JP5130661B2 - 部品内蔵配線板、部品内蔵配線板の製造方法。 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁板中に電気／電子部品を埋設して有する部品内蔵配線板およびその製造方法に係り、特に、部品内蔵によって配線板としての信頼性が低下することを防止するのに好適な部品内蔵配線板およびその製造方法に関する。

部品内蔵配線板の従来技術として下記特許文献１に開示されたものがある。同文献図１に示されるその構造によると、電気部品の配線層への電気的接続には半田（または導電性接着剤）が用いられている。その製造方法は、あらかじめ、コアとなる配線板に半田（または導電性接着剤）を用いて電気部品を電気的・機械的に接続する。またこれとは別の絶縁樹脂層に穴あけを行いこの穴に導電性組成物を充填し、先に部品実装したコア板と位置合わせ配置して積層・一体化する。

部品内蔵配線板では、この配線板上に別の部品が外部実装されるときや部品内蔵配線板自体が別の配線板に実装されるとき（両者、２次実装ともいう）に、内蔵部品の接続信頼性が損なわれないことが重要である。具体的には、例えば、内蔵部品の接続材料として半田が使用される場合、その半田の再溶融による接続不良や短絡が発生しないようにする必要がある。

同文献には、このような再溶融を防ぐため融点の高い高温半田を用いることの記述がある（同文献段落００３４）。ただし半田の具体的成分は明らかではない。一般的には、高温半田として、Ｓｎ−Ｐｂ系のＰｂリッチ材が知られており、Ｐｂ−５Ｓｎ（融点３１４℃から３１０℃）、Ｐｂ−１０Ｓｎ（融点３０２℃から２７５℃）の半田があるが、半田づけ温度として３００℃以上の高温を必要とする。このような高温では、配線板の絶縁板材料として一般的なエポキシ系の樹脂では耐熱性が不足し適用が困難である。

また、電気部品の配線層への電気的接続に導電性接着剤を用いる場合には、導電性接着剤の微視的な構造として微細金属粒同士の接触で導電性が保たれているため、半田接続に比べると電気抵抗が高くなりがちである。さらに、配線層に用いられる銅箔の表面は酸化しやすく導電性接着剤を銅箔上に適用すると銅の酸化はより促進される。したがって、なお電気抵抗の高い接続になる可能性がある。
特開２００３−１９７８４９号公報

本発明は、絶縁板中に電気／電子部品を埋設して有する部品内蔵配線板およびその製造方法において、内蔵部品接続用の半田が再溶融しても配線板としての信頼性が低下することのない部品内蔵配線板およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る部品内蔵配線板は、第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層に対して積層状に位置する第２の絶縁層と、端子である電極を両端に備えた、前記第２の絶縁層に埋め込まれているチップ部品と、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とに挟まれて設けられた、前記チップ部品の実装用ランドを含む配線パターンと、前記チップ部品の端子と前記実装用ランドとを電気的、機械的に接続する接続部と、を具備し、前記接続部が、硬化された樹脂部と、該接続部に導電性を与えるように連結した構造で該樹脂部中に混在された半田部と、を有し、前記チップ部品の周りに空隙の発生がないように、前記チップ部品が、前記第２の絶縁層に埋め込まれておりかつ前記チップ部品の前記端子が、前記接続部を介して前記配線パターンの前記実装用ランドに接続されていることを特徴とする。

すなわち、内蔵のチップ部品を配線パターンに接続する接続部が、硬化された樹脂部と該樹脂部中に混在された溶融後半田とを有する構成になっている。このような構成の接続部は、例えば、硬化前の導電性接着性樹脂（半田粒が分散されている）を加熱して導電性接着性樹脂を硬化させかつ半田粒を溶融させることにより得ることができる。この接続部は、２次実装時に加熱され例え溶融後半田が再溶融することがあっても、半田が硬化後の樹脂部中に混在するため樹脂部中から流動・流出することがなく、接続不要や短絡などの不良発生をもたらさない。よって配線板としての信頼性が保たれる。なお、導電性を与える半田が一度溶融されたものであるため、低抵抗の接続部にすることができる。

また、本発明に係る部品内蔵配線板の製造方法は、配線パターンを少なくとも片面に備えた第１の絶縁板の前記配線パターン上であってチップ部品が実装されるべき位置に、半田粒が分散された硬化前の導電性接着性樹脂を適用する工程と、前記適用された硬化前の導電性接着性樹脂を介して前記配線パターン上に前記チップ部品を載置する工程と、前記チップ部品を前記配線パターンに固定するように、加熱して前記半田粒を溶融させ前記硬化前の導電性接着性樹脂を硬化させる工程と、前記第１の絶縁板とは異なる第２の絶縁板中に、前記チップ部品を該チップ部品の周りに空隙の発生なく埋め込むように、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する工程とを具備することを特徴とする。

すなわち、この製造方法では、内蔵されるべき部品の配線パターンへの固定が、半田粒が分散された硬化前の導電性接着性樹脂を利用してなされる。この硬化前の導電性接着性樹脂は、その後加熱により、分散含有された半田粒が溶融され樹脂部分が硬化される。したがって、硬化後の導電性接着性樹脂が２次実装時に加熱され例え溶融後半田が再溶融することがあっても、半田が硬化後の樹脂中に混在する構成となるため樹脂中から流動・流出することがなく、接続不要や短絡などの不良発生をもたらさない。よって配線板としての信頼性が保たれる。なお、導電性を与える半田が一度溶融されたものであるため、低抵抗の接続部にすることができる。

