JP4925905B2 - 電子部品内蔵基板 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子などの電子部品を内蔵した電子部品内蔵基板に関するものである。

従来より、電子部品内蔵基板としては、図１４および図１５に示したものがある（たとえば特許文献１参照）。図１４および図１５に示した電子部品内蔵基板９は、コア基板９０の内部に半導体素子９１を収容するとともに、コア基板９０の両面に、ビルドアップ配線層９２，９３を形成したものである。ビルドアップ配線層９２は、半導体素子などの電子部品（図示略）が実装されるものである。ビルドアップ配線層９３は、バンダボールなどが形成されて、所望の回路基板（図示略）などと接続されるものである。コア基板９０は、ビルドアップ配線層９２，９３相互の導通を図るためのものであり、ビルドアップ配線層９２に実装された電子部品（図示略）は、ビルドアップ配線層９２、コア基板９０およびビルドアップ配線層９３を介して回路基板（図示略）などと導通させられる。

特開２００１−３３９１６５号公報

しかしながら、電子部品内蔵基板９では、半導体素子９１がコア基板９０に設けられた直方体状の空間９４に収容されている。また、空間９４は、半導体素子９１の大きさと略同程度とされており、空間９４を規定する面９５の面積が極力小さくなるように形成されている。空間９４を規定する面９５は、半導体素子９１を駆動したときに発生する熱をコア基板９０に放熱するための界面として機能するものである。そのため。面９５の面積が小さい場合には、コア基板９０に伝達される熱量が小さくなるため、半導体素子９１で発生した熱を十分に放熱することができない。その結果、半導体素子９１の温度が上昇しやすく、半導体素子９１の動作が不安定となる可能性が高くなる。

そこで、本発明は、電子部品を内蔵した基板において、電子部品の駆動時に発生した熱を効率良く放熱させ、電子部品の動作を安定させることを課題としている。

本発明の第１の側面では、電子部品と、前記電子部品を収容するための空間を規定する貫通孔を有する１以上の絶縁層と、を備えた電子部品内蔵基板であって、前記貫通孔の内面は、平面視において凹凸を有しており、前記貫通孔には、無機フィラーを含有した樹脂が、前記貫通孔の前記内面に接するように充填されていることを特徴とする、電子部品内蔵基板が提供される。

前記絶縁層は、繊維束に樹脂を含浸させたものであり、前記繊維束は、前記貫通孔の内面から露出しているのが好ましい。
また、前記内面は、平面視において、複数の円弧が連なった形状に形成するのが好ましい。

前記複数の円弧は、たとえば曲率半径をＲ、隣接する円弧同士のピッチをＰとしたとき、１．２≦（Ｐ／Ｒ）≦２．０の関係に形成される。曲率半径Ｒは、たとえば１μｍ以上２００μｍ以下、隣接するものどうしのピッチＰは、たとえば１．２μｍ以上４００μｍ以下とされる。

前記１以上の絶縁層は、それぞれ前記貫通孔を有する複数の絶縁層を含んでおり、前記
貫通孔は、それぞれテーパー状に形成されていることが好ましい。
また、前記１以上の絶縁層は、たとえば互いに開口面積の異なる複数の絶縁層を含んでいるのが好ましい。

前記貫通孔は、たとえば平面視において、矩形の各辺を凹凸状とした形状に形成される。その一方で、前記繊維束は、たとえば前記各辺に直交または略直交する方向に延びるように配置される。
また、前記繊維束は、軸方向を一方向に揃えて配列されており、前記絶縁層は、それぞれ前記繊維束を具備する第１層領域および第２層領域を有し、前記第１層領域の前記繊維束と前記第２層領域の前記繊維束とは、前記軸方向が互いに直交しているのが好ましい。

前記空間には、樹脂が充填しておくのが好ましい。前記樹脂は、たとえば非金属無機フィラーを３０ｗｔ％以上８５ｗｔ％以下含有するエポキシ樹脂である。前記非金属無機フィラーは、たとえばシリカあるいは金属粉末である。

本発明の電子部品内蔵基板によれば、電子部品を収容する空間を規定する面が凹凸状をなしていることから、絶縁層に対して熱を伝えるため伝熱界面の面積が大きく確保されている。そのため、本発明では、電子部品から発生する熱を効率よく絶縁層へ放出することができ、電子部品の動作を安定化させることができる。

とくに、前記内面を、平面視において、連続した凹凸状、たとえば複数の円弧が連なった形状にすれば、伝熱界面の面積を適切に大きくできるため、より一層確実に、電子部品からの熱を絶縁層に伝達することができる。

本発明の電子部品内蔵基板において、１以上の絶縁層を互いに開口面積の異なる複数の絶縁層を含んでいれば、絶縁層の間に段差が形成されるため、より一層、伝熱界面の面積を大きく確保することができる。

本発明の電子部品内蔵基板において、貫通孔をテーパ状に形成すれば、貫通孔の内面の面積をより一層確保することができるため、伝熱界面の面積を大きく確保することができる。

