JP4287725B2 - 部品内蔵モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は樹脂と無機フィラーの混合物により放熱性、熱膨張係数、誘電体特性を向上させ、かつ半導体などの能動部品やコンデンサなどの受動部品を内蔵した高密度実装モジュールの製造方法に関するものである。

近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に伴い、半導体の高密度、高機能化が一層叫ばれている。これによりそれらを実装するため回路基板もまた小型高密度なものが望まれている。これらの要求に対し、高密度実装を実現する手段として、ＬＳＩ間や部品間の電気配線を最短距離で接続できる基板の層間の電気接続方式であるビアホールに導電性ペーストを充填させたインナービア接続を用いた全層ＩＶＨ構造樹脂多層基板と呼ばれるものがあり（例えば特許文献１参照）、最も回路の高密度配線化が図れることから各方面で採用されている。このような基板によると、多層配線基板のビアホール内に導電性ペーストを充填して必要な各層間のみを電気的に接続し、また部品ランド直下にインナービアホールを設けることができるために基板サイズの小型化や高密度実装を実現することができる。またインナービアホール接続における電気的接続に導電性ペーストを用いているので、ビアホールに印加される応力を緩和することができ、熱衝撃等に対する寸法変化に対しても安定な電気的接続を実現することができている。

しかし、これらの方法によっても２次元的に部品を高密度に実装することは限界に近づきつつある。また、高速化、高密度化に伴いノイズの影響も避けて通れなくなりつつある。従って、回路基板は高密度、高機能、耐ノイズに加え、部品を内蔵した３次元実装形態のモジュールの出現が期待されている。

このような要求に対し、低温で半導体などの能動部品やコンデンサ、抵抗などの受動部品を内蔵させたモジュールの提案（例えば、特許文献２参照。）がなされている。提案には、インナービア構成で半導体やコンデンサなどを内蔵したモジュールとその製造方法が記載されている。無機質フィラーと熱硬化性樹脂を含む混合物からなる絶縁性基材にインナービアと能動部品及び／又は受動部品を埋設したコア層と少なくともコア層の片面には複数の配線パターンとインナービアを有する絶縁性基材あるいはセラミック基板を配した部品内蔵モジュールが示されている。さらに、無機質フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂を含む混合物からなる絶縁性基材にインナービアを設け、さらに離型キャリアに形成した配線パターン上に実装された能動部品及び／又は受動部品を重ね合わせ加熱加圧することで埋没一体化させた後、離型キャリアを剥離し複数の配線パターンとインナービアを有する電気絶縁層あるいはセラミック基板とを一体化させることより成る部品内蔵モジュールの製造方法が示されている。あるいは、離型キャリアの代わりに銅箔上に能動部品及び／又は受動部品を実装した物を絶縁性基材に重ね合わせ、加熱加圧により埋没一体化後に銅箔をパターニングし複数の配線パターンとインナービアを有する電気絶縁層あるいはセラミック基板とを一体化させることより成る部品内蔵モジュールの製造方法が示されている。
具体的な部品内蔵モジュールの製造方法の一例について説明する。図４（ａ）〜（ｆ）は部品内蔵モジュールの製造方法を工程順に示した断面図である。

図４（a）に示すように、無機質フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる絶縁性基材４０１を所定の厚み重ね、両面に保護フィルム（又は支持フィルム）４０２を貼り付けた後、レーザ加工やドリル加工やパンチング加工等によって全てを貫通するビアホール４０３を形成する。

次に第４図（ｂ）に示すように、ビアホール４０３に導電性ペースト４０４を充填する。充填する方法としては、ビヤホール４０３を形成させた絶縁性基材４０１をスクリーン印刷機（図示せず）のテーブル上に設置し、保護フィルム４０２の上からスキージ４０５を用いて導電性ペースト４０４を印刷する。このとき、保護フィルム４０２は印刷マスクの役割と絶縁性基材４０１の汚染防止の役割を果たす。図４（ｃ）は充填後の状態を示しており、導電性ペースト４０４の表面と保護フィルム４０２の表面とは、ほぼ同じ高さになっている。

次に図４（ｄ）に示すように絶縁性基材４０１の両面から保護フィルム４０２を剥離する。このときビアホール４０３の導電性ペースト４０４は、保護フィルムの厚み分だけ絶縁性基材４０１の表面から突出している。

そして図４（ｅ）に示すように保護フィルム４０２を剥離した絶縁性基材４０１の両面に回路基板４０６及び内蔵用部品が実装された回路基板４０７をアライメント積層して加熱加圧することで、絶縁性基材４０１及び導電性ペーストの完全硬化と、回路基板４０８及び内蔵用部品４１３が実装された回路基板４０９を接着及び内蔵用部品４１３の埋設が行なわれ、一体化することで図４（ｆ）に示すように部品内蔵モジュール４００を製造することができる。
特許第2603053号公報（６頁−１８頁、第1図、第２図、第３図、第４図） 特開2002-261449号公報（第１０−１３頁、第６図、第７図）