本発明によれば、絶縁板中に電気／電子部品を埋設して有する部品内蔵配線板およびその製造方法において、内蔵部品接続用の半田が再溶融しても配線板としての信頼性が低下することのない部品内蔵配線板およびその製造方法を提供することができる。

本発明（部品内蔵配線板）の実施態様として、前記接続部が、前記半田部の割合として２０ｗｔ％ないし９０ｗｔ％である、とすることができる。接続部を構成する溶融後半田の具体的な態様例である。良好な導電性と溶融時でも樹脂中に留まる割合にすることとを勘案して決めればよい。

また、実施態様として、前記接続部の前記樹脂部が、エポキシ樹脂またはフェノール樹脂である、とすることができる。接続部を構成する樹脂部の具体的な態様例である。樹脂部の硬化温度は半田の溶融温度とほぼ同じである材質のものを選ぶと好ましい。溶融半田による接続と樹脂硬化が同時の工程で済むからである。エポキシ樹脂、フェノール樹脂を選択することでこれが容易に実現する。

また、実施態様として、前記接続部の前記半田部が、鉛フリーである、とすることができる。有害とされている物質を積極的に排除したものである。

また、実施態様として、前記第２の絶縁層が、少なくとも２つの絶縁層の積層であり、前記少なくとも２つの絶縁層の間に挟まれて設けられた第２の配線パターンと、前記第２の絶縁層の積層方向一部を貫通して前記配線パターンの面と前記第２の配線パターンの面との間に挟設され、かつ導電性組成物からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化している形状である層間接続体とをさらに具備する、としてもよい。この層間接続体は、チップ部品を埋め込んでいる第２の絶縁層の積層方向一部を貫通する層間接続体の一例であり、例えば導電性組成物のスクリーン印刷により形成された導電性バンプを由来とする層間接続体である。

また、実施態様として、前記第２の絶縁層が、少なくとも２つの絶縁層の積層であり、前記少なくとも２つの絶縁層の間に挟まれて設けられた第２の配線パターンと、前記第２の絶縁層の積層方向一部を貫通して前記配線パターンの面と前記第２の配線パターンの面との間に挟設され、かつ金属からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化している形状である層間接続体とをさらに具備する、としてもよい。この層間接続体は、チップ部品を埋め込んでいる第２の絶縁層の積層方向一部を貫通する層間接続体の別の例であり、例えば金属板をエッチングすることにより形成された導体バンプを由来とする層間接続体である。

また、実施態様として、前記第１の絶縁層の前記配線パターンが位置する側とは反対側に設けられた第２の配線パターンと、前記第１の絶縁層を貫通して前記配線パターンの面と前記第２の配線パターンの面との間に挟設され、かつ導電性組成物からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化している形状である層間接続体とをさらに具備する、としてもよい。この層間接続体は、チップ部品を埋め込んでいる第２の絶縁層とは別の第１の絶縁層を貫通する層間接続体の一例であり、例えば導電性組成物のスクリーン印刷により形成された導電性バンプを由来とする層間接続体である。

また、実施態様として、前記第１の絶縁層の前記配線パターンが位置する側とは反対側に設けられた第２の配線パターンと、前記第１の絶縁層を貫通して前記配線パターンの面と前記第２の配線パターンの面との間に挟設され、かつ金属からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化している形状である層間接続体とをさらに具備する、としてもよい。この層間接続体は、チップ部品を埋め込んでいる第２の絶縁層とは別の第１の絶縁層を貫通する層間接続体の別の例であり、例えば金属板をエッチングすることにより形成された導体バンプを由来とする層間接続体である。

また、実施態様として、前記第１の絶縁層の前記配線パターンが位置する側とは反対側に設けられた第２の配線パターンと、前記第１の絶縁層を貫通して前記配線パターンの面と前記第２の配線パターンの面との間に挟設され、かつ導電性組成物からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化していない形状である層間接続体とをさらに具備する、としてもよい。この層間接続体は、チップ部品を埋め込んでいる第２の絶縁層とは別の第１の絶縁層を貫通する層間接続体のさらに別の例であり、例えば第１の絶縁層を貫通する穴に導電性組成物を充填して形成される層間接続体である。

また、実施態様として、前記第１の絶縁層の前記配線パターンが位置する側とは反対側に設けられた第２の配線パターンと、前記第１の絶縁層を貫通して前記配線パターンの面と前記第２の配線パターンの面との間に挟設され、かつ金属からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化していない形状である層間接続体とをさらに具備する、としてもよい。この層間接続体は、チップ部品を埋め込んでいる第２の絶縁層とは別の第１の絶縁層を貫通する層間接続体のさらに別の例であり、例えば金属めっきにより形成された導体バンプを由来とする層間接続体である。

また、実施態様として、前記接続部により前記チップ部品が前記配線パターンに接続される該チップ部品の側とは反対の側の該チップ部品の表面が、表出している、とすることができる。部品内蔵配線板として厚みをできるだけ抑えた構成である。

また、実施態様として、前記接続部により前記チップ部品が前記配線パターンに接続される該チップ部品の側とは反対の側の該チップ部品の表面が、前記第２の絶縁層により隠されている、とすることもできる。部品内蔵配線板として内蔵部品を内部に完全に閉じ込めた構成である。

また、本発明（部品内蔵配線板の製造方法）の実施態様として、前記硬化前の導電性接着性樹脂の前記半田粒が、粒径３μｍないし７０μｍである、とすることができる。硬化前の導電性接着性樹脂中に分散され含有する半田の粒径の具体的な態様例である。樹脂との関係として樹脂中への分散が阻害されないような粒径を選択すればよい。