本発明の電子部品内蔵基板において、貫通孔の内面から繊維束を露出させれば、繊維束を介して外部に熱が伝わり易くなり、効率的に放熱することができる。とくに、貫通孔の平面視形状を矩形の各辺を凹凸状とした形状とするとともに、繊維束を前記各辺に直交または略直交する方向に延びるように配置すれば、繊維束を介して、繊維束の延びる方向に沿って熱が伝わり易くなるため、より効率的に電子部品から発生した熱を伝達することができる。

本発明の電子部品内蔵基板において、空間に樹脂が充填しておけば、樹脂を介して熱を効率良く絶縁層に伝えることができる。とくに、樹脂として無機フィラー（たとえばシリカあるいは金属粉末）を含有したものを使用すれば、無機フィラーによって、より効率的に絶縁層に熱を伝えることができる。

本発明の製造方法では、電子部品を収容するための空間を規定する貫通孔が、平面視において連続した凹凸を有する電子部品内蔵基板が製造される。この電子部品内蔵基板では、電子部品を収容する空間を規定する面が凹凸状をなしていることから、絶縁層に対して熱を伝えるため伝熱界面の面積が大きく確保される。そのため、本発明では、電子部品から発生する熱を効率よく絶縁層へ放出することができ、電子部品の動作を安定化させることができる。

本発明の製造方法において、たとえばレーザスポットの径を２μｍ以上４００μｍ以下に、レーザスポットの照射ピッチを１．２μｍ以上４００μｍ以下に設定し、一定時間ごとにレーザスポットを出射して貫通孔を形成するようにすれば、貫通孔における平面視形状が連続した円弧状となる。そのため、本発明の製造方法では、伝熱界面の面積が適切に大きくされ、より一層確実に、電子部品からの熱を絶縁層に伝達することができる電子部品内蔵基板が提供される。

本発明の製造方法において、複数の絶縁シートにおける貫通孔を、互いに開口面積の異なるものとして形成すれば、複数の絶縁層の間に段差が形成される。そのため、本発明の製造方法では、伝熱界面の面積が適切に大きくされ、より一層確実に、電子部品からの熱を絶縁層に伝達することができる電子部品内蔵基板が提供される。

本発明の製造方法において、貫通孔を形成するときに貫通孔の内面から絶縁シートの繊維束を露出させようにすれば、繊維束を介して外部に熱が伝わり易く、効率的に放熱することができる電子部品内蔵基板が提供される。とくに、貫通孔の平面視形状を矩形の各辺を凹凸状とした形状とするとともに、繊維束を前記各辺に直交または略直交する方向に延びるように配置したものを使用すれば、繊維束を介して、繊維束の延びる方向に沿って熱が伝わり易くなるため、より効率的に電子部品から発生した熱を伝達することができる電子部品内蔵基板が提供される。

以下に、本発明について、図面を参照しつつ説明する。

図１に本発明に係る電子部品内蔵基板の一例である半導体素子内蔵基板１を示す。図１に示した半導体素子内蔵基板１は、コア基板２の内部に半導体素子３を収容するとともに、コア基板２の両面に、ビルドアップ配線層４，５を形成したものである。

半導体素子３は、ＩＣ、ＬＳＩ等のシリコンチップであり、複数のバンプ３０を有している。複数のバンプ３０は、配線基板２に導通接続されるものであり、たとえば半導体素子３の主面３１における周縁部において、周縁に沿って並ぶように配置されている。半導体素子３は、全体での熱膨張率は、たとえば３〜４ｐｐｍ／℃とされている。ここで、半導体素子３の熱膨張率は、ＪＩＳ Ｋ７１９７に準拠して測定した値であり、たとえば「ＳＳＣ／５２００」（セイコーインスツルメンツ社製）を用いて測定することができる。

コア基板２は、全体での熱膨張率は、たとえば半導体素子３と同程度である３〜４ｐｐｍ／℃とされており、好ましくは半導体素子３との間の熱膨張率の差が±５ｐｐｍ／℃以下に形成されている。ここで、コア基板２の熱膨張率は、半導体素子３と同様にＪＩＳ Ｋ７１９７に準拠して測定した値であり、たとえば「ＳＳＣ／５２００」（セイコーインスツルメンツ社製）を用いて測定することができる。

コア基板２における熱膨張率を半導体素子３における熱膨張率の±５ｐｐｍ／℃以下とすれば、半導体素子内蔵基板１の製造時や駆動時においてコア基板２および半導体素子３が加熱されたときにコア基板２および半導体素子３が同程度に熱膨張し、その後の温度低下において同程度に熱収縮する。そのため、熱収縮時あるいは熱膨張時の応力を緩和する目的で、多量のハンダなどを用いて半導体素子３を実装する必要がなくなる。その結果、使用するハンダ量などを低減でき、あるいはハンダを使用する必要がなくなるため、たとえ半導体素子３における電極（バンプ３０）のピッチが２００μｍ以下に狭小化される場合であっても、隣接する電極（バンプ３０）間がショートすることを適切に抑制することができる。

