JP5493660B2 - Functional element built-in substrate, manufacturing method thereof, and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、機能素子内蔵基板及びその製造方法、並びに電子機器に関し、更に詳しくは一個以上の機能素子を内蔵する機能素子内蔵基板及びその製造方法、並びに機能素子内蔵基板を有する電子機器に関する。 The present invention relates to a functional element-embedded substrate, a manufacturing method thereof, and an electronic device, and more particularly to a functional element-embedded substrate that includes one or more functional elements, a manufacturing method thereof, and an electronic device having the functional element-embedded substrate.
機能素子内蔵基板は、電子機器の小型化・薄型化にとって重要な技術になっているが、機能素子より発生する熱が大きな問題となっている。そのため、以下のような技術が開示されている。 The functional element-embedded substrate is an important technology for downsizing and thinning electronic devices, but heat generated from the functional element is a big problem. Therefore, the following techniques are disclosed.
特許文献1に記載の機能素子内蔵基板では、機能素子裏面直下に放熱用の配線パターンを形成することで放熱性を高める構造が開示されている。特許文献2および3に記載の機能素子内蔵基板では、機能素子の下部に放熱材となる金属板が設ける技術が開示されている。特許文献4では、機能素子の側面の金属補強材を放熱材とし、放熱効果を一定以上維持するとともに設計自由度を確保している。特許文献5では、外部に露出する放熱面を増加させるため、放熱材を外部に突出させる構造を開示している。特許文献6では、放熱効果を高めるため、機能素子回路面に直接接続する放熱ビアを設ける構造としている。特許文献7では、放熱効果を高めるため、機能素子回路面の反対側に放熱ビアを設ける構造としている。特許文献8では、機能素子を実装した基板の機能素子とは別の部分に放熱配線と放熱ビアを通じてヒートシンクを設け、基板の配線及び設計自由度を確保する構造を開示している。
In the functional element built-in substrate described in
特許文献1に開示の技術は、配線設計自由度が減少すると同時に、配線のみで放熱を行うので放熱量が制限される。特許文献2、3に開示の技術は、機能素子の上側または下側に厚みのある金属板が存在するため、その部分に配線が設けられず、またその分厚みが増す。特許文献4に開示の技術は、機能素子が薄化した場合に外部に露出する放熱面積が減少する。特許文献5に開示の技術は、放熱材を放熱の目的のみで用い、たとえば補強材等を兼ねる構造としていない。特許文献6に開示の技術は、機能素子回路面側の配線が制限される。また、放熱ビアは回路面側最外層の金属層に接続されているが、該金属層を形成するプロセスにはコストがかかる。また該機能素子内蔵基板の上段に基板または機能素子等を実装する場合、放熱効果が低下する。特許文献7に開示の技術は、機能素子回路面の反対側の配線が制限される。特許文献8では、ヒートシンクを設けなければならないため、コストが増加すると共に、基板表面の実装面積が減少する。
In the technique disclosed in
上記従来技術の機能素子内蔵基板の問題点は以下のように整理される。即ち、第1の問題点は、機能素子内蔵基板の放熱を配線によって行う場合、設計自由度が減少することと放熱効果が十分に確保できない点である。また、第2の問題点は、機能素子の放熱を機能素子の上側または下側の金属板によって行う場合、設計自由度が減少することと基板の薄化ができない点である。第3の問題点は、機能素子の側面に金属補強材を設け、該金属補強材を放熱材として用いる場合、機能素子の薄化に伴って外部に露出する放熱材面積が減少し、放熱効果が減少する点である。また第4の問題点は、外部に露出する放熱面を増加させるため、放熱材を外部に突出させる構造とした場合、放熱材を放熱の目的のみで用い、たとえば補強材等を兼ねる構造としていないため、プロセスおよびコストが増加する点である。また第5の問題点は、放熱のためにヒートシンクを別に取り付ける場合、ヒートシンクの部品調達コスト及び実装コストがかかる点である。 The problems of the above-described substrate with a built-in functional element can be summarized as follows. That is, the first problem is that when the heat radiation of the functional element built-in substrate is performed by wiring, the degree of freedom in design is reduced and the heat radiation effect cannot be sufficiently ensured. The second problem is that when the heat radiation of the functional element is performed by the upper or lower metal plate of the functional element, the degree of design freedom is reduced and the substrate cannot be thinned. The third problem is that when a metal reinforcing material is provided on the side surface of the functional element and the metal reinforcing material is used as a heat radiating material, the area of the heat radiating material exposed to the outside decreases with the thinning of the functional element. This is the point that decreases. The fourth problem is that, in order to increase the heat-dissipating surface exposed to the outside, when the heat-dissipating material protrudes to the outside, the heat-dissipating material is used only for the purpose of heat-dissipation and does not have a structure that also serves as a reinforcing material, for example Therefore, the process and cost increase. The fifth problem is that, when a heat sink is separately attached for heat dissipation, the parts procurement cost and mounting cost of the heat sink are required.