また、実施態様として、前記加熱が、２２０℃ないし２５０℃の温度による加熱である、とすることができる。このような温度ならば、半田粒としてＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕの組成のものを分散させた導電性接着性樹脂を使用したとき、半田の融点が２１７℃ないし２２０℃であることから、分散された半田粒が溶融して樹脂中に混在する構成となり、かつ樹脂を硬化させる温度たり得るので樹脂の硬化により溶融後の半田を流出させることがない。すなわち、半田の溶融と樹脂硬化を同一の工程として行い製造の効率化が達せられる。

以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図である。図１に示すように、この部品内蔵配線板は、絶縁層１１（第１の絶縁層）、同１２、同１３、同１４、同１５（１２、１３、１４、１５で第２の絶縁層）、配線層２１（第２の配線パターン）、同２２（配線パターン）、同２３（もうひとつの第２の配線パターン）、同２４、同２５、同２６（＝合計６層）、層間接続体３１、同３２、同３４、同３５、スルーホール導電体３３、チップ部品４１（電気／電子部品）、接続部５１を有する。

チップ部品４１は、ここでは例えばチップコンデンサであり、その平面的な大きさは例えば０．６ｍｍ×０．３ｍｍである。両端に端子（電極）４１ａを有し、その下側が配線層２２による内蔵部品実装用ランドに対向位置している。チップ部品４１の端子４１ａと実装用ランドとは接続部５１により電気的・機械的に接続されている。

ここで、チップ部品４１の端子４１ａと配線層２２の実装用ランドとを接続する接続部５１の微細な構造について図２を参照して説明する。図２は、図１に示した部品内蔵配線板における接続部５１周辺の構成およびその形成過程を模式的に示す拡大図である。接続部５１は、図２右側に示すように、微細な構造として、硬化後樹脂部５１ｂ中に溶融後半田５１ａが混在した構成を有する。このような微細構造には、接続部５１の形成過程が関連している。

すなわち、接続部５１は硬化前の導電性接着性樹脂５１Ａを硬化させたものであるが、この硬化前の導電性接着性樹脂５１Ａは、図２左側に示すように、硬化前の接着性樹脂５０２中に半田（成分は例えばＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕの鉛フリー）粒５０１が分散された構成をもともと有している。このような樹脂硬化・半田溶融前の導電性接着性樹脂５１Ａが加熱（例えば２２０℃から２５０℃）されると半田粒５０１はリフロー（溶融）される。溶融により半田粒５０１が互いに連結して溶融後半田５１ａになりかつ硬化前の接着性樹脂５０２は熱硬化して硬化後樹脂部５１ｂになるので、硬化後樹脂部５１ｂ中に溶融後半田が混在する状態となる。

このような接続部５１によれば、この部品内蔵配線板が２次実装に供されるときに、溶融後半田５１ａの再溶融による信頼性劣化を効果的に防止できる。すなわち、この接続部５１は、２次実装時に加熱され例え溶融後半田５１ａが再溶融することがあっても、半田５１ａが硬化後樹脂部５１ｂ中に混在するため樹脂部５１ｂ中から流動・流出することがなく、接続不要や短絡などの不良発生をもたらさない。よって配線板としての信頼性が保たれる。さらに、導電性を与える半田５１ａが粒状ではなく連結しているため、低抵抗である。

接続部５１における溶融後半田５１ａの部分の割合は、例えば２０ｗｔ％ないし９０ｗｔ％にすることができる。これは、良好な導電性とその溶融時でも硬化後樹脂部５１ｂ中に留まるような割合にすることとを条件に決めればよい。また、接続部５１における硬化後樹脂部５１ｂ（硬化前の接着性樹脂５０２）の材料は、例えば、エポキシ樹脂やフェノール樹脂とすることができる。上記の加熱温度で熱硬化させることができ、半田粒５０１のリフロー工程と同時に行って工程を効率化することができる。

部品内蔵配線板としてのほかの構造について述べると、外側の配線層２１、２６とは別の配線層２２、２３、２４、２５はそれぞれ内層の配線層であり、順に、配線層２１と配線層２２の間に絶縁層１１が、配線層２２と配線層２３の間に絶縁層１２が、配線層２３と配線層２４との間に絶縁層１３が、配線層２４と配線層２５との間に絶縁層１４が、配線層２５と配線層２６との間に絶縁層１５が、それぞれ位置しこれらの配線層２１〜２６を隔てている。各配線層２１〜２６は、例えばそれぞれ厚さ１８μｍの金属（銅）箔からなっている。

なお、内層の配線層２２〜２５は、絶縁層１２または絶縁層１４の側に沈み込んで位置し、絶縁層１１、１３、１５の側に配線層の沈み込みはない。これは製造工程に依拠してこのようになっており、配線層２２、２５については製造工程の違いでまた別の沈み込みの位置となる場合がある（後述する）。

各絶縁層１１〜１５は、絶縁層１３を除き例えばそれぞれ厚さ１００μｍ、絶縁層１３のみ例えば厚さ３００μｍで、それぞれ例えばガラスエポキシ樹脂からなるリジッドな素材である。特に絶縁層１３は、内蔵されたチップ部品４１に相当する位置部分が開口部となっており、チップ部品４１を内蔵するための空間を提供する。絶縁層１２、１４は、内蔵されたチップ部品４１のための絶縁層１３の上記開口部および絶縁層１３のスルーホール導電体３３内部の空間を埋めるように変形進入しており内部に空隙となる空間は存在しない。