このコア基板２は、絶縁体２０、貫通孔２１、スルーホール導体２２、充填樹脂２３および空間２４を備えている。

絶縁体２０は、繊維束や繊維束を平織りした織布に熱硬化性樹脂を含浸させた複数の絶縁シートを積層し、硬化させたものであり、複数の絶縁層２５，２６，２７，２８，２９を有している。この絶縁体２０は、たとえば厚みが０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に形成されている。

貫通孔２１は、スルーホール導体２２が形成される部分であり、コア基板２の厚み方向に貫通している。貫通孔２１の直径は、たとえば２０μｍ以上１００μｍ以下に設定されている。貫通孔２１は、たとえばドリル加工やレーザ加工によって形成することができる。

スルーホール導体２２は、ビルドアップ配線層４とビルドアップ配線層５との間の導通を図るためのものである。このスルーホール導体２２は、貫通孔２１の内面において、たとえば金、銀、銅、錫、ニッケルなどの金属材料により、たとえば厚みが３μｍ以上５０μｍ以下に膜形成されている。

充填樹脂２３は、貫通孔２１の残存空間を埋めるためのものである。充填樹脂２３は、たとえばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、テフロン（登録商標）樹脂、シリコン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂あるいはビスマレイミドトリアジン樹脂により形成されている。

空間２４は、半導体素子３を収容するための空間である。空間２４は、半導体素子３と同程度あるいは、半導体素子３の大きさよりも若干広めの大きさに設定される。具体的には、空間２４を規定する貫通孔２５Ａ〜２７Ａと半導体素子３の側面との距離が０ｍｍ〜０．５ｍｍとなるように形成されている。この空間２４は、半導体素子３を覆うように樹脂２４Ａが充填されている。樹脂２４Ａとしては、エポキシ樹脂あるいはポリイミド樹脂などを使用することができる。樹脂２４Ａには、樹脂２４Ａの放熱性を高める目的で、無機フィラーを含有させておくのが好ましい。無機フィラーとしては、たとえばシリカあるいは金属粉末を使用することができる。無機フィラーの含有量は、たとえば３０ｗｔ％以上８５ｗｔ％以下とされる。

このような空間２４は、絶縁層２５〜２９によって規定されている。

図２に示したように、絶縁層２５〜２７は、貫通孔２５Ａ，２６Ａ，２７Ａを有するものである。貫通孔２５Ａ〜２７Ａは、平面視において、全体として矩形状とされているともに、矩形の各辺が複数の円弧２５Ａ′，２６Ａ′，２７Ａ′が連結されることにより形成される凹凸状とされている。そのため、空間２４は、貫通孔２５Ａ〜２７Ａの周縁が直線状に形成される場合に比べて、内周面の面積が大きく確保される。図３に示したように、各円弧は、円弧の曲率半径をＲ、隣接する円弧同士のピッチをＰとしたとき、１．２≦（Ｐ／Ｒ）≦２．０の関係を満たすように形成されている。（Ｐ／Ｒ）を１．２以上とすることで凹凸の起伏が大きくなり、十分な放熱効果を得ることができる。逆に（Ｐ／Ｒ）が１．２より小さいと、凹凸の輪郭が直線に近くなるため放熱効果は小さい。一方、（Ｐ／Ｒ）が２．０より大きいと円弧同士が連結されない状態となり、空間２４を規定する貫通孔２５Ａ〜２７Ａを形成することができない。したがって、各円弧は、１．２≦（Ｐ／Ｒ）≦２．０の関係を満たすように形成することが好ましい。より具体的には、曲率半径Ｒは１μｍ以上２００μｍ以下とされ、隣接するものどうしのピッチＰは１．２μｍ以上４００μｍ以下されている。

図１および図２に示したように、絶縁層２５〜２７における貫通孔２５Ａ〜２７Ａは、互いに開口面積が異なっている。より具体的には、上層の絶縁層２５から下層の絶縁層２７に向うほど、開口面積が大きくなっている。その結果、図４に示したように絶縁層２５〜２７が積層された状態では、空間２４の周縁部は段状に形成される。これにより、空間２４は、貫通孔２５Ａ〜２７Ａの開口面積が同一にされる場合に比べて、内周面の面積が大きく確保される。

図１および図２に示したように、絶縁層２８，２９は、空間２４を閉鎖するためのものである。絶縁層２８は、半導体素子３が実装されるものである。半導体素子３は、絶縁層２８に対してフリップチップ実装されており、半導体素子３の主面３１と絶縁層２５との間には樹脂が充填されてアンダーフィル３２が形成されている。各バンプ３０は、異方性導電接着剤の導体成分により導通接続してもよく、この場合には、半導体素子３の主面３１と絶縁層２８との間に異方性導電接着剤の樹脂成分が介在するため、半導体素子３の主面３１と絶縁層２８との間に樹脂を充填してアンダーフィル３２を別途形成する必要はない。