本発明は、以上のような問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、機能素子内蔵基板において、薄化と設計自由度を維持しつつ、放熱効果を十分に確保できる構造およびその製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a structure capable of sufficiently ensuring a heat dissipation effect while maintaining thinness and design freedom in a functional element built-in substrate, and its It is to provide a manufacturing method.
本発明の第1の視点に係る機能素子内蔵基板は、絶縁層と、該絶縁層に埋設される1以上の機能素子と、該絶縁層内部の該機能素子の横方向周囲に配された放熱材と、機能素子の回路面側に配設され、機能素子の回路面に設けられた電極端子を通じて該機能素子と接続されている第1配線層と、機能素子内蔵基板の機能素子回路面側の反対側に配設されている第2配線層と、放熱材及び絶縁層を貫通し、第1配線層と第2配線層とを接続する層間ビアと、放熱材と第1配線層とを接続する放熱ビアと、を含む機能素子内蔵基板が提供される。放熱材が該機能素子内蔵基板の側面部に露出するとともに、少なくとも一部がさらに基板面に直交する方向、つまり側面部の高さ方向(上下方向)に亘って延在して形成されている(以下、このように形成された部分を延在部という)。延在部の側面に、凹凸構造が含まれている。 A functional element-embedded substrate according to a first aspect of the present invention includes an insulating layer, one or more functional elements embedded in the insulating layer, and heat dissipation disposed around the functional element in the lateral direction inside the insulating layer. Material, a first wiring layer disposed on the circuit surface side of the functional element and connected to the functional element through an electrode terminal provided on the circuit surface of the functional element, and the functional element circuit surface side of the functional element built-in substrate A second wiring layer disposed on the opposite side, an interlayer via that penetrates the heat dissipation material and the insulating layer and connects the first wiring layer and the second wiring layer, and a heat dissipation material and the first wiring layer. A functional element-embedded substrate including a heat dissipation via to be connected is provided. The thermal material discharge is exposed on the side surface of the functional element embedded board, are formed to extend over the direction at least partially further perpendicular to the substrate surface, i.e. the side portion height direction (vertical direction) ( Hereinafter, the portion formed in this way is referred to as an extending portion). An uneven structure is included on the side surface of the extending portion .
本発明の第2の視点に係る半導体装置は、上記機能素子内蔵基板の前記放熱材の前記側面延在部に接続端子が設置され、かつ信号端子同士も接続された、機能素子内蔵基板を複数含むことを特徴とする。 A semiconductor device according to a second aspect of the present invention includes a plurality of functional element-embedded substrates in which connection terminals are installed in the side surface extending portion of the heat dissipation material of the functional element-embedded substrate and signal terminals are also connected to each other. It is characterized by including.
本発明の第3の視点に係る電子機器は、上記機能素子内蔵基板又は半導体装置を含むことを特徴とする。 An electronic apparatus according to a third aspect of the present invention includes the functional element-embedded substrate or the semiconductor device.