配線層２１と配線層２２とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１１を貫通する層間接続体３１により導通し得る。同様に、配線層２２と配線層２３とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１２を貫通する層間接続体３２により導通し得る。配線層２３と配線層２４とは、絶縁層１３を貫通して設けられたスルーホール導電体３３により導通し得る。配線層２４と配線層２５とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１４を貫通する層間絶縁体３４により導通し得る。配線層２５と配線層２６とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１５を貫通する層間接続体２５により導通し得る。

層間接続体３１、３２、３４、３５は、それぞれ、導電性組成物のスクリーン印刷により形成される導電性バンプを由来とするものであり、その製造工程に依拠して軸方向（図１の図示で上下の積層方向）に径が変化している。その直径は、太い側で例えば２００μｍである。

以上のように、この実施形態に係る部品内蔵配線板は、２次実装時に接続部５１において溶融後半田５１ａが再溶融することがあっても、再溶融後の半田５１ａの流動、流出を硬化後樹脂部５１ｂが留めるような微細な構造になっているので、絶縁層１１、１２、配線層２２などにクラックやデラミネーションが発生することを効果的に防止できる。クラックやデラミネーションは過度の場合、配線パターン同士や配線パターンと部品間を接続不良またはショートさせることもあり、信頼性のほか製品歩留まりにも影響がある。したがって、本実施形態により信頼性向上および歩留まり向上が見込める。

また、チップ部品４１を内蔵接続するために高温半田を要せずよってその溶融に３００℃を超えるような高温を要しないので、エポキシ系の樹脂を絶縁層１１などの材料とする部品内蔵配線板に向いている。

次に、図１に示した部品内蔵配線板の製造工程を図３ないし図５を参照して説明する。図３ないし図５は、それぞれ、図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図である。これらの図において図１中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。

図３から説明する。図３は、図１中に示した各構成のうち絶縁層１１を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図３（ａ）に示すように、厚さ例えば１８μｍの金属箔（電解銅箔）２２Ａ上に例えばスクリーン印刷により、層間接続体３１となるペースト状の導電性組成物をほぼ円錐形のバンプ状（底面径例えば２００μｍ、高さ例えば１６０μｍ）に形成する。この導電性組成物は、ペースト状の樹脂中に銀、金、銅などの金属微細粒または炭素微細粒を分散させたものである。説明の都合で金属箔２２Ａの下面に印刷しているが上面でもよい（以下の各図も同じである）。層間接続体３１の印刷後これを乾燥させて硬化させる。

次に、図３（ｂ）に示すように、金属箔２２Ａ上に厚さ例えば公称１００μｍのＦＲ−４のプリプレグ１１Ａを積層して層間接続体３１を貫通させ、その頭部が露出するようにする。露出に際してあるいはその後その先端を塑性変形でつぶしてもよい（いずれにしても層間接続体３１の形状は、積層方向に一致する軸を有しその軸方向に径が変化する形状である。）。続いて、図３（ｃ）に示すように、プリプレグ３１Ａ上に金属箔（電解銅箔）２１Ａを積層配置して加圧・加熱し全体を一体化する。このとき、金属箔２１Ａは層間接続体３１と電気的導通状態となり、プリプレグ１１Ａは完全に硬化して絶縁層１１になる。

次に、図３（ｄ）に示すように、片側の金属箔２２Ａに例えば周知のフォトリソグラフィによるパターニングを施し、これを、実装用ランドを含む配線パターン２２に加工する。そして、加工により得られた実装用ランド上に、図３（ｅ）に示すように、例えばスクリーン印刷により上記説明の樹脂硬化・半田溶融前の導電性接着性樹脂５１Ａを印刷・適用する。導電性接着性樹脂５１Ａは、スクリーン印刷を用いれば容易に所定パターンに印刷できる。スクリーン印刷に代えてディスペンサを使用することもできる。なお、導電性接着性樹脂５１Ａ中の半田粒５０１の粒径は、例えば３μｍないし７０μｍとすることができる。硬化前の接着性樹脂５０２との関係としてこの中への分散が阻害されないような粒径を選択しておけばよい。

次に、チップ部品４１を導電性接着性樹脂５１Ａを介して実装用ランド上に例えばマウンタで載置し、さらにその後導電性接着性樹脂５１Ａを熱硬化させかつ半田粒５０１をリフローさせるべく加熱（例えば２２０℃から２５０℃）を行う。この加熱においては、導電性接着性樹脂５１Ａ中の半田粒５０１のリフローと、導電性接着性樹脂５１Ａ中の接着性樹脂５０２の熱硬化とが別個の工程、温度になるように行ってもよい。一般には、リフローと熱硬化とで必要時間が相当に違うためである。以上により、図３（ｆ）に示すように、接続部５１を介してチップ部品４１が配線層２２の実装用ランド上に接続された状態の配線板素材１が得られる。この配線板素材１を用いる後の工程については図５で後述する。

次に、図４を参照して説明する。図４は、図１中に示した各構成のうち絶縁層１３および同１２を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図４（ａ）に示すように、両面に例えば厚さ１８μｍの金属箔（電解銅箔）２３Ａ、２４Ａが積層された例えば厚さ３００μｍのＦＲ−４の絶縁層１３を用意し、その所定位置にスルーホール導電体を形成するための貫通孔６２をあけ、かつ内蔵するチップ部品４１に相当する部分に開口部６１を形成する。

次に、無電解めっきおよび電解めっきを行い、図４（ｂ）に示すように、貫通孔６２の内壁にスルーホール導電体３３を形成する。このとき開口部６１の内壁にも導電体が形成される。さらに、図４（ｃ）に示すように、金属箔２３Ａ、２４Ａを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングして配線層２３、２４を形成する。配線層２３、２４のパターニング形成により、開口部６１の内壁に形成された導電体も除去される。