絶縁層２５〜２９は、図５（ａ）および図５（ｂ）参照すれば分かるように、たとえば繊維束６１Ａ，６１Ｂに樹脂６２Ａ，６２Ｂを含浸させたものとして構成されている。より具体的には、絶縁層２５〜２９は、繊維束６１Ａ，６１Ｂを一方向に揃えた２枚の樹脂シート（以下、ＵＤプリプレグともいう）６０Ａ，６０Ｂを、それらの繊維束６１Ａ，６１Ｂの軸方向が互いに直交するように接合したものを用いて形成されている。繊維束６１Ａ，６１Ｂは、全体として矩形状の貫通孔２５Ａ〜２７Ａの各辺に直交または略直交する方向に延びるように配置されている。そのため、図２に示した絶縁層２５〜２７では、貫通孔２５Ａ〜２７Ａの内面から繊維束６１Ａ，６１Ｂ（図５（ａ）参照）が露出している。貫通孔２５Ａ〜２７Ａの内面は、半導体素子３（図１参照）において発生した熱を、絶縁層２５〜２７に導入するための伝熱界面となるものである。そのため、貫通孔２５Ａ〜２７Ａの内面（伝熱界面）において繊維束６１Ａ，６１Ｂが露出していれば、繊維束６１Ａ，６１Ｂにおいて熱を移動させることができるため、コア基板２における放熱性を高めることができる。

絶縁層２５〜２９は、繊維束を平織りした織布に樹脂を含浸させたものであってもよい。この場合において、繊維束が縦横に配列されているため、貫通孔２５Ａ〜２７Ａの内面（伝熱界面）において繊維束が露出させることができ、コア基板２における放熱性を高めることができる。

ここで、コア基板２の全体での熱膨張を半導体素子３と同程度（半導体素子３との間の熱膨張率の差が±５ｐｐｍ／℃以下）とするためには、絶縁層２５〜２９における繊維束６１Ａ，６１Ｂの体積比率を４５％以上５５％以下とするとともに、繊維束６１Ａ，６１Ｂを構成する単繊維としては、繊維の軸方向の熱膨張率が−１０ｐｐｍ／℃以下５ｐｐｍ／℃以上のもの、たとえば全芳香族ポリエステル繊維、全芳香族ポリアミド、ポリパラフェニレンベゾビスオキサゾールおよび液晶ポリマーを主成分とする有機繊維、あるいはＳガラスやＴガラスなどの無機繊維を用いるのが好ましい。一方、コア基板２の熱膨張率を上述のものとするためには、熱硬化性樹脂としては、熱膨張率が２０ｐｐｍ／℃以上６０ｐｐｍ／℃以下のもの、たとえばエポキシ樹脂に非金属無機フィラー（たとえば球状シリカ）を２０ｗｔ％以上８０％以下含有させたものを用いるのが好ましい。

図１に示したように、ビルドアップ配線層４，５は、複数の導体層４０，５０および絶縁層４１，５１を交互に積層したものであり、ビア導体４２，５２をさらに含んでいる。

導体層４０，５０は、導電性を有するものであり、電気信号を伝達するための伝達路としての機能を備えている。この導体層４０，５０は、たとえば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケルあるいはクロムの金属材料により形成されている。

絶縁層４１，５１は、貫通孔４１Ａ，５１Ａを有するものであり、たとえばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂あるいはビスマレイミドトリアジン樹脂などの樹脂材料により形成されている。貫通孔４１Ａ，５１Ａは、ビア導体４２，５２を形成するための部分である。

ビア導体４２，５２は、上下の導体層４０，５０を電気的に接続するためのものであり、貫通孔４１Ａ，５１Ａにおいて絶縁層４１，５１を厚み方向に貫通するように、絶縁層４１，５１の上下の導体層４０，５０の間に形成されている。ビア導体４２，５２は、たとえば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケルあるいはクロムの金属材料により形成されている。ビア導体４２，５２は、貫通孔４１Ａ，５１Ａを埋めるように形成されている。もちろん、ビア導体４２，５２は、貫通孔４１Ａ，５１Ａの内面を覆う膜状に形成してもよい。

なお、ビア導体４２，５２と貫通孔４１Ａ，５１Ａとの間には、導体層４０，５０とビア導体４２，５２との間の密着性を高め、あるいは貫通孔４１Ａ，５１Ａの内面とビア導体４２，５２との密着性を高めるために下地層を設けてもよい。この場合の下地層は、たとえば銅、ニッケル、クロムあるいはチタン金属材料により形成されている。

上述のように、半導体素子内蔵基板１では、半導体素子３を収容する空間２４を規定する貫通孔２５Ａ〜２７Ａの内面（伝熱界面）が連続した円弧２５Ａ′〜２７Ａ′を有する凹凸状をなしていることから、絶縁層２５〜２７に対して熱を伝えるため伝熱界面の面積が大きく確保されている。また、貫通孔２５Ａ〜２７Ａを開口面積の異なるものとすることにより、絶縁層２５〜２７の間に段差が形成されるため、より一層、伝熱界面の面積を大きく確保することができる。そのため、半導体素子内蔵基板１では、半導体素子３から発生する熱を効率よく絶縁層２５〜２７へ放出することができ、半導体素子３の動作を安定化させることができる。

