導体配線パターン１７（図１（Ｂ）を参照）が、例えば、パターン印刷法により形成されている。また、符号１２は、このメタルコア基板１０の表面に形成された導体配線パターン１７の間に充填された樹脂層を示しており、これにより、これら導体配線パターン１７と樹脂層１２は、同一の平坦な平面を形成している。
【００２０】
このように、樹脂層１２により同一平面で平坦に形成されたメタルコア基板１０の導体配線パターン１７上には、例えば、比較的発熱の大きなＩＣ等の能動部品２０が、バンプ１３を介して搭載されている。なお、本発明では、この能動部品２０の導体配線パターン１１上への搭載は、上記のバンプ１３によるものに限られるものではなく、これに代えて、例えば、半田ペーストや導電性ペーストによるリフロー接続、ワイヤーボンディング等により電気的に接続することもできる。なお、上記でも説明したが、メタルコア基板１０の導体配線パターン１７上に搭載される部品として、ＩＣ等の能動部品等を挙げて説明したが、しかしながら、この部品としては、その他の部品素子などを含む、所謂、「電子部品」を搭載することもできる。
【００２１】
また、導体配線パターン１７と樹脂層１２とが同一平面で平坦に形成されたメタルコア基板１０の上には、上記のようにして導体配線パターン１７上に搭載された能動部品２０を取り囲むように、例えば「ロ」の字状の、所謂、ダム形成材３０が積層され、接着材などによって固定されている。なお、このダム基板３０は、例えば、ガラスエポキシ材、紙フェノール材、ＣＥＭ材の板状の硬質基板であり、例えば、パンチなどによって所定の形状に成形されている。
【００２２】
さらに、図中の符号４０は、メタルコア基板１０の上に接着固定された上記ダム形成材３０の内部に搭載された能動部品２０の周囲を埋める（充填する）ように塗布（注入）され、その後に硬化された封止材を示している。なお、これらダム基板３０とその内部に充填された封止材４０とにより、第１の絶縁層Ｌ１が形成され、その内部には、上記の能動部品２０が収納されることとなる。
【００２３】
なお、この封止材４０は、後にも詳細に説明するが、その硬化後、上記のダム基板３０と同一平面となるように研磨されており、その同一平面上には、さらに、例えばめっき処理により、所定の導体配線パターン１１が形成されており、かつ、やはり上記導体配線パターン１１と同様に、その間には樹脂層１２が充填され、これにより、同一の平坦な平面を形成する。
【００２４】
そして、この図１（Ａ）からも明らかなように、上記封止材４０の上面に形成された導体配線パターン１１上には、再び、能動部品２０が取り付けられ、また、その周囲には、上記ダム基板３０が設けられてその内部に封止材４０が充填・硬化される。すなわち、上記メタルコア基板１０の絶縁層の表面上には、導体配線パターン１７と樹脂層１２とからなる層を介して、能動部品２０とその周囲に設けられたダム基板３０、そして、その内部に充填・硬化された封止材４０を一体とし、第１の絶縁層Ｌ１が形成される。そして、この第１の絶縁層Ｌ１の表面には、やはり、導体配線パターン１１と樹脂層１２とからなる層を介して、能動部品２０とその周囲に設けられたダム基板３０、そして、その内部に充填・硬化された封止材４０を一体として第２の絶縁層Ｌ２が形成される。
【００２５】
すなわち、本発明の電子部品内蔵型多層基板は、それぞれ、各層内では、ダム基板３０の内部に部品２０を配置してその周囲に封止材４０を充填して形成された絶縁層が、複数、その間に形成された導体配線パターン１７又は１１と樹脂層１２とからなる層を介して、層状の積層する構造となっている。なお、かかる複数の絶縁層の積層構造における一層の構造が、図１（Ｂ）により、展開した状態で示されている。
【００２６】
また、この図１（Ｂ）にも明らかなように、上記したメタルコア基板１０は、その表面上に電子部品を積層して形成した部分を越えて両側方向に延びており、その長手方向の両端部には、図示しないヒートシンクなどに基板を固定するための溝部が形成され、図中に符号１８で示されている。また、符号１７は、上述したように、上記メタルコア基板１０の絶縁層１６の表面に形成された導体配線パターンであり、これらは、図からも明らかなように、上記メタルメタルコア基板１０の絶縁層１６の表面上を、電子部品の形成部分を越えて延びており、その一部は、この基板を固定した後に電気的な接続を行うためのランド部として使用されるものである。