しかし、ビアホールに導電性ペーストが充填されたビアホール導体によって配線層間を電気接続する部品内臓モジュールの製造方法においては、内臓する部品の厚みを吸収するために絶縁性基材の厚みが厚く設定されている。一方、高密度配線を実現するためにビアホールの穴径は小さく設計されている。このためビアホールのアスペクト比が大きくなるので導電性ペースト充填が困難となっている。上記の製造方法で使用される導電性ペーストには、導電性を発揮する導電性粉末と、機械的接着性を発揮する有機バインダが含まれており、これらの含有率により導電性ペーストの粘度は異なり、導電性ペーストの印刷充填工程及び最終的に得られる部品内臓モジュールの電気的特性に大きく影響を与える。図５、図６、図７を用いて製造工程における課題を説明する。図５（ａ）において絶縁性基材５０１は複数枚のプリプレグシートを積層して厚み０．４ｍｍにしている。この絶縁性基材５０１の両面に保護フィルム５０２をラミネートした後、レーザー、ドリル、パンチング加工等により直径０．１６ｍｍのビアホール５０３を形成している。この場合、ビアホール５０３は４０：１６（２．５）の高アスペクト比になっている。このビアホール５０３への導電性ペースト５０４の充填はスクリーン印刷により行なわれるが、高アスペクト比のため１回の充填では、ビアホール５０３の上の部分しか充填されないため充填不足を補うため複数回、印刷を繰り返す。導電性ペーストは室温で粘度の低い有機バインダを含有した５〜１００Pa・s程度の比較的低粘度のものが用いられている。しかし低粘度の導電性ペーストをビアホールの充填用として用いた場合、充填性は向上するもののスキージ先端部がスキージの押しつけ力によりビア内に入り込んでえぐられたり、絶縁性基材５０１の下部から吸引した場合、粘度が低いため下方の垂れ下がりによる導電性ペースト表面の凹み５２０ａや内部に大きな気泡５３０が発生する。次に図５（ｂ）に示すように保護フィルム５０２を剥離した絶縁性基材５０１の両面に回路基板５０８、５０９を積層して加熱加圧して硬化させると導電性ペースト５０４表面の凹み５２０ａが大きい場合、加圧加熱した際に回路基板５０８の配線パターン５１５と導電性ペースト５０４との間に隙間５４０ができて配線パターン５１５と導電性ペースト５０４の接触面積が小さくなることや導電性ペーストが十分圧縮されないため抵抗値が高くなり高い電気的接続性が得られなくなる。また導電性ペースト内部に発生した気泡５３０もペースト粘度が高くなるとプロセス中で抜けなくなり、残ったまま硬化すると同様に電気的接続信頼性の低下の原因となる。

また、図６（ａ）に示すように低粘度の導電性ペースト５０４を用いてスキージの押し付け力を下げたり、絶縁性基材５０１の下部からの吸引力を抑制して表面の凹み５２０ｂを小さくした場合でも図６（ｂ）に示すように保護フィルム５０２を剥離した絶縁性基材５０１の両面に回路基板５０８、５０９を積層して加熱加圧して硬化させると導電性ペースト５０４の流動性が高いため加熱加圧した際に、表面のペースト流れ５５０による近接する配線パターン５１５間のショート不良や絶縁不良が発生しやすいという問題がある。

また、図７（ａ）に示すように導電性ペースト５０４の表面の凹み発生を抑制するために高粘度の導電性ペーストを用いると表面の保形性は良くなるが、印刷性が悪くなり、特にアスペクト比の大きいビアホール内への充填では、ビアホールの底面まで完全に充填するのが極めて困難となり、図７（ｂ）に示すように充填不足による回路基板５０９の配線パターン５１５との間に、空洞５６０が発生し接続不良が問題となる。

本発明は、前記従来の課題を解決するため、部品内蔵モジュールなどのアスペクト比の高いインナービアホール接続であっても、安定した接続信頼性を得ることができる部品内臓モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の部品内蔵モジュールの製造方法は、配線層間を相互に接続するビアホールを有する絶縁性基材の内部に、半導体及び回路部品から選ばれる少なくとも一つが埋設された部品内蔵モジュールの製造方法であって、
無機質フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる絶縁性基材の両面に保護フィルムを貼り付ける工程と、
少なくともビアホールを形成する工程と、
前記ビアホールに導電性粉末及び有機バインダ成分を含有する導電性ペーストを充填する工程と、
前記絶縁性基材の表面に導電性ペーストの有機バインダ成分の一部を吸着させる多孔質シートを配置して、前記絶縁性基材及び導電性ペーストが硬化しない温度域で加熱加圧する工程と、
少なくとも一方には半導体及び回路部品から選ばれる少なくとも一つが実装された回路基板を前記絶縁性基材の両面に配置し、積層する工程と、
前記積層された回路基板と絶縁性基材を加熱加圧して絶縁性基材及び導電性ペーストを硬化させることで一体化する工程とを含むことを特徴とする。

本発明の部品内蔵モジュールの製造方法によれば、絶縁性基材及び導電性ペーストが硬化しない温度域で加熱加圧することで導電性ペースト中の有機バインダの一部を吸収しながら加熱加圧することになるので導電性ペーストの表面の流れ抑制及び表面の凹みの平坦性が改善でき、配線ショートの防止や良好な接続性、絶縁性が可能となる。また、導電性ペースト表面を加熱してから常温に戻すと表層部の粘度は高くなるが、内部は粘度が低いままの状態であり、絶縁性基材の両面に回路基板を配置して加熱加圧で一体化すると、電気的接続抵抗が安定した高信頼性のインナービアホール接続の部品内蔵モジュールが実現できる。