また、半導体素子内蔵基板１では、貫通孔２５Ａ〜２７Ａの内面から繊維束６１Ａ，６１Ｂが露出しているとともに、全体として平面視矩形状の貫通孔２５Ａ〜２７Ａの各辺に直交または略直交する方向に繊維束６１Ａ，６１Ｂが延びるように配置されている。そのため、半導体素子内蔵基板１では、繊維束６１Ａ，６１Ｂを介して、繊維束６１Ａ，６１Ｂの延びる方向に沿って熱が伝わり易くなるため、より効率的に半導体素子３から発生した熱を伝達することができる。

半導体素子内蔵基板１ではさらに、空間２４に樹脂２４Ａが充填されているために、樹脂２４Ａを介して熱を効率良く絶縁層２５〜２７に伝えることができる。とくに、樹脂２４Ａとして無機フィラー（たとえばシリカあるいは金属粉末）を含有したものを使用すれば、無機フィラーによって、より効率的に絶縁層２５〜２７に熱を伝えることができる。

次に、電子部品内蔵基板１の製造方法を説明する。

まず、コア基板２の製造方法を説明する。コア基板２を製造するためには、図５（ａ）および図５（ｂ）に示したような複数の樹脂シート６０，６０′，６０″を準備する。樹脂シート６０，６０′，６０″としては、繊維束６１Ａ，６１Ｂに未硬化状態の樹脂６２Ａ，６２Ｂを含浸させたものを使用することができる。より具体的には、樹脂シート６０，６０′，６０″は、繊維束６０Ａ〜６１Ｂを一方向に揃えた２枚のＵＤプリプレグ６０Ａ，６０Ｂを、それらの繊維束６１Ａ，６１Ｂの軸方向が互いに直交するように接合したものを用いて形成されている。

樹脂シートとしては、繊維束を平織りした織布に樹脂を含浸させたものを使用することもできる。

次いで、樹脂シート６０に対して貫通孔２５Ａ〜２７Ａを形成する（図２参照）。貫通孔２５Ａ〜２７Ａは、図６に示したように樹脂シート６０にレーザ発振装置６２を用いてレーザ光を照射するとともに、レーザ光を矩形状（図中の二点鎖線）に走査させることにより形成される。図７に示したように、レーザ光は、スポットの径をＤｓ、レーザースポットの照射ピッチをＰとしたとき、０．６≦（Ｐ／Ｄｓ）≦１．０の関係を満たすように形成されている。（Ｐ／Ｄｓ）を０．６以上とすることで凹凸の起伏が大きくなり、十分な放熱効果を得ることができる。逆に（Ｐ／Ｄｓ）が０．６より小さいと、凹凸の輪郭が直線に近くなるため放熱効果は小さい。一方、（Ｐ／Ｄｓ）が１．０より大きいと円弧同士が連結されない状態となり、空間２４を規定する貫通孔２５Ａ〜２７Ａを形成することができない。したがって、各円弧は、０．６≦（Ｐ／Ｄｓ）≦１．０の関係を満たすように形成することが好ましい。具体的には、スポットの径Ｄｓが２μｍ以上４００μｍ以下とされ、レーザスポットの照射ピッチＰは、たとえば１．２μｍ以上４００μｍ以下に設定される。レーザ発振装置６２としては、たとえばＣＯ_２レーザ発振装置、エキシマレーザ発振装置、ＹＡＧレーザ発振装置、窒素レーザ発振装置などを用いることができる。レーザ発振装置６２におけるレーザ発振条件は、レーザ装置の種類に応じて、例えば、以下のように設定される。
〔ＣＯ_２レーザ発振装置〕
波長：１０６４ｎｍ、発振器：パワー５０〜３００Ｗ、発振周波数：１〜１０ｋＨｚ、パルスあたりのエネルギー：２０〜１００Ｊ(ジュール)、パルス幅：１００μｓｅｃ
〔エキシマレーザ発振装置〕
波長：２４８ｎｍ、発振器パワー：１００〜５００Ｗ、発振周波数：０．２〜１ｋＨｚ、パルスあたりのエネルギー：１０００Ｊ、パルス幅：１０〜１００ｎｓｅｃ
〔ＹＡＧレーザ発振装置〕
波長：２００〜４００ｎｍ、発振器パワー：０．１〜５０Ｗ、発振周波数：１〜５０kＨｚ、パルスあたりのエネルギー：２０〜３００μＪ、パルス幅：１０〜１００ｎｓｅｃ

その一方で、図８（ａ）に示したように、樹脂シート６０′に対して半導体素子３を実装する。半導体素子３は、樹脂シート６０′とバンプ３０との間にハンダを介在させた状態で樹脂シート６０′に対してフェイスダウンでマウントし、ハンダをリフローさせることにより実装される。

さらに、半導体素子３の主面３１と樹脂シート６０′との間に樹脂を充填してアンダーフィル３２を形成する。アンダーフィル３２のための樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂あるいはポリイミド樹脂を使用することができる。