【００２７】
次に、添付の図２及び図３により、上記にその構造を説明した本発明になる電子部品内蔵型多層基板の製造工程について詳細に説明する。
【００２８】
まず、図２（Ａ）に示すように、上記したメタルコア基板１０を用意し、例えば、パターン印刷法等により、あるいは、その表面にめっき処理等により銅箔を形成した後に不必要な部分にエッチングを行い、メタルコア基板１０の絶縁層１６の表面上に所定の形状の導体配線パターン１７を形成する。その後、この所定の形状の導体配線パターン１１を形成したメタルコア基板１０の表面に、絶縁性の樹脂ペーストをコーティングして硬化して樹脂層１２を形成し、さらに、必要であれば、その表面を研磨してその表面を平坦化する。すなわち、これにより、メタルコア基板１０表面と、その上に形成した導体配線パターン１７の導体層との間に形成される段差（数十μｍ）を埋め、特に好ましくは、その表面を、例えば、１〜２μｍ程度の平坦度で平滑化するものである。
【００２９】
なお、上記の導体配線パターン１７は、上記の方法にのみ限定されることなく、例えば、アディティブ法によることも可能である。その場合、下記に説明するように、その工程を一部省略することが可能となることから、特に、上記サブトラクティブ法よりも好ましい。
【００３０】
すなわち、このアディティブ法によれば、まず、メタルコア基板１０を用意し、その表面を、例えば、ドライフィルムからなるマスクで覆い、所定のパターン模様となるように露光、現像を行った後、金属（Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等）のめっき処理を行う。これにより、メタルコア基板１０の絶縁層１６の表面上には、所定の導体配線パターン１７が形成される。なお、この時、残ったドライフィルムからなるマスクは取り除くことなく、そのまま残しておく。これによれば、この残ったマスクがメタルコア基板１０の表面上で、上記導体配線パターン１１との間の段差を埋めることとなり、上記の樹脂インクのコーティングやその後の研磨による表面の平坦化のための工程を省略することが可能となる。
【００３１】
次に、図２（Ｂ）に示すように、メタルコア基板１０の絶縁層１６上に、ＩＣ等の能動部品２０を搭載する。具体的には、メタルコア基板１の絶縁層１６の表面上に形成された導体配線パターン１７上へ、例えば、バンプ１３により能動部品２０の電極を接続することにより部品の実装が行われる。なお、この時、バンプに代え、半田ペーストや導電性ペーストによるリフロー接続、ワイヤーボンディング等によってもよいことは、上述の通りである。
【００３２】
その後、図２（Ｃ）に示すように、上記メタルコア基板１０の絶縁層１６表面上に、搭載された能動部品２０を取り囲むように、ダム形成材３０が積層され、加圧下で加熱することによって接着される。なお、このダム形成材３０は、例えば、上記図１（Ｂ）にも示したように、例えば「ロ」の字状に形成された硬質基板（リジッド基板）が使用される。なお、このダム形成材３０では、その内部に能動部品２０を収容するキャビティー３１は矩形状となっているが、しかし、このキャビティーの形状は、さらには、ダム形成材３０自体の形状は、例えば、円形や楕円形等でもよい。また、このダム形成材３０をメタルコア基板１０の表面上に接合する際、その底面に接着剤を塗布し又は接着シートを介在させて接着してもよい。なお、このダム形成材３０をメタルコア基板１０に接合した後、能動部品２０を所定の箇所に搭載してもよい。そして、この図２（Ｃ）にも示すように、ダム基板３０の上から、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等、柔軟性のある熱硬化性の接合樹脂を塗布し、これを加熱あるいは紫外線の照射などにより硬化して封止材４０とする。