本発明の製造方法によれば、多孔質シートで導電性ペースト中の有機バインダの一部を吸収しながら絶縁性基材及び導電性ペーストが硬化しない温度域で加圧することで、導電性ペーストの表面流れの抑制、導電ペースト表面の導電性粉末の含有率上昇及び導電性ペースト表面の凹み修正等ができ、配線ショートの防止や良好な接続性、絶縁性が可能となる。また、導電性ペースト表面を硬化しない温度域で加熱することで、一時的に導電性ペーストは粘度が低下するが、有機バインダに含まれる熱硬化性樹脂の硬化が促進されて常温に戻ると導電性ペーストの表層部の粘度は高くなり、保形性が改善される。また、導電性ペースト内部は粘度が低いままの状態であるため、部品実装した回路基板及び絶縁性基材を積層して加熱加圧して一体化することで、導電性ペースト圧縮による電気的接続抵抗が安定したインナービアホール接続が可能となる。この結果、高信頼性を有する部品内蔵モジュールを製造することができる。

また、上記部品内蔵モジュールの製造方法において、保護フィルム表面に多孔質シートを配置して前記絶縁性基材及び導電性ペーストが硬化しない温度域で加熱加圧する工程は、回転しながら、前記吸着シートの表面を移動する加圧加熱ローラで行うことが好ましい。この製造方法によれば、加熱加圧ローラを移動させながらローラ直下の導電性ペーストを加圧できるので絶縁性基材及び保護フィルムの平面度や表面凹凸の影響を受けにくくすることができ、短時間で多孔質シートによる有機バインダ成分の吸収と導電性ペーストの表面凹みの平坦性が改善できる。

また、上記部品内蔵モジュールの製造方法のおいて、保護フィルム表面に多孔質シートを配置して前記絶縁性基材及び導電性ペーストが硬化しない温度域で加熱加圧する工程は、ゴム風船加圧で行うことが好ましい。この製造方法によれば、絶縁性基材及び保護フィルムの平面度や表面凹凸の影響に対して風船加圧することで追従性が良くなり、全面に均一な加熱加圧が可能となる。そのことにより絶縁性基材及び保護フィルムの平面度や表面凹凸の影響を受けにくくなり、多孔質シートによる有機バインダ成分の吸収と導電性ペーストの表面凹みの平坦性が改善できる。

また、上記部品内蔵モジュールの製造方法において絶縁性基材の表面に導電性ペーストの有機バインダ成分の一部を吸着させる多孔質シートを配置して、前記絶縁性基材及び導電性ペーストが硬化しない温度域で加熱加圧する工程の後に、前記導電性ペースト表面に形成された空間に、さらに導電性ペーストを充填することが好ましい。これにより導電性ペーストの導電性粉末の充填密度がさらに高くなり、より高い接続信頼性を得ることができる。また、空間部にさらに充填する導電性ペーストは、先に充填した導電性ペーストより導電性粉末の含有率を高くしたほうが、より好ましい。

また、上記部品内蔵モジュールの製造方法において、多孔質シートは、織布、不織布の紙類、布類のいずれかを用いることが好ましい。この方法によれば、導電性ペーストに含まれる有機バインダ成分を吸収しやすくすることができるので、導電性ペーストの表面広がりによる不良の低減や導電性粉末の含有率を高めることによる接続安定性の面で有利である。

また、上記部品内蔵モジュールの製造方法は、絶縁性基材に前記半導体及び／又は回路部品が配置された位置に対応して概ね半導体及び／又は回路部品の体積と一致する空隙が形成されていることが好ましい。これにより、内蔵部品の埋設による未硬化状態の絶縁性基材に含まれる熱硬化性樹脂の余分な流動が抑制されるので、絶縁性基材に設けたビアホールに導電性ペーストを充填して形成したインナービアが積層した回路基板の配線パターン上の正規位置よりずれないため接続性を安定させることができる。また内蔵部品に応力を与えることなく埋設できるので内蔵する部品の破損による不良をなくすことができる。

また、上記部品内蔵モジュールの製造方法は、保護フィルム表面に多孔質シートを配置して前記絶縁性基材及び導電性ペーストが硬化しない温度域で加熱加圧する工程の後に、前記絶縁性基材の表面に対して前記多孔質シートを水平方向にビアホール径以上移動させてから前記多孔質シートを除去するのが好ましい。この方法によれば多孔質シートと導電性ペーストとの接触部分において、移動させることにより多孔質シートと導電性ペーストの間にせん断力が生じ、多孔質シートに余分に導電性ペーストが取られることを防止することができる。

また、上記部品内蔵モジュールの製造方法は、保護フィルムの厚さは、導電性ペーストを充填する側に貼り付ける保護フィルムの厚さが、もう一方の対向する側に貼り付ける保護フィルムの厚さと同等又は厚いことが好ましい。この方法であれば、導電性ペーストの表面の凹みが大きい場合でも保護フィルムの厚さを厚くすることで絶縁性基材表面からの導電性ペーストの突出量を調整することが可能となり良好な接続性を得ることができる。