なお、半導体素子３は、異方性導電接着剤により樹脂シート６０′に接続してもよく、この場合には、半導体素子３の主面３１と絶縁層２８との間に異方性導電接着剤の樹脂成分が介在するため、半導体素子３の主面３１と絶縁層２８との間に樹脂を充填してアンダーフィル３２を別途形成する必要はない。

次いで、図８（ｂ）に示したように、樹脂シート６０′に対して、貫通孔２５Ａ〜２７Ａを形成した樹脂シート６０を、半導体素子３を囲むように（貫通孔２５Ａ〜２７Ａに収容させるように）、積層する。この状態において、貫通孔２５Ａ〜２７Ａによって半導体素子３の周囲に空間２４が形成される。

さらに、図８（ｃ）に示したように、空間２４に対して、樹脂を充填する。樹脂の充填は、ディスペンサなどを用いて樹脂をポッティングすることにより行うことができる。空間２４に充填するための樹脂２４Ａとしては、エポキシ樹脂あるいはポリイミド樹脂などを使用することができる。樹脂２４Ａには、樹脂２４Ａの放熱性を高める目的で、無機フィラーを含有させておくのが好ましい。無機フィラーとしては、たとえばシリカあるいは金属粉末を使用することができる。無機フィラーの含有量は、たとえば３０ｗｔ％以上８５ｗｔ％以下とされる。

次いで、図８（ｄ）に示したように、空間２４を覆うように樹脂シート６０を積層し、樹脂シート６０，６０′，６０″を熱圧着させるとともに、各樹脂シート６０，６０′，６０″の樹脂成分を硬化させる。これにより、絶縁体２０（絶縁層２５〜２９）が形成される。

次いで、図９（ａ）に示したように、絶縁体２０の所定箇所に厚み方向に貫通する貫通孔２１を形成する。貫通孔２１は、たとえば従来周知のドリル加工あるいはレーザ加工によって行なわれる。貫通孔２１は、たとえば直径が０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に形成される。レーザ加工は、たとえばＹＡＧレーザ装置あるいはＣＯ_２レーザ装置を用いて行なうことができる。

さらに、図９（ｂ）に示したように、貫通孔２１の内面にスルーホール導体２２を形成する。スルーホール導体２２は、たとえば電解めっきにより貫通孔２１の内面に導体層を膜形成することにより行なわれる。電解めっき液としては、たとえば金、銀、銅、錫、ニッケルなどの被着金属イオンを含むものが使用される。スルーホール導体２２の厚みは、たとえば厚みが３μｍ以上５０μｍ以下とされる。

次いで、図９（ｃ）に示したように、貫通孔２１の内部における残存空間に樹脂材料２３を充填する。樹脂材料の充填は、たとえばポリイミド樹脂などを用いたスクリーン印刷などにより行なうことができる。

次に、コア基板２の上面および下面に、図１に示したビルドアップ配線層４，５を形成する。ビルドアップ配線層４，５は、従来公知の手法により、導体層４０，５０の形成、絶縁層４１，５１の形成、絶縁層４１，５１に貫通孔４１Ａ，５１Ａを形成および貫通孔４１Ａ，５１Ａのへのビア導体４２，５２の形成を所定数繰り返し行なうことにより形成される。

導体層４０，５０は、たとえば従来周知の蒸着法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等によって金属材料を被着させた後、フォトリソグラフィ法によりパターン形成することにより形成される。導体層４０，５０の厚みは、たとえば３μｍ以上５０μｍ以下とされる。

絶縁層４１，５１は、たとえば従来周知のスピンコート法等によって、樹脂層を形成した後に、樹脂層を加熱・固化させることにより形成することができる。絶縁層４１，５１の厚みは、たとえば７μｍ以上５０μｍ以下とされる。

貫通孔４１Ａ，５１Ａは、たとえばレーザ加工により形成することができる。レーザ加工としては、たとえばエキシマレーザ、ＹＡＧレーザ (５倍高調波、４倍高調波、３倍高調波)あるいは炭酸ガスレーザを採用することができる。
ましい。

ビア導体４２，５２は、たとえばスパッタリング法、電解めっきにより金属材料を被着させた後、フォトリソグラフィ法によりパターン形成することにより形成される。ビア導体５２は、たとえば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケルおよびクロム、またはこれらの合金により形成される。

また、ビア導体４２，５２を形成する前に、ビア導体４２，５２と導体層４０，５０や貫通孔４１Ａ，５１Ａとの密着性を高めるために、下地層を形成してもよい。このような下地層は、たとえばスパッタリング法、無電解めっき法あるいは蒸着法により金属材料を被着させた後、フォトリソグラフィ法によりパターン形成することにより、たとえば銅、ニッケル、クロムおよびチタン、またはこれらの合金として形成される。下地層は、必ずしも一層として形成する必要はなく、複数の層として形成してもよい。たとえば、下地層は、導体層４０，５０とビア導体５２との密着性を高めるための第１層と、貫通孔４１Ａ，５１Ａとビア導体５２との密着性を高めるための第２層と、を含んでいてもよい。第１層は、たとえば銅を用いたスパッタリングにより、厚みが１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下に形成される。スパッタ圧力は、たとえば０．０１Ｐａ以上１０Ｐａ以下、スパッタ時の電力はスパッタされる合金の単位面積当たり３Ｗ／ｃｍ^２以上２０Ｗ／ｃｍ^２以下とされる。第２層は、たとえばニッケル−クロム合金を用いたスパッタリングにより、厚みが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下に形成される。ニッケルークロム合金におけるクロムの含有量は、たとえば１０％重量以上３０％重量％以下とされる。スパッタ圧力は、たとえば０．０１Ｐａ以上１０Ｐａ以下、スパッタ時の電力はスパッタされる合金の単位面積当たり０．５Ｗ／ｃｍ^２以上３Ｗ／ｃｍ^２以下とされる。