【００３３】
このように、メタルコア基板１０上に積層されるダム形成材３０のキャビティー３１の内部には、封止材４０が充填される。なお、この封止材４０の充填の際、封止材がコア基板１０の表面に搭載された能動部品２０の周囲に完全に行き渡る（含浸）ように、当該封止材５０には、低粘度の樹脂が選択されることが重要となる。一方、このように、封止材として低粘度の樹脂を使用した場合には、キャビティー３１内に充填された封止材４０が外部に漏れ出すことがないように、この封止材がダム基板３０がコア基板１０上に確実に（強固に、かつ、その間に隙間が生じないように）接着される必要がある。
【００３４】
ところで、このダム基板３０の下面が接合されるメタルコア基板１０の表面には、上述のように、その表面は同一平面ではあるが、金属材からなる導体パターン１７の層と、樹脂インクからなる樹脂層１２、あるいは、ドライフィルムからなるマスクの層が、交互に配置されることとなる。そこで、特に、導体パターン１７の金属層との間に十分な接合力（状態）を確保するため、この金属層の表面を、例えば、黒色酸化処理(black oxide)などにより粗面化することが好ましい。また、ダム基板３０は、例えば、一方の表面に銅箔などを接着した銅張積層板を上述した所望の形状に切り出し（例えば、「ロ」の字状）、その表面に付着した銅箔を取り除いた面（粗面）をメタルコア基板１の表面層に接合することが好ましい。
【００３５】
その後、図２（Ｄ）にも示すように、メタルコア基板１０の上面に積層されたダム基板３０及びそのキャビティー３１内に充填された封止材５０を図に一点鎖線Ｓで示した部位で切断し、又は、その部位まで研磨する。これにより、メタルコア基板１０上に、その内部にＩＣ等の能動部品２０を搭載して封止した第１の絶縁層Ｌ１が形成されることとなる。
【００３６】
次に、図３（Ａ）に示すように、上記のようにして形成された第１の絶縁層の表面、すなわち、ダム基板３０及び封止材４０の表面上に、さらに、めっき処理により所定の導体配線パターン１１を形成する。例えば、第１の絶縁層の表面全体にめっき層を形成し、その後、例えば、エッチングにより不必要なめっき層を取り除き、これにより、所定の形状の導体配線パターン１１を形成する。なお、この場合には、上記した図２（Ａ）の工程と同様に、この所定の形状の導体配線パターン１１を形成したコア基板１０の表面に樹脂インクをコーティングして硬化し、さらに必要であれば、その表面を研磨する。すなわち、導体配線パターン１１による段差を樹脂層１２によって埋め、これにより、表面の平坦化を図る（１〜２μｍ程度の平坦度）ものである。
【００３７】
しかしながら、これらの導体配線パターン１１は、上述したアディティブ法により形成することが好ましい。すなわち、この第１の絶縁層の表面をドライフィルムからなるマスクで覆い、所定のパターン模様となるように露光、現像を行った後、銅又は金めっき処理を行う。これによれば、第１の絶縁層の表面上には、導体配線パターン１１と樹脂層１２とが、同一平面で、同時に、形成されることとなる。なお、この表面上に残ったドライフィルムのマスクは取り除くことなく、そのまま残しておくことは、上述したと同様である。すなわち、この残ったマスクがコア基板１の表面と導体配線パターン１１との間の段差を埋め、上記の樹脂インクのコーティングやその後の研磨による表面の平坦化のための工程を省略することを可能にする。
【００３８】
その後、図３（Ｂ）に示すように、すなわち、上記図２（Ｂ）により示した工程と同様にして、第１の絶縁層の表面上に、例えば、ＩＣ等の能動部品２０を搭載する。具体的には、上記のようにして形成された導体配線パターン１１上に、例えば、バンプ１３によりの電極を接続することにより、能動部品２０の実装が行われる。なお、この時、バンプに代え、ワイヤーボンディングによってもよいことは、上述の通りである。
【００３９】