また、上記部品内蔵モジュールの製造方法では、無機質フィラーとしてＡｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＢＮ、ＡｌＮ、ＳｉＯ₂から選ばれる少なくとも１種以上であることが好ましい。これらの無機フィラーを用いることで、放熱性に優れた絶縁性基材となる。また、無機フィラーとして、ＳｉＯ₂を用いた場合、基板の誘電率を小さくすることができる。

また、上記部品内蔵モジュールの製造方法での導電性ペースト中における導電性粉末は、金、銀、銅、ニッケル、錫及び鉛から選ばれる少なくとも１種以上を含有することが好ましい。導電率の点からは、銀が優れており、ビアホールの低抵抗化に有利である。また、金属自体が柔らかい場合、導電性ペーストが充填されたビアホール導体に圧縮が加えられた際の導電性粉末同士の接触面積を拡大し、低抵抗化しやすいので、金又は銀が適している。また、コストの観点で、銅が優れている。また銅粉を核に銀を被覆したものが、銀及び銅の長所をあわせもち、更に好適である。

また、上記部品内蔵モジュールの製造方法において、絶縁性基材に含まれる熱硬化樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びシアネートから選ばれる少なくとも１種以上であることが好ましい。これらの樹脂を使用することで耐熱性や電気絶縁性に優れた部品内蔵モジュールを製造することができる。

また、上記部品内蔵モジュールの製造方法での導電性ペースト中における有機バインダとしては、熱硬化性樹脂を含んで成り、熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂、シアネート樹脂及びフェノール樹脂から選ばれる少なくとも１種以上であることが好ましい。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂とフェノール樹脂を混合したものがより好ましい。これは、エポキシ樹脂のみでは電気絶縁性に優れるが、導電性ペースト中の酸化した導電性粉末を還元する機能が無く、一方、フェノール樹脂のみでは、還元性に優れるが樹脂自身が脆いこと、一般に固形のため、溶剤を使用して溶解しなくてはならないこと等の欠点があるためである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１（ｉ）は本発明の実施の形態１に於ける部品内蔵モジュール１００の断面図である。１０９は回路基板で内蔵部品１１３が実装されている。回路基板１０８と１０９とを絶縁性樹脂で加熱加圧して一体化されている。この際、内蔵部品１１３は絶縁樹脂基材の内部に埋設される。回路基板１０８と１０９との電気的な接続はビアホール１０３内の導電性ペースト１０４によって接続される。

図１（ａ）〜図１（ｉ）は本発明の実施の形態１における部品内蔵モジュールの製造工程を示す断面図である。１０１ａは、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＢＮ、ＡｌＮ、ＳｉＯ₂などで構成される無機質フィラー７０〜９５重量％と、エポキシ樹脂、フェノール樹脂もしくはシアネート樹脂を主成分とする未硬化状態の熱硬化樹脂組成物５〜３０重量％を含む混合物からなる絶縁性基材である。

無機質フィラーが７０重量％未満になると絶縁性基材を加熱硬化させる際に粘度が急速に低下し流動性が増加する。流動性が良過ぎると絶縁性基材内に形成されるビアホールが樹脂流動とともに流れたり変形が生じたりする。また、９５重量％を超えると高粘度過ぎるため必要とされる性状及び形状のシート成型が困難となる。

図１（ａ）に示すように１０２ａは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）フィルム、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム、ポリエチレン ナフタレート（ＰＥＮ）フィルムなどで構成される厚み１０〜１００μｍの保護フィルムあるいは支持材である。

内蔵する部品の厚みに合わせて、厚み１００μｍの絶縁性基材１０１ａを１枚から複数枚と、両面に保護フィルム１０２ａを配置してラミネートを行い一体化させる。本実施の形態１では、絶縁性基材１０１ａを３枚重ねた厚さ０．３ｍｍの絶縁性基材１０１ｂと、その両面に厚み１６μｍのＰＰＳ保護フィルム１０２ａに配置して真空ラミネートにより、温度：６０℃、圧力：０．８ＭＰａの条件で約２分間ラミネートを行なった。

次に図１（ｂ）に示すように内蔵部品を埋め込むための空隙１０７形成を行う。この空隙形成は、レーザーや金型やパンチングにより加工することができる。本実施例においては、パンチング加工により行なった。これにより、内臓部品の埋設による未硬化状態の絶縁性基材に含まれる熱硬化性樹脂の余分な流動が抑制される。また、内蔵する部品に応力を与えることなく埋設することができる。