先に説明した製造方法では、半導体素子３を収容するための空間２４を規定する貫通孔２５Ａ〜２７Ａが、平面視において複数の円弧２５Ａ′〜２７Ａ′が連続して形成された凹凸状とされ、伝熱界面の面積が適切に大きく確保された半導体素子内蔵基板１が製造される。また、複数の絶縁シート６０に形成される各々の貫通孔２５Ａ〜２７Ａの開口面積の異なるように形成することにより、複数の絶縁層２５〜２７の間に段差が形成される。そのため、上述の製造方法では、段差においても伝熱界面の面積が大きく確保すること
が可能な半導体素子内蔵基板１を提供することができる。

また、上述の製造方法においては、全体として平面視矩形状の貫通孔２５Ａ〜２７Ａを形成することにより、貫通孔の平面視形状における矩形の各辺に直交または略直交する方向に延びるように繊維束６１Ａ，６１Ｂが配置されるとともに、貫通孔２５Ａ〜２７Ａの内面において繊維束６１Ａ，６１Ｂが露出させられる。そのため、繊維束を介して、繊維束の延びる方向に沿って熱が伝わり易く、放熱性に優れた電子部品内蔵基板が提供される。

上述の製造方法においてはさらに、コア基板２の空間２４に樹脂２４Ａが充填されるため、半導体素子３において発生した熱を、樹脂２４Ａを介して絶縁層２５〜２７に伝達することができる半導体素子内蔵基板１を提供することができる。とくに、非金属無機フィラーを含有させた樹脂２４Ａを用いた場合には、半導体素子内蔵基板１において、半導体素子３において発生した熱を、より一層効率良く絶縁層２５〜２７に伝達することができる。

したがって、上述の製造方法では、半導体素子３から発生する熱を効率よく絶縁層２５〜２７へ放出することができる放熱性に優れたコア基板２を提供でき、半導体素子３の動作が安定化された半導体素子内蔵基板１を提供することができる。

次に、本発明の他の例を、図１０ないし図１３を参照して説明する。これらの図においては、図１ないし図５を参照して先に説明した半導体素子内蔵基板１と同様な要素については同一の符号を付してあり、重複説明は省略する。

図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示した例は、絶縁層２５〜２７における貫通孔２５Ａａ，２６Ａａ，２７Ａａ，２５Ａｂ，２６Ａｂ，２７Ａｂをテーパ状に形成したものである。このようにして、貫通孔２５Ａａ〜２７Ａａ，２５Ａｂ〜２７Ａｂをテーパ状に形成すれば、貫通孔２５Ａａ〜２７Ａａ，２５Ａｂ〜２７Ａｂの内面積を大きく確保することができる。

図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示したコア基板７は、先に説明した半導体素子内蔵基板１のコア基板２（図１参照）とは逆に、貫通孔７０，７１，７２の開口面積が下層にある絶縁層２５〜２７ほど小さくなるように形成されたものである。

このようなコア基板２を備えた半導体素子内蔵基板においても、絶縁層２５〜２７の間が段状とされるため、放熱面積を大きく確保することができる。また樹脂２４の充填時に、気泡が溜まりにくく、空間２４に残存する気泡の量を少なくすることができるという利点もある。

図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示した例は、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示したコア基板７において、貫通孔７３，７４，７５，７６，７７，７８をテーパ状に形成したものである。このようにして、貫通孔７３〜７５，７６〜７８をテーパ状に形成すれば、貫通孔７３〜７５，７６〜７８の内面積を大きく確保することができるため、絶縁層２５〜２７への放熱性を高めることができる。

図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示した例は、貫通孔８０，８１，８２（８３，８４，８５）を同一の開口形状とするとともに、貫通孔８０〜８２，８３〜８５をテーパ状に形成したものである。このようにして、貫通孔８０〜８２，８３〜８５をテーパ状に形成すれば、貫通孔８０〜８２，８３〜８５の内面積を大きく確保することができるため、絶縁層２５〜２７への放熱性を高めることができる。

図１０ないし図１３に示した例においては、貫通孔２５Ａａ〜２７Ａａ，２５Ａｂ〜２７Ａｂ，７０〜７８，８０〜８５は、平面視形状を、図２に示したしたように複数の円弧２５Ａ′〜２７Ａ′が連続する凹凸状に形成してもよいし、矩形（各辺が凹凸を有しないストレート）に形成してもよいし、円形に形成してもよい。