続いて、図３（Ｃ）に示すように、第１の絶縁層Ｌ１の表面上に、搭載された能動部品２０を取り囲むように、ダム基板３０が積層され、加圧下で加熱することによって接着される。なお、このダム基板３０は、上記と同様、上記図４に示した格子状に形成された硬質基板が使用される。その後、このダム基板３０の上から、例えば、低粘度のエポキシ樹脂等の封止材４０を塗布し、これを加熱あるいは紫外線の照射などにより硬化することは、図２（Ｃ）に示したと同様である。また、このダム基板３０を第１の絶縁層Ｌ１の表面上に接合する際、その底面に接着剤を塗布し又は接着シート３２を介在させて接着してもよいことも、上記と同様である。
【００４０】
その後、第１の絶縁層Ｌ１の表面上に積層されたダム基板３０及びそのキャビティー３１内に充填された封止材４０を、やはり図に一点鎖線Ｓで示した部分で切断し、又は、その部分まで研磨する。これにより、コア基板１上に形成した第１の絶縁層Ｌ１の上に、やはり、その内部にＩＣ等の能動部品２０を搭載して封止した第２の絶縁層Ｌ２が形成されることとなる。
【００４１】
そして、この形成された第２の絶縁層の上に、さらに、上記図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す工程を繰り返すことにより、上記のメタルコア基板１０を基礎として、同一層内にＩＣ等の能動部品２０を搭載して封止した絶縁層Ｌ１〜Ｌｎを、所望の数だけ、順次、自在に積層し、もって、小型でかつ高密度でチップ部品を内部に搭載した電子部品内蔵多層配線板が得られることとなる。
【００４２】
なお、ここで、再び、上記図２（Ｄ）に戻り、形成される絶縁層（例えば、第１の絶縁層Ｌ１）の高さ（厚さ）が「Ｔ」により示されている。一方、例えば、導体配線パターン１１の金属層やバンプの厚さ（一般的に、１０〜２０μｍ程度）を含めたＩＣ等の能動部品２０の厚さ「ｔ２」は、通常、ｔ２≒２００μｍ程度であり、また、絶縁層内部に搭載される部品の種類にもよるが、他の絶縁層（例えば、第２の絶縁層Ｌ２）との間の絶縁性を十分に確保しようとする場合、例えば、封止材４０の厚さ「ｔ１」は、上記ｔ２の半分程度の厚さ、ｔ１≒ｔ２／２＝１００μｍ程度、あるいは、同程度の厚さ、ｔ１≒ｔ２＝２００μｍに設定するのが適当であろう。すなわち、この厚さ「Ｔ」は、Ｔ＝ｔ１＋ｔ２＝３００〜４００μｍ程度に設定することが好ましいであろう。
【００４３】
次に、添付の図４は、本発明の他の実施の形態になる電子部品内蔵多層配線板である回路部品の断面構造を示す断面図である。
【００４４】
この他の実施の形態になる電子部品内蔵多層配線板では、図からも明らかなように、メタルコア基板１０を基礎として、同一層内にＩＣ等の能動部品２０を搭載して封止した絶縁層が、上記コア基板１の一方（上方）の表面だけではなく（例えば、Ｌ１〜Ｌ３）、他方（下方）の表面にも所望の数だけ（例えば、Ｌ１’〜Ｌ３’）、順次、自在に積層され、もって、小型でかつ高密度でチップ部品を内部に搭載した電子部品内蔵多層配線板が得られる。なお、この場合、上記図２（Ａ）に示す工程において、両面に絶縁層１６を形成したメタルコア基板１０が用意される。
【００４５】
また、この他の実施の形態になる電子部品内蔵多層配線板では、図からも明らかなように、メタルコア基板１０は、その両面に形成される電子部品内蔵多層配線板から側方に向かって延びている。そして、この電子部品内蔵多層配線板を取り付ける場合には、メタルコア基板１０の両端（一端でもよい）における絶縁層１６の一方（この例では、下側の絶縁層１６）を除去して金属ベース基板１５の表面を露出することが、熱伝導の観点から、好ましいであろう。なお、図中の符号５０は、これら金属ベース基板１５が取り付けられる、例えばヒートシンクをその一例として示している。
【００４６】
なお、上記した実施の形態においては、各絶縁層内に内蔵される部品２０を、例えば、ＩＣ等の比較的に発熱量の多い能動部品として説明した。かかる場合には、上述したように、その放熱性に優れた銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金をベース基板としたメタルコア基板１０を用いることが好ましい。なお、その際、メタルコア基板１０の絶縁層１６を形成する絶縁材としては、上記したエポキシ樹脂に無機粉を分散させた樹脂材を塗布し、あるいは、これをドライフィルム又はプリプレグとして形成してベース基板１５の表面に付着することが好ましく、さらには、ダム基板３０のキャビティー３１内に充填された封止材４０についても、やはり同様に、エポキシ樹脂に無機粉を分散させた樹脂材を使用することが好ましい。