次に、図４（ｄ）に示すように、配線層２３上の所定の位置に層間接続体３２となる導電性バンプ（底面径例えば２００μｍ、高さ例えば１６０μｍ）をペースト状導電性組成物のスクリーン印刷により形成する。続いて、図４（ｅ）に示すように、絶縁層１２とすべきＦＲ−４のプリプレグ１２Ａ（公称厚さ例えば１００μｍ）を配線層２３側にプレス機を用い積層する。プリプレグ１２Ａには、絶縁層１３と同様の、内蔵するチップ部品４１に相当する部分の開口部をあらかじめ設けておく。

この積層工程では、層間接続体３２の頭部をプリプレグ１２Ａに貫通させる。なお、図１０（ｅ）における層間接続体３２の頭部の破線は、この段階でその頭部を塑性変形させてつぶしておく場合と塑性変形させない場合の両者あり得ることを示す。この工程により、配線層２３はプリプレグ１２Ａ側に沈み込んで位置することになる。以上により得られた配線板素材を配線板素材２とする。

なお、以上の図４に示した工程は、以下のような手順とすることも可能である。図４（ａ）の段階では、貫通孔６２のみ形成し内蔵部品用の開口部６１を形成せずに続く図４（ｂ）から図４（ｄ）までの工程を行う。次に、図４（ｅ）に相当する工程として、プリプレグ１２Ａ（開口のないもの）の積層を行う。そして、絶縁層１３およびプリプレグ１２Ａに部品内蔵用の開口部を同時に形成する、という工程である。

次に、図５を参照して説明する。図５は、上記で得られた配線板素材１、２などを積層する配置関係を示す図である。ここで、図示上側の配線板素材３は、下側の配線板素材１と同様な工程を適用し、かつそのあと層間接続体３４およびプリプレグ１４Ａを図示中間の配線板素材２における層間接続体３２およびプリプレグ１２Ａと同様にして形成し得られたものである。ただし、部品（チップ部品４１）およびこれを接続するための部位（実装用ランド）のない構成であり、さらにプリプレグ１４Ａにはチップ部品４１用の開口部も設けない。そのほかは、金属箔（電解銅箔）２６Ａ、絶縁層１５、層間接続体３５、配線層２５、プリプレグ１４Ａ、層間接続体３４とも、それぞれ配線板素材１の金属箔２１Ａ、絶縁層１１、層間接続体３１、配線層２２、配線板素材２のプリプレグ１２Ａ、層間接続体３２と同じである。

図５に示すような配置で各配線板素材１、２、３を積層配置してプレス機で加圧・加熱する。これにより、プリプレグ１２Ａ、１４Ａが完全に硬化し全体が積層・一体化する。このとき、加熱により得られるプリプレグ１２Ａ、１４Ａの流動性により、チップ部品４１の周りの空間およびスルーホール導電体３３内部の空間にはプリプレグ１２Ａ、１４Ａが変形進入し空隙は発生しない。また、配線層２２、２４は、層間接続体３２、３４にそれぞれ電気的に接続される。この積層工程の後、上下両面の金属箔２６Ａ、２１Ａを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングし、図１に示したような部品内蔵配線板を得ることができる。

変形例として、中間の絶縁層１３に設けられたスルーホール導電体３３については、層間接続体３１や同３２と同様なものとする構成も当然ながらあり得る。また、外側の配線層２１、２６は、最後の積層工程のあとにパターニングして得る以外に、各配線板素材１、３の段階で（例えば図３（ｄ）の段階で）形成するようにしてもよい。

また、図５に示した積層工程において、配線板素材１、２については、プリプレグ１２Ａおよび層間接続体３２の部分を配線板素材２の側ではなく配線板素材１の側に設けておくようにしてもよい。すなわち、層間接続体３２の形成およびプリプレグ１２Ａの積層を、配線板素材１の配線層２２上（絶縁層１１上）であらかじめ行うようにする。この場合、実装されたチップ部品４１が、一見、層間接続体３２をスクリーン印刷で形成するときに干渉要因となるように見えるが、チップ部品４１として十分薄い部品の場合は実際上干渉要因とはならない。プリプレグ１２Ａの積層工程のときには、チップ部品４１の厚さを吸収できるクッション材を介在させて加圧・加熱すれば面内方向均一にプリプレグ１２Ａを積層できる。

次に、本発明の別の実施形態に係る部品内蔵配線板について図６を参照して説明する。図６は、本発明の別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図であり、すでに説明した図中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部位については加える事項がない限り説明を省略する。

この実施形態では、導電性組成物の印刷による層間接続体３２、３４に代わり、金属板エッチングにより形成された層間接続体７２、７４を有している。これらの層間接続体７２、７４の配線層２２側または配線層２５側には、図示するように、エッチングストッパ層が残存している。また、絶縁層１１（１５）の絶縁層１２（１４）との境界は、図１に示した実施形態と比較して配線層２２（２５）の厚さ分だけ深い方に移動している。以下、このような構成になっている理由を含めて製造工程を説明する。

図７は、図６に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図であり、図６における絶縁層１１、配線層２１、２２（実装用ランドを含む）、層間接続体３１、７２の部分の製造工程を示したものである。図６における絶縁層１５、配線層２５、２６、層間接続体３５、７４の部分の製造工程もほぼ同様である。なお、図６中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。