次に図１（ｃ）に示すように空隙形成されたシートの保護フィルム１０２ａを片面剥離し、回路基板と内蔵部品とを干渉させない目的である絶縁性基材１０１ｃを１枚から複数枚と、保護フィルム１０２ｂを積層してラミネートを行い一体化させる。本実施の形態１においては、絶縁性基材１０１ｃは１枚使用した。ここでのラミネート条件は、絶縁性基材１０１ｂ、１０１ｃ間及び絶縁性基材１０１ｃと保護フィルム１０２ｂ，絶縁性基材１０１ｂと保護フィルム１０２ａとの密着性を得ることができ、かつ空隙形状の変形が生じないことが望まれる。なお、保護フィルム１０２ｂの厚みは、導電性ペーストを充填する側に貼り付けるため、もう一方の対向する側に貼り付けられている保護フィルム１０２ａの厚さと同等又は厚くすることが好ましい。例えば、導電性ペーストの表面の凹みが大きくなる場合でも、保護フィルム１０２ｂの厚さを厚くすることで絶縁性基材表面からの導電性ペーストの突出量を最適化することが可能となりビアホール内に十分な量の導電性ペーストが充填できる。なお、保護フィルム１０２ｂの厚さは、厚すぎると保護フィルム１０２ｂを剥離したときに保護フィルム１０２ｂ側に導電性ペーストがとられて突出量が少なくなり電気的接続が不安定になるので１５〜３０μｍとすることが好ましい。本実施の形態１においては、ＳｉＯ₂フィラー８０重量％、エポキシ主成分の樹脂を１９．５重量％、未硬化による残溶剤０．５重量％とした場合において、ラミネート条件として温度：６０℃、圧力：０．４ＭＰａの条件が最適であり、１０×１０×０．３ｍｍ加工された空隙の最大変形量（開口寸法最小値）は開口中央部の９．７ｍｍである。空隙形状の変形を許容できるラミネート条件は、温度：１００℃以下、圧力：１ＭＰａ以下であった。なお、保護フィルム１０２ｂの厚さとしては２５μｍのＰＰＳを使用した。

次に図１（ｄ）の示すように図１（ｃ）で作製した絶縁性基材１０１ｂ、１０１ｃ及び保護フィルム１０２ｂ、１０２ａをラミネートにより一体化させた状態の絶縁接合基材１１０にビアホール１０３をレーザーやドリルやパンチング加工等により全てを貫通する直径１６０μｍの形状のビアホール１０３を形成する。特に、レーザー加工法では、炭酸ガスレーザーが加工速度の点で有効である。又はパンチング加工では、穴品質の点で有効である。本実施の形態１においては、パンチング加工によりビアホール１０３形成を行った。

次に図１（ｅ）の示すように保護フィルム１０２ｂに接触しながら移動するスキージ１０５によって導電性粉末、有機バインダ（樹脂成分及び溶剤）の含まれている導電性ペースト１０４をビアホール１０３内に印刷充填して絶縁接合基材１２０を作製する。このビアホール１０３への導電性ペースト１０４の充填においては、導電性ペースト１０４の上面と保護フィルム１０２ｂの上面とが同様の高さになるようにスキージ１０５による充填条件を最適化して、上述した充填印刷を繰り返す。導電性ペーストは、金や銀、銅、ニッケル、錫及び鉛の粉末を導電材料とし、有機バインダとしては、熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂、シアネート樹脂及びフェノール樹脂から選ばれる熱硬化性樹脂を混練したものが使用できる。特に、銅は導電性が良好で、マイグレーションも少ないため有効である。また、熱硬化性樹脂も液状のエポキシ樹脂が耐熱性の面で安定である。本実施の形態１においては、平均粒径２μｍの球形状の銅粒子８５質量％と、樹脂組成としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂３質量％とグルシジルエステル系エポキシ樹脂９質量％と、硬化剤としてアミンアダクト硬化剤３質量％とを三本ロールにて混練したものを用いた。充填条件としてスキージは変形を抑えるためゴム硬度９０度ウレタンゴムスキージを使用し、スキージ先端部がスキージの押しつけ力によりビア内に入り込んで凹み量を少なくするため充填圧力は０．０４ＭＰａにして低圧で繰り返し充填を行った。また、絶縁接合基材１１０の下部から吸引することによる下方の垂れ下がりの影響を抑制するため吸引力を低くした。

次に図１（ｆ）の示すように保護フィルム１０２ｂの上面に多孔質シート１１１を設置し、多孔質シート１１１の上で絶縁性基材１０１ｄ及び導電性ペースト１０４が硬化しない温度域で加熱加圧ローラ１１２により加熱加圧しながら回転移動させる。これにより、多孔質シート１１１がビアホール１０３内に押されて導電性ペースト１０４に密着し、導電性ペースト１０４に含まれている有機バインダ成分の一部が選択的に多孔質シート１１１に吸収されると同時に導電性ペースト１０４表面の凹みの平坦性改善や表面を軽く半硬化することができる。また上記の工程において絶縁性基材１０１ｄ及び導電性ペースト１０４が硬化しない温度域は、３０℃〜１００℃の範囲であることが好ましい。なお加熱加圧条件については、使用する絶縁性基材や導電性ペーストの組成、絶縁性基材の構成、導電性ぺーストの充填状態等に支配される部分が多く適宜、条件の最適化が必要である。本実施の形態１においては、温度：８０℃、圧力：０．４ＭＰａの条件で加熱加圧させた。なお、多孔質シートは、有機バインダ成分に含まれる樹脂成分及び溶剤成分を吸収する材料であれば良く、織布、不織布の紙類、布類のいずれかを用いることが好ましく、その中でも特にコスト面から考慮すると不織布又は紙類が最適である。不織布としては、湿式不織布であって、かつ、木材パルプに、レーヨンまたはコットンなどの吸水性繊維を混抄した不織布が好ましい。さらに、吸水性と通気性とを備えた和紙に近い紙が好ましい。前記不織布又は紙類の単位面積当たりの重量（目付け）は２０〜５０ｇ／ｍ²程度が好ましい。本実施例では３０ｇ／ｍ²のもの（カクケイ株式会社製商品名“ＭＫＩ−３０”）を用いた。