【００４７】
また、本発明は、これら内蔵部品はかかる能動部品にのみ限定することなく、その他、チップコンデンサやチップレジスタを含む広い範囲の電子部品であってよい。例えば、上記メタルコア基板１０上に温度センサーを搭載する場合にも、やはり、上記と同様に、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金をベース基板としたメタルコア基板１０を用い、絶縁層１６をエポキシ樹脂に無機粉を分散させた樹脂材で形成すると共に、ダム基板３０のキャビティー３１内に充填された封止材４０についても、やはり同様に、エポキシ樹脂に無機粉を分散させた樹脂材を使用することが好ましいであろう。更には、メタルコア基板１０上に、例えば圧力／付加センサーを搭載する場合には、その基板には低い弾性特性が要求されることから、上述したアルミニウムベースの銅張板を使用することが望ましい。その場合、メタルコア基板１０の絶縁層１６やキャビティー３１内に充填された封止材４０についても、やはり同様に、低弾性の絶縁材を使用することが好ましいであろう。
【００４８】
次に、添付の図５には、上記本発明になる電子部品内蔵多層配線板における絶縁層間の電気的な接続構造を示す。なお、この例は、第２の絶縁層Ｌ２を間に挟んで、第１の絶縁層Ｌ１の上面に形成された導体配線パターン１１を第２の絶縁層Ｌ２の上面に引き出す構造を示している。すなわち、この図において、第２の絶縁層Ｌ２を構成するダム基板３０に、例えばレーザ光により微細な径の（例えば、φ０．２〜０．５（mm）程度の非貫通穴を形成し、その後、例えば、無電解めっきと電解めっきによりその内壁及び表面に、所定の導体配線パターン３２を形成する。これにより、所謂、非貫通スルーホール４１が形成され、必要に応じ、多層配線板を構成する各絶縁層間において、自在に、導体配線パターンを引き出し、接続することが可能となる。なお、必要に応じ、めっきを施した非貫通スルーホール内に絶縁性の樹脂を充填することも可能である。その場合、絶縁性の樹脂であるペーストを充填し、例えば３０〜８０℃で加熱し、その後、真空にてその内部の気泡を抜く（脱泡）。このことにより、内部の樹脂に気泡を含まない、樹脂が充填された良好な非貫通スルーホールを得ることが出来る。なお、加熱に代えて、超音波を加えてもよい。
【００４９】
最後に、上記した本発明の電子部品内蔵多層配線板においては、これを構成するメタルコア基板１０の形状は矩形状のもののみを説明したが、しかしながら、本発明では、これのみに限定されることはない。例えば、添付の図６にも示すように、メタルコア基板１０’の形状を略円形とすることも可能である。なお、この例は、例えば、モータ用の制御回路を、例えば、ホール素子６０等をその一部に含んで形成したものである。なお、この場合、制御回路を電磁的に遮蔽するため、例えば亜鉛鋼鈑や珪素鋼鈑をベース基板１５としたメタルコア基板１０’を利用することが好ましいであろう。なお、上記モータ用の制御回路を構成する主な回路部分は、図中に符号１００で示すように、本発明の電子部品内蔵多層配線板により、メタルコア基板１０上に複数の絶縁層によって構成されることとなる。また、図の符号１８’は、この形成された電子部品内蔵多層配線板をメタルコア基板１０により取り付けるために形成された貫通穴であり、また、符号１９は、このメタルコア基板１０により電子部品内蔵多層配線板をモータの一部に取り付ける際、そのシャフトが貫通するための貫通穴である。
【００５０】
【発明の効果】