まず、例えば厚さ１８μｍの金属箔（電解銅箔）２２Ａにごく薄い厚さ例えば２μｍの例えばニッケル合金からなる層（エッチングストッパ層ＥＳ）が積層された積層膜を用意し、このエッチングストッパ層ＥＳ側に厚さ例えば１２０μｍの金属板（銅板）７２Ａを積層一体化して、図７（ａ）に示すように３層構造のクラッド材を得る。

次に、図７（ｂ）に示すように、金属箔２２Ａを周知のフォトリソグラフィを利用し銅のみエッチング可能なエッチング液で所定にパターニングする。これにより配線層２２を形成する。さらに、図７（ｃ）に示すように、配線層２２上の所定の位置に層間接続体３１をペースト状の導電性組成物のスクリーン印刷により形成する。続いて、図７（ｄ）に示すように、絶縁層１１とすべきプリプレグ１１Ａを配線層２２側にプレス機を用い積層する。このとき層間接続体３１の頭部をプリプレグ１１Ａに貫通させる。この積層工程により、配線層２２はプリプレグ１１Ａ側に沈み込んで位置することになる。なお、図７（ｄ）における層間接続体３１の頭部の破線は、この段階で層間接続体３１の頭部を塑性変形させてつぶしておく場合と塑性変形させない場合の両者あり得ることを示す。

次に、積層されたプリプレグ１１Ａ上に、配線層２１とすべき厚さ例えば１８μｍの金属箔（電解銅箔）２１Ａを配置してプレス機で積層方向に加圧・加熱する。これにより、図７（ｅ）に示すように、プリプレグ１１Ａが完全に硬化して絶縁層１１となり積層・一体化がされる。このとき金属箔２１Ａは層間接続体３１に電気的に接続される。

次に、金属板７２Ａ上に所定位置のエッチングレジストを形成する。このエッチングレジストは、エッチングによる層間接続体７２を形成すべきところに残存させる。そして銅のみをエッチング可能なエッチング液を用いてエッチング加工し、図７（ｆ）に示すように、金属板のエッチング加工による層間接続体７２を形成する。その形状は、エッチングレジストの形状や大きさ、エッチング加工時間によって変わり、一般には積層方向に一致する軸を有しこの軸の方向に径が変化する形状になる。

そして、形成された層間接続体７２をマスクにエッチングストッパ層ＥＳをエッチング除去することにより、図７（ｇ）に示すような形態の配線板素材を得ることできる。以下の工程としては、図３（ｅ）以下に示したチップ部品の実装、および図４（ｅ）に示したプリプレグ１２Ａの積層（ただし、プリプレグ１２Ａは図７（ｇ）における配線層２２の側に積層する）を行う。得られた配線板素材は、図５に示した積層工程における下側の配線板素材１に代えて用いることができる。中間の配線板素材２に相当するものには、層間接続体３２の形成およびプリプレグ１２Ａの積層のないものを使用する。以上により図６に示した部品内蔵配線板を得ることができる。

次に、本発明のさらに別の実施形態について図８を参照して説明する。図８は、本発明のさらに別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図である。すでに説明した図中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部位については加える事項がない限り説明を省略する。この実施形態は、図１に示した部品内蔵配線板の層間接続体３１、３５に代えて、金属からなり、積層方向に一致する軸を有しその軸方向に径が変化する形状の層間接続体８１、８５を用いたものである。

以下、図８に示した部品内蔵配線板の製造工程について図９を参照して説明する。図９は、図８に示した部品内蔵配線板の一部製造過程を模式的断面で示す工程図であり、配線層２２（より厳密には配線層２２に加工される金属箔２２Ａ）と層間接続体８１とからなる部分の製造工程を示すものである。

まず、例えば厚さ１８μｍの金属箔（電解銅箔）２２Ａにごく薄い厚さ例えば２μｍの例えばニッケル合金からなる層（エッチングストッパ層ＥＳ）が積層された積層膜を用意し、このエッチングストッパ層ＥＳ側に金属板（銅板）８１Ａを積層一体化して、図９（ａ）に示すような３層構造のクラッド材を得る。そして、金属板８１Ａ上の所定位置にエッチングマスク８９を形成する。

次に、エッチングマスク８９が形成された３層クラッド材の金属板８１Ａを、銅のみエッチング可能なエッチング液でエッチングする。これにより図９（ｂ）に示すように、層間接続体８１を得ることができる。そして形成された層間接続体８１をマスクにエッチングストッパ層ＥＳをエッチング除去する。これにより図９（ｃ）に示す素材が得られる。以下の工程は、この図９（ｃ）に示した素材を図３（ａ）に示す素材に代えて、図３（ｂ）以下の工程を行えばよい。以上の説明は、配線層２５と層間接続体８５とからなる部分について同様である。

次に、本発明のさらに別の実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は、本発明のさらに別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図である。図１０において、すでに説明した構成部分と同一または同一相当の部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この実施形態は、図１に示した部品内蔵配線板の層間接続体３１、３５に代えて、導電性組成物からなり、積層方向に一致する軸を有しその軸方向に径が変化しない形状の層間接続体９１、９５を用いたものである。

以下、図１０に示した部品内蔵配線板の製造工程について図１１を参照して説明する。図１１は、図１０に示した部品内蔵配線板の一部製造過程を模式的断面で示す工程図であり、絶縁層１１とその両面の配線層２１、２２、および絶縁層１１を貫通する層間接続体９１の部分の製造工程を示すものである。

まず、図１１（ａ）に示すように、例えば厚さ公称１００μｍのプリプレグ１１Ａの所定位置に穴あけを行い、その穴内部を導電性組成物で充填し層間接続体９１とする。次に、図１１（ｂ）に示すように、プリプレグ１１Ａの両面に厚さ例えば１８μｍの金属箔（電解銅箔）２１Ａ、２２Ａを積層し加圧・加熱して一体化する。この積層・一体化で各金属箔２１Ａ、２２Ａは層間接続体９１との電気的導通状態を確立し、プリプレグ１１Ａは完全に硬化して絶縁層１１となる。