また、加熱加圧ローラ１１２は金属製の芯材の内部にヒータなどの加熱部を設けて、さらに外周部にゴムなどの弾性体をコートしたものが好ましい。

次に図１（ｇ）に示すように、多孔質シート１１１を保護フィルム１０２ｂ上面から除去した後に、保護フィルム１０２ｂ、１０２ａを剥離して導電性ペーストが表面に突出した絶縁性基材１３０を作製する。このとき、多孔質シート１１１を絶縁接合基材１２０の保護フィルム１０２ｂ表面に対して水平方向にビアホール径以上移動させてから多孔質シート１１１を除去する。保護フィルムを垂直方向に浮かせて除去すると多孔質シート１１１に付着した導電性ペースト１０４がとられる恐れがあるからである。この方法によれば多孔質シートと導電性ペーストとの接触部分において、移動させることにより多孔質シートと導電性ペーストの間にせん断力が生じ、多孔質シートに余分に導電性ペーストが取られることを防止することができる。上記の実施形態では、多孔質シート１１１を水平方向に移動したが、絶縁接合基材１２０を水平方向に移動させても構わない。

次に図１（ｈ）に示すように、絶縁性基材１３０の両面に空隙形成側に内蔵部品１１３を実装した回路基板１０９を配置し、反対面に回路基板１０８を配置してアライメント積層を行う。その後、２００℃で３ＭＰａの圧力で２時間熱プレスを行い、絶縁性基材と導電性ペーストを完全硬化させることで図１（ｉ）に示す部品内蔵モジュール１００が得られる。これによりビアホール１０３内の導電性ペースト１０４が加圧圧縮され、導電性ペースト１０４内の導電性粉末が緻密化され、回路基板１０８と１０９の良好な電気的接続が導電性ペースト１０４を介して行われる。

このような製造方法によれば導電性ペースト中の有機バインダの一部を吸収しながら加熱加圧することで導電性ペーストの表面流れ及び表面凹みの平坦性が改善でき、良好で安定した接続性及び絶縁性に優れた部品内蔵モジュールが実現できる。

（実施の形態２）
本実施の形態２の部品内蔵モジュールの製造方法は、多孔質シートを用いて導電性ペースト及び絶縁性基材が硬化しない温度域での加熱加圧する方法において、上述した実施の形態１と異なる。以下、本発明の実施の形態２の製造方法について図２を用いて説明する。なお、実施の形態１で説明した工程と同様の工程については、実施の形態１で用いた符号を付記し、詳細な説明は省略する。

図２（ａ）〜図２（ｄ）は、本発明の実施の形態２における部品内蔵モジュールの製造工程を示す断面図である。図２（ａ）は実施の形態１の図１（ａ）〜（ｄ）と同条件で作成したものであり、絶縁性基材１０１ｄに空隙１０７が形成された後、保護フィルム１０２ｂ、１０２ａを貼り付けた絶縁接合基材１１０にビアホール１０３が形成されている。次に図２（ｂ）に示すようにビアホール１０３が形成された絶縁接合基材１１０を吸着テーブル１１４に設置して実施の形態１の図１（ｅ）と同様に保護フィルム１０２ｂに接触しながら移動するスキージ１０５によってビアホール１０３内に導電性ペースト１０４を印刷充填して絶縁接合基材１２０を作製する。次に図２（ｃ）に示すように保護フィルム１０２ｂの上面に多孔質シート１１１を設置し、多孔質シート上面側に加熱ヒータ１２１とシート状のゴム系材料の弾性体１２２及びエアー供給部１２３を備えた風船加圧体１２４を配置する。そして図２（ｄ）に示すように、風船加圧体１２４を加熱させた状態でエアー供給部１２３に圧縮空気を供給して弾性体を変形させる風船加圧法により多孔質シート１１１に密着させて加熱加圧を行う。この方法によると保護フィルム１０２ｂ表面の凹凸段差や平面度が大きくても、ゴム系材料の弾性体１２２を使用することで表面に対する追従性が良好であるため、多孔質シート１１１がビアホール１０３内に押されて導電性ペースト１０４に密着し、導電性ペースト１０４に含まれているバインダ成分の一部が選択的に多孔質シート１１１に吸収されると同時に導電性ペースト１０４表面の凹みの平坦性が改善される。なお、ゴム系の弾性体材料としては、厚さが１〜４μｍのシリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等を用いるのが好ましい。本実施例では厚さが３μｍのシリコーンゴムを用いた。また、加熱加圧後の多孔質シート１１１の除去は、実施の形態１と同様に多孔質シート１１１を保護フィルム１０２ｂ上面から水平方向にビアホール径以上移動させてから除去した後に、保護フィルム１０２ｂ、１０２ａを剥離することが好ましい。本実施の形態２においては、弾性体１２２として厚み３ｍｍのシリコンゴム材料を使用し、条件としては、温度：８０℃、圧力：０．４ＭＰａで風船加熱加圧を行うことで、多孔質シート１１１に導電性ペースト１０４に含まれている有機バインダ成分を効果的に吸収させることができるとともに、導電性ペースト１０４の表面凹みの平坦性と硬化度合いが改善され、良好なインナービア形状が得られる。以下、実施の形態１の図１（ｇ）〜図１（ｉ）と同様の製造工程で行うことで、実施の形態１と同様に接続信頼性の高い部品内蔵モジュールが実現できる。