以上の詳細な説明からも明らかなように、本発明になる電子部品内蔵多層配線板とその製造方法によれば、メタルコア基板上に、複数の絶縁層の各層に電子部品を収納しながら、所望の数の層を層状に積層して多層配線板を構成することが出来、これにより、特に、多数の電子部品を内蔵してもその厚さ方向の寸法の増加を極力抑制し、もって、小型でかつ高密度で電子部品を内部に一体に搭載すると共に、機械的な強度に優れ、かつ、放熱特性に優れ、必要に応じて、耐酸性や電磁シールド性などにも優れた電子部品内蔵多層配線板を製造することが可能となりという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態になる電子部品内蔵多層回路基板の構造を示す断面図及びその一部を展開した状態を示す透視図である。
【図２】上記本発明の電子部品内蔵多層回路基板の製造方法、特に、前半の工程を示すための一部拡大断面図である。
【図３】上記本発明の電子部品内蔵多層回路基板の製造方法、特に、後半の工程を示すための一部拡大断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態になる電子部品内蔵多層配線板の構造を示す断面図である。
【図５】上記本発明になる電子部品内蔵多層配線板における絶縁層間の電気的な接続構造を示す部分拡大断面図である。
【図６】上記本発明になる電子部品内蔵多層配線板をモータ用の制御回路に適用した構造の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０メタルコア基板
１５ベース基板
１６絶縁層
１１、１７導体配線パターン
１２樹脂層
１３バンプ
１５スルーホールのめっき層
２０能動部品（電子部品）
３０ダム形成材
３１キャビティー
４０封止材
４１非貫通スルーホール
Ｌ１〜Ｌｎ、Ｌ１’〜Ｌ３’ 絶縁層

Claims

複数の電子部品を内部に一体に配置し、当該複数の電子部品の電極を基板の該電子部品搭載部の周辺部に取り出してなる電子部品内蔵多層回路基板であって：
金属板の少なくとも一方の面上に第１の絶縁層を形成したメタルコア基板と；
前記メタルコア基板の前記第１の絶縁層を形成した一方の面上にダム形成材と共に形成され、その内部に電子部品を埋設した少なくとも２層又はそれ以上の第２の絶縁層とを備えており、
前記第２の絶縁層の上面には、直接、導体配線パターンと絶縁樹脂層とからなる層が形成されており、かつ、当該第２の絶縁層の上面に形成される第２の絶縁層の内部に埋設される電子部品は、当該導体配線パターンと絶縁樹脂層とからなる層の上に配置されていることを特徴とする電子部品内蔵型多層基板。
前記請求項１に記載した電子部品内蔵型多層基板において、前記第２の絶縁層と前記導体配線パターンと絶縁樹脂層とからなる層とが、前記メタルコア基板の前記第１の絶縁層を形成した一方の面上に繰り返して積層されて層状に形成されており、かつ、前記第２の絶縁層を高熱伝導性の樹脂で形成したことを特徴とする電子部品内蔵型多層基板。
前記請求項１に記載した電子部品内蔵型多層基板において、その内部に電子部品を埋設した前記第２の絶縁層の上面は、前記ダム形成材の上面と同一平面に形成されていることを特徴とする電子部品内蔵型多層基板。
複数の電子部品を内部に一体に配置し、当該複数の電子部品の電極を基板の該電子部品搭載部の周辺部に取り出してなる電子部品内蔵型多層基板の製造方法であって：
（ａ）金属ベース基板の少なくとも一方の面に第１の絶縁層を形成した、少なくとも一枚のメタルコア基板を準備し；
（ｂ）その第１の絶縁層の表面上に所定の導体配線パターンと絶縁樹脂層とからなる層を形成し；
（ｃ）当該メタルコア基板の前記一方の面上に形成した前記第１の絶縁層の表面上に形成された前記導体配線パターン上に、電子部品を配置し；
（ｄ）当該メタルコア基板の前記電子部品を配置した面上に、前記配置した電子部品を取り囲むダム形成材を接合し；
（ｅ）前記ダム形成材を接合した当該メタルコア基板の前記電子部品を配置した面上に、封止材を充填・硬化して第２の絶縁層を形成して前記ダム形成材と同一平面とし；
その後、前記形成した第２の絶縁層の表面に、上記（ｂ）から（ｅ）の工程を、少なくとも１回以上、繰り返すことを特徴とする電子部品内蔵型多層基板の製造方法。