次に、図１１（ｃ）に示すように、片側の金属箔２２Ａに例えば周知のフォトリソグラフィによるパターニングを施し、これを配線層２２（実装用ランドを含む）に加工する。そして、この図１１（ｃ）に示す素材を図３（ｄ）に示す素材の代わりに用い、その後の工程は図３（ｅ）以下における説明と同様である。以上の説明は、絶縁層１５とその両面の配線層２５、２６、および絶縁層１５を貫通する層間接続体９５の部分について同様である。

次に、本発明のさらに別の実施形態について図１２を参照して説明する。図１２は、本発明のさらに別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図である。図１２において、すでに説明した構成部分と同一または同一相当の部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この実施形態は、図１に示した部品内蔵配線板の層間接続体３１、３５に代えて、金属からなり、積層方向に一致する軸を有しその軸方向に径が変化しない形状の層間接続体１０１、１０５を用いたものである。

以下、図１２に示した部品内蔵配線板の製造工程について図１３を参照して説明する。図１３は、図１２に示した部品内蔵配線板の一部製造過程を模式的断面で示す工程図であり、上記説明のうち、配線層２２（より厳密には配線層２２に加工される金属箔２２Ａ）と層間接続体１０１とからなる部分の製造工程を示すものである。

まず、図１３（ａ）に示すように、例えば厚さ１８μｍの金属箔（電解銅箔）２２Ａ上に、所定位置にマスク除去部１０９Ａを有するめっき阻止マスク１０９を形成する。マスク除去部１０９Ａの形状は例えばほぼ円筒状である。次に、金属箔２２Ａを電気供給路としてそのめっき阻止マスク１０９側に電解めっき工程を施し、図１３（ｂ）に示すように、マスク除去部１０９Ａ内に例えば銅のめっき層を成長させる。この成長させためっき層が層間接続体１０１になる。めっき層成長後、めっき阻止マスク１０９を除去すると図１３（ｃ）に示すような素材が得られる。以下の工程は、この図１３（ｃ）に示した素材を図３（ａ）に示す素材に代えて、図３（ｂ）以下の工程を行えばよい。以上の説明は、配線層２５と層間接続体１０４とからなる部分について同様である。

以上、図８ないし図１３では、絶縁層１１およびその両面の配線層２１、２２からなる両面配線板の部分と、絶縁層１５およびその両面の配線層２５、２６からなる両面配線板の部分とについての諸例を、その層間接続体の構成という観点から示した。これらの説明以外の層間接続体を有する両面配線板を用いてもよいことは無論である。例えば、層間接続体として、周知の、穴あけおよびめっき工程によるスルーホール内壁導電体としてもよい。さらにその他様々な構成の層間接続体を有する両面配線板を用いることができる。

次に、本発明のさらに別の実施形態について図１４を参照して説明する。図１４は、本発明のさらに別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図である。図１４において、すでに説明した構成部分と同一または同一相当の部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この実施形態は、図１に示した部品内蔵配線板において絶縁層１４から上の部分（層間接続体３４、配線層２５、絶縁層１５、層間接続体３５、配線層２６）がない構成のものであり、これによりチップ部品４１の実装側と反対側が表出している。部品内蔵配線板として厚みをできるだけ抑えた構成である。

図１５は、図１４に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図である。すでに示した図中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。図１５は、図５に相当する積層工程を示し、図示するように、配線板素材１、２については図１ないし５により説明した実施形態と同じものを使用できる。

この積層工程において積層上側には離型シート１４１を用いる。これにより、上側面には、配線層２４のようなわずかな突起を吸収して離型シート１４１が密着する。そして、積層時の加熱によりプリプレグ１２Ａが流動性を得て、チップ部品４１の周りの空間およびスルーホール導電体３３内部の空間にプリプレグ１２Ａが変形進入する。積層工程の後、離型シートは除去される。チップ部品４１の高さは絶縁層１３の上側に合わせされており、これによりチップ部品４１の表面が表出することになる。

本発明の一実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図。 図１に示した部品内蔵配線板における接続部５１周辺の構成およびその形成過程を模式的に示す拡大図。 図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図。 図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の別の一部を模式的断面で示す工程図。 図１に示した部品内蔵配線板の製造過程のさらに別の一部を模式的断面で示す工程図。 本発明の別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図。 図６に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図。 本発明のさらに別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図。 図８に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図。 本発明のさらに別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図。 図１０に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図。 本発明のさらに別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図。 図１２に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図。 本発明のさらに別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図。 図１４に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図。