（実施の形態３）
本実施の形態３の部品内蔵モジュールの製造方法は、多孔質シートを用いて導電性ペースト及び絶縁性基材が硬化しない温度域での加熱加圧により、導電性ペーストの有機バインダの一部を吸収させた後に、ビアホールにさらに導電性ペーストを充填する工程を有することにおいて、上述した実施の形態１及び実施の形態２と異なる。以下、本発明の実施の形態３の製造方法について図３を用いて説明する。なお、実施の形態１及び実施の形態２で説明した工程と同様の工程については、同じ符号を付記し、詳細な説明は省略する。図３（ａ）〜図３（ｂ）は、本発明の実施の形態３における部品内蔵モジュールの製造工程を示す断面図である。図２（ａ）は実施の形態１の図１（ａ）〜（ｆ）又は実施の形態２の図２（ａ）〜（ｄ）の工程で作製したビアホール１０３に第１の導電性ペースト１０４を充填し、多孔質シート１１１を設置して加圧加熱により導電性ペースト１０４の有機バインダ成分を多孔質シート１１１に吸収させた後の絶縁接合基材１２０である。この状態では、ビアホール１０３に充填された導電性ペースト１０４の有機バインダ成分は、多孔質シート１１１によって吸収されるために、ビアホール１０３上部に空間１３３が形成されている。次に図３（ｂ）に示すように、この空間に実施の形態１の図１（ｅ）で説明した印刷充填工程と同様にスキージ１０５を用いて第２の導電性ペースト１１４を印刷充填する（第２の印刷充填工程）。この第２の印刷充填工程において、導電性ペースト１１４は、保護フィルム１０２ｂ上面の高さまで充填を行う。これによりビアホール１０３内に導電性ペースト１１４が補充され、ビアホール１０３内の導電性粉末を増加させることができる。このような製造方法によればビアホール１０３内により多くの導電性粉末を高密度に充填させることができるので、電気的接続信頼性をより向上させることができる。また、第２の印刷充填工程の導電性ペースト１１４は第１の印刷充填工程の導電性ペースト１０４より導電性粉末の含有率を高くすることがより好ましい。これによりビアホール１０３内にさらに高い含有率の導電性粉末を充填させることができる。

上述したように各実施形態の部品内蔵モジュールの製造方法により、従来よりも安定した層間の接続安定性と絶縁性に優れた部品内臓モジュールを提供することが可能となる。

本発明にかかる部品内蔵モジュールの製造方法は、安定した層間接続に優れた効果を有し、インナービアホール接続により高アスペクトのビアホールを電気的に接続する、例えば、高密度、高機能、耐ノイズに加え、部品を内蔵した実装形態のモジュールの製造方法として有用である。

（ａ）〜（ｉ）は本発明の実施の形態１における部品内蔵モジュールの製造方法の工程を説明する断面図であり、（ａ）は絶縁性基材の積層及び保護フィルム貼り付け工程を説明する断面図、（ｂ）は内蔵する部品の空隙を形成する工程を説明する断面図、（ｃ）は空隙形成した絶縁性基材と内蔵部品の干渉防止用の絶縁性基材とを積層、ラミネートする工程を説明する断面図、(ｄ)は絶縁接合基材１１０にビアホールを形成する工程を説明する断面図、（ｅ）はビアホール内に導電性ペーストを充填する工程を説明する断面図、（ｆ）は絶縁接合基材１２０上に多孔質シートを配置して加熱加圧ローラにより加熱加圧する工程を説明する断面図、（ｇ）は多孔質シート除去後、保護フィルム剥離をする工程を説明する断面図、（ｈ）は絶縁性基材１３０と回路基板１０８、１０９の積層及び熱プレスをして部品を内蔵する工程を説明する断面図、（ｉ）は本発明の実施形態１における製造工程で製造された部品内蔵モジュールを示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態２における部品内蔵モジュールの製造方法の工程を説明する断面図であり、（ａ）は実施の形態１の図１（ａ）〜（ｄ）での空隙及びビアホール形成工程で製造した絶縁接合基材１１０を説明する断面図、（ｂ）はビアホール内に導電性ペーストを充填する工程を説明する断面図、（ｃ）は風船加圧体による加熱加圧工程の加熱加圧前の状態を説明する断面図、（ｄ）は風船加圧体による加熱加圧工程の加熱加圧をした状態を説明する断面図である。 （ａ）〜（ｂ）は、本発明の実施の形態３における部品内蔵モジュールの製造方法の工程を説明する断面図であり、（ａ）は第１の導電性ペースト充填工程、加熱加圧工程、多孔質シート除去及び保護フィルム剥離工程後の絶縁接合基材１２０の状態を説明する断面図、（ｂ）は第２の導電性ペースト充填工程を説明する断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、従来の部品内蔵モジュールの製造方法の工程を説明する断面図であり、（ａ）はビアホール形成工程を説明する断面図、（ｂ）は導電性ペーストを充填する工程を説明する断面図、（ｃ）は導電ペースト性を充填した後の状態を示す断面図、（ｄ）は保護フィルムを剥離する工程を説明する断面図、（ｅ）は絶縁性基材と回路基板を積層する工程を説明する断面図、（ｆ）は従来の製造工程で製造された部品内蔵モジュールを示す断面図である。 （ａ）〜（ｂ）は、従来のスクリーン印刷法によるビアホールの導電性ペースト充填課題を説明する部分説明図であり、（ａ）は導電性ペーストを充填した状態を説明する部分説明図、（ｂ）は積層、加熱加圧により一体化させた後の導電性ペーストの状態を説明する部分説明図である。 （ａ）〜（ｂ）は、従来のスクリーン印刷法によるビアホールの導電性ペースト充填課題を説明する部分説明図であり、（ａ）は導電性ペーストを充填した状態を説明する部分説明図であり、（ｂ）は積層、加熱加圧により一体化させた後の導電性ペーストの状態を説明する部分説明図である。 （ａ）〜（ｂ）は、従来のスクリーン印刷法によるビアホールの導電性ペースト充填課題を説明する部分説明図であり、（ａ）は導電性ペーストを充填した状態を説明する部分説明図、（ｂ）は積層、加熱加圧により一体化させた後の導電性ペーストの状態を説明する部分説明図である。