本発明は、多層配線基板に半導体素子を実装した実装構造体には限定されない。たとえば 半導体素子に代えて、積層コンデンサやマルチチップモジュールを内蔵した基板として構成してもよい。

本発明に係る電子部品内蔵基板の一例を示す断面図である。 図１の要部を拡大して示した断面図である。 図１に示した電子部品内蔵基板の分解斜視図である。 図４（ａ）は図１に示した電子部品内蔵基板における配線基板に用いる絶縁層を形成するため直交ＵＤプリプレグを説明するための分解斜視図であり、図４（ｂ）はその要部を示す断面図である。 絶縁層の貫通孔における内周面の平面視形状を説明するための要部を示す平面図である。 絶縁層の貫通孔を形成する方法を説明するための斜視図である。 絶縁層の貫通孔を形成する方法を説明するための要部を示す斜視図である。 コア基板を形成する方法を説明するための断面図である。 コア基板を形成する方法を説明するための断面図である。 配線基板（絶縁層における貫通孔）の他の例を説明するための図２に相当する断面図である。 図１１（ａ）は配線基板のさらに他の例を説明するための断面図であり、図１１（ｂ）はその要部を拡大して示した図２に相当する断面図である。 配線基板（絶縁層における貫通孔）のさらに他の例を説明するための図２に相当する断面図である。 配線基板（絶縁層における貫通孔）のさらに他の例を説明するための図２に相当する断面図である。 従来の電子部品内蔵基板の一例を示す断面図である。 図１４に示した電子部品内蔵基板の要部を示す断面図である。

符号の説明

１ 半導体素子内蔵基板（電子部品内蔵基板）
３ 半導体素子（電子部品）
２４ 空間
２４Ａ （空間の）樹脂
２５，２６，２７ 絶縁層
２５Ａ，２６Ａ，２７Ａ （絶縁層の）貫通孔
２５Ａａ，２６Ａａ，２７Ａａ （絶縁層の）貫通孔
２５Ａｂ，２６Ａｂ，２７Ａｂ （絶縁層の）貫通孔
２５Ａ′，２６Ａ′，２７Ａ′ （貫通孔の）円弧
６０ 絶縁シート
６１Ａ，６１Ｂ （絶縁層の）繊維束
７０〜７８，８０〜８５ （絶縁層の）貫通孔
Ｓｐ レーザスポット

Claims (12)

1. 電子部品と、
   前記電子部品を収容するための空間を規定する貫通孔を有する１以上の絶縁層と、
   を備えた電子部品内蔵基板であって、
   前記貫通孔の内面は、平面視において凹凸を有しており、
   前記貫通孔には、無機フィラーを含有した樹脂が、前記貫通孔の前記内面に接するように充填されていることを特徴とする電子部品内蔵基板。
2. 前記絶縁層は、繊維束に樹脂を含浸させたものであり、
   前記繊維束は、前記貫通孔の内面から露出している、請求項１に記載の電子部品内蔵基板。
3. 前記内面は、平面視において、複数の円弧が連なった形状を有している、請求項２に記載の電子部品内蔵基板。
4. 前記複数の円弧は、前記円弧の曲率半径をＲ、隣接する円弧同士のピッチをＰとしたとき、１．２≦（Ｐ／Ｒ）≦２．０の関係に形成されている、請求項３に記載の電子部品内蔵基板。
5. 前記複数の円弧は、曲率半径が１μｍ以上２００μｍ以下である、請求項３に記載の電子部品内蔵基板。
6. 前記複数の円弧は、隣接するものどうしのピッチが１．２μｍ以上４００μｍ以下である、請求項３に記載の電子部品内蔵基板。
7. 前記１以上の絶縁層は、それぞれ前記貫通孔を有する複数の絶縁層を含んでおり、
   前記貫通孔は、それぞれテーパー状に形成されている、請求項１に記載の電子部品内蔵基板。
8. 前記複数の絶縁層は、互いに前記貫通孔の開口面積が異なる、請求項７に記載の電子部品内蔵基板。
9. 前記貫通孔は、平面視において、矩形の各辺を凹凸状とした形状に形成されており、
   前記繊維束は、前記各辺に直交または略直交する方向に延びるように配置されている、
   請求項１に記載の電子部品内蔵基板。
10. 前記繊維束は、軸方向を一方向に揃えて配列されており、
    前記絶縁層は、それぞれ前記繊維束を具備する第１層領域および第２層領域を有し、
    前記第１層領域の前記繊維束と前記第２層領域の前記繊維束とは、前記軸方向が互いに直交している、請求項９に記載の電子部品内蔵基板。
11. 前記樹脂は、無機フィラーを３０ｗｔ％以上８５ｗｔ％以下含有するエポキシ樹脂である、請求項１に記載の電子部品内蔵基板。
12. 前記無機フィラーは、シリカあるいは金属粉末である、請求項１１に記載の電子部品内蔵基板。

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