符号の説明

１…配線板素材、２…配線板素材、３…配線板素材、１１…絶縁層、１１Ａ…プリプレグ、１２…絶縁層、１２Ａ…プリプレグ、１３…絶縁層、１４…絶縁層、１４Ａ…プリプレグ、１５…絶縁層、２１…配線層（金属配線パターン）、２１Ａ…金属箔（銅箔）、２２…配線層（金属配線パターン）、２２Ａ…金属箔（銅箔）、２３…配線層（金属配線パターン）、２３Ａ…金属箔（銅箔）、２４…配線層（金属配線パターン）、２４Ａ…金属箔（銅箔）、２５…配線層（金属配線パターン）、２６…配線層（金属配線パターン）、２６Ａ…金属箔（銅箔）、３１…層間接続体（導電性組成物印刷による導電性バンプ）、３２…層間接続体（導電性組成物印刷による導電性バンプ）、３３…スルーホール導電体、３４…層間接続体（導電性組成物印刷による導電性バンプ）、３５…層間接続体（導電性組成物印刷による導電性バンプ）、４１…チップ部品（電気／電子部品）、４１ａ…端子（電極）、５１…接続部、５１Ａ…樹脂硬化・半田溶融前の導電性接着性樹脂、５１ａ…溶融後半田、５１ｂ…硬化後樹脂部、６１…開口部、６２…貫通孔、７２，７４…層間接続体（金属板エッチングにより形成された金属バンプ）、７２Ａ…金属板（銅板）、８１，８５…層間接続体（金属板エッチングにより形成された金属バンプ）、８１Ａ…金属板（銅板）、８９…エッチングマスク、９１，９５…層間接続体（導電性組成物充填）、１０１、１０５…層間接続体（めっきにより形成された導体バンプ）、１０９…めっき阻止マスク、１０９Ａ…マスク除去部、１４１…離型シート、ＥＳ…エッチングストッパ、５０１…半田粒、５０２…硬化前の接着性樹脂。

Claims (15)

1. 第１の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層に対して積層状に位置する第２の絶縁層と、
   端子である電極を両端に備えた、前記第２の絶縁層に埋め込まれているチップ部品と、
   前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とに挟まれて設けられた、前記チップ部品の実装用ランドを含む配線パターンと、
   前記チップ部品の端子と前記実装用ランドとを電気的、機械的に接続する接続部と、を具備し、
   前記接続部が、硬化された樹脂部と、該接続部に導電性を与えるように連結した構造で該樹脂部中に混在された半田部と、を有し、
   前記チップ部品の周りに空隙の発生がないように、前記チップ部品が、前記第２の絶縁層に埋め込まれておりかつ前記チップ部品の前記端子が、前記接続部を介して前記配線パターンの前記実装用ランドに接続されていること
   を特徴とする部品内蔵配線板。
2. 前記接続部が、前記半田部の割合として２０ｗｔ％ないし９０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
3. 前記接続部の前記樹脂部が、エポキシ樹脂またはフェノール樹脂であることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
4. 前記接続部の前記半田部が、鉛フリーであることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
5. 前記第２の絶縁層が、少なくとも２つの絶縁層の積層であり、
   前記少なくとも２つの絶縁層の間に挟まれて設けられた第２の配線パターンと、
   前記第２の絶縁層の積層方向一部を貫通して前記配線パターンの面と前記第２の配線パターンの面との間に挟設され、かつ導電性組成物からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化している形状である層間接続体と
   をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
6. 前記第２の絶縁層が、少なくとも２つの絶縁層の積層であり、
   前記少なくとも２つの絶縁層の間に挟まれて設けられた第２の配線パターンと、
   前記第２の絶縁層の積層方向一部を貫通して前記配線パターンの面と前記第２の配線パターンの面との間に挟設され、かつ金属からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化している形状である層間接続体と
   をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
7. 前記第１の絶縁層の前記配線パターンが位置する側とは反対側に設けられた第２の配線パターンと、
   前記第１の絶縁層を貫通して前記配線パターンの面と前記第２の配線パターンの面との間に挟設され、かつ導電性組成物からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化している形状である層間接続体と
   をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
8. 前記第１の絶縁層の前記配線パターンが位置する側とは反対側に設けられた第２の配線パターンと、
   前記第１の絶縁層を貫通して前記配線パターンの面と前記第２の配線パターンの面との間に挟設され、かつ金属からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化している形状である層間接続体と
   をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
9. 前記第１の絶縁層の前記配線パターンが位置する側とは反対側に設けられた第２の配線パターンと、
   前記第１の絶縁層を貫通して前記配線パターンの面と前記第２の配線パターンの面との間に挟設され、かつ導電性組成物からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化していない形状である層間接続体と
   をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
10. 前記第１の絶縁層の前記配線パターンが位置する側とは反対側に設けられた第２の配線パターンと、
    前記第１の絶縁層を貫通して前記配線パターンの面と前記第２の配線パターンの面との間に挟設され、かつ金属からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化していない形状である層間接続体と
    をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
11. 前記接続部により前記チップ部品が前記配線パターンに接続される該チップ部品の側とは反対の側の該チップ部品の表面が、表出していることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
12. 前記接続部により前記チップ部品が前記配線パターンに接続される該チップ部品の側とは反対の側の該チップ部品の表面が、前記第２の絶縁層により隠されていることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
13. 配線パターンを少なくとも片面に備えた第１の絶縁板の前記配線パターン上であってチップ部品が実装されるべき位置に、半田粒が分散された硬化前の導電性接着性樹脂を適用する工程と、
    前記適用された硬化前の導電性接着性樹脂を介して前記配線パターン上に前記チップ部品を載置する工程と、
    前記チップ部品を前記配線パターンに固定するように、加熱して前記半田粒を溶融させ前記硬化前の導電性接着性樹脂を硬化させる工程と、
    前記第１の絶縁板とは異なる第２の絶縁板中に、前記チップ部品を該チップ部品の周りに空隙の発生なく埋め込むように、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する工程と
    を具備することを特徴とする部品内蔵配線板の製造方法。
14. 前記硬化前の導電性接着性樹脂の前記半田粒が、粒径３μｍないし７０μｍであることを特徴とする請求項１３記載の部品内蔵配線板の製造方法。
15. 前記加熱が、２２０℃ないし２５０℃の温度による加熱であることを特徴とする請求項１３記載の部品内蔵配線板の製造方法。

Images