符号の説明

１００，４００ 部品内臓モジュール
１０１ａ，１０１ｂ，１ｏ１ｃ，１０１ｄ，１３０，４０１，５０１ 絶縁性基材
１０２ａ，１０２ｂ，４０２，５０２ 保護フィルム
１０３，４０３，５０３ ビアホール
１０４，１１４，４０４，５０４ 導電性ペースト
１０５，４０５ スキージ
１０７ 空隙
１０８，１０９，４０８，４０９，５０８，５０９ 回路基板
１１１ 多孔質シート
１１２ 加熱加圧ローラ
１１３，４１３ 内臓部品
１１４ 吸着テーブル
１２２ 弾性体
１２３ エアー供給部
１２４ 風船加圧体
５１５ 配線パターン

Claims (11)

1. 配線層間を相互に接続するビアホールを有する絶縁性基材の内部に、半導体及び回路部品から選ばれる少なくとも一つが埋設された部品内蔵モジュールの製造方法であって、
   無機質フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる絶縁性基材の両面に保護フィルムを貼り付ける工程と、
   少なくともビアホールを形成する工程と、
   前記ビアホールに導電性粉末及び有機バインダ成分を含有する第１の導電性ペーストを充填する工程と、
   前記絶縁性基材の表面に導電性ペーストの有機バインダ成分の一部を吸着させる多孔質シートを配置して、前記絶縁性基材及び導電性ペーストが硬化しない温度域で加熱加圧する工程と、
   前記加熱加圧する工程後に、前記導電性ペースト表面に形成された空間に、さらに前記第１の導電性ペーストより導電性粉末の含有率が高い導電性ペーストを充填する工程と、
   少なくとも一方には半導体及び回路部品から選ばれる少なくとも一つが実装された回路基板を前記絶縁性基材の両面に配置し、積層する工程と、
   前記積層された回路基板と絶縁性基材を加熱加圧して絶縁性基材及び導電性ペーストを硬化させることで一体化する工程とを含むことを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法。
2. 前記保護フィルム表面に多孔質シートを配置して前記絶縁性基材及び導電性ペーストが硬化しない温度域で加熱加圧する工程は、回転しながら、前記吸着シートの表面を移動する加圧加熱ローラで行う請求項１に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
3. 前記保護フィルム表面に多孔質シートを配置して前記絶縁性基材及び導電性ペーストが硬化しない温度域で加熱加圧する工程は、ゴム風船加圧で行う請求項１に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
4. 前記多孔質シートは、織布、不織布の紙類、布類のいずれかである請求項１〜３のいずれか１項に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
5. 前記絶縁性基材に前記半導体及び回路部品から選ばれる少なくとも一つが配置された位置に対応して、半導体及び回路部品から選ばれる少なくとも一つの体積と概ね一致する空隙が形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
6. 前記保護フィルム表面に多孔質シートを配置して前記絶縁性基材及び導電性ペーストが硬化しない温度域で加熱加圧する工程の後に、前記絶縁性基材の表面に対して前記多孔質シートを水平方向にビアホール径以上移動させてから前記多孔質シートを除去する工程を含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
7. 前記保護フィルムの厚さは、導電性ペーストを充填する側に貼り付ける保護フィルムの厚さが、もう一方の対向する側に貼り付ける保護フィルムの厚さと同等又は厚い請求項１〜６のいずれか１項に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
8. 前記無機質フィラーは、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＢＮ、ＡｌＮ及びＳｉＯ₂から選ばれる少なくとも１種以上である請求項１〜７のいずれか１項に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
9. 前記熱硬化樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びシアネートから選ばれる少なくとも１種以上である請求項１〜８のいずれか１項に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
10. 前記導電性粉末は、金、銀、銅、ニッケル、錫及び鉛から選ばれる少なくとも１種以上を含有する請求項１〜９のいずれか１項に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
11. 前記有機バインダは、熱硬化性樹脂を含んで成り、熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂、シアネート樹脂及びフェノール樹脂から選ばれる少なくとも１種以上である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。

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