本発明の第4の視点に係る機能素子内蔵基板の製造方法は、開口部に機能素子を配した放熱材の両面側に絶縁層を配する工程と、該絶縁層の周辺部の少なくとも一部を除去して放熱材用ビアホールを形成する工程と、
機能素子の回路面に設けられた電極端子を通じて該機能素子と接続される第1配線層と、機能素子内蔵基板の機能素子回路面側の反対側に配設される第2配線層とを接続するための、放熱材及び絶縁層を貫通する層間ビア用ビアホールを形成する工程と、第1配線層と放熱材とを接続するための放熱ビア用ビアホールを形成する工程と、放熱材用ビアホールに、さらに放熱部を形成することにより、機能素子内蔵基板外周部の放熱材延在部を形成する工程と、層間ビア用ビアホールに層間ビアを形成する工程と、放熱ビア用ビアホールに放熱ビアを形成する工程と、第1配線層及び第2配線層を形成する工程と、放熱材延在部に凹凸構造が含まれるようにダイシングを行う工程と、を含む。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a functional element-embedded substrate, the step of disposing an insulating layer on both sides of a heat dissipating material in which a functional element is disposed in an opening, and at least a part of a peripheral portion of the insulating layer Removing the heat dissipation material via hole and
Connects the first wiring layer connected to the functional element through the electrode terminal provided on the circuit surface of the functional element and the second wiring layer disposed on the opposite side of the functional element circuit surface side of the functional element built-in substrate. A step of forming a via hole for an interlayer via penetrating the heat dissipation material and the insulating layer, a step of forming a via hole for a heat dissipation via for connecting the first wiring layer and the heat dissipation material, and a via hole for the heat dissipation material by further forming the heat radiating portion, and forming a heat dissipating material extending portion of the functional element embedded board peripheral portion, and forming an interlayer vias in the via hole for interlayer via, the thermal vias in the via hole for heat radiation vias formed step and step and a step of performing dicing to include uneven structure on the heat radiating member extending portion, the including of forming the first wiring layer and the second wiring layer.
本発明の機能素子内蔵基板によって、側面の広い範囲に亘って放熱材が設置される為、機能素子内蔵層の薄化を含む機能素子内蔵基板の薄化を実現しつつ、機能素子内蔵基板の放熱効果を十分に維持することができる。また、放熱材を機能素子の側面に配設することで、機能素子の設計自由度を維持することができる。 With the functional element built-in substrate of the present invention, the heat dissipating material is installed over a wide range of side surfaces, so that the functional element built-in substrate including the thinning of the functional element built-in layer can be thinned, The heat dissipation effect can be sufficiently maintained. Moreover, the design freedom of the functional element can be maintained by disposing the heat radiating material on the side surface of the functional element.
また、放熱材を補強材と兼ねる構造とした場合は、プロセスのコストの低減も実現することができると共に、反りの低減、基板の剛性の向上、基板の平坦性の向上等の効果が期待できる。また、ヒートシンクを別に設ける際に必要な部品調達コストや実装するコストを省くことができる。 In addition, when the heat dissipation material is also used as a reinforcing material, the cost of the process can be reduced, and effects such as reduction of warpage, improvement of the rigidity of the board, and improvement of the flatness of the board can be expected. . In addition, it is possible to save parts procurement cost and mounting cost required when a heat sink is separately provided.
本発明に係る機能素子内蔵基板において、放熱材は、絶縁層内部での厚さが機能素子の厚さと同じであることが好ましい。 In the functional element-embedded substrate according to the present invention, it is preferable that the heat dissipation material has the same thickness inside the insulating layer as the functional element.
前記放熱材は、前記基板面に直交する方向の延在部の少なくとも一部の長さが、該基板の配線層を含む厚さと同じであることが好ましい。 In the heat dissipation material, it is preferable that the length of at least a part of the extending portion in the direction orthogonal to the substrate surface is the same as the thickness including the wiring layer of the substrate.
前記放熱材が、金属、樹脂材料、セラミック材料及びカーボンナノチューブ材料のうちの少なくとも1つかならなることが好ましい。 It is preferable that the heat dissipation material is at least one of a metal, a resin material, a ceramic material, and a carbon nanotube material.
前記放熱材と前記機能素子が、配線及び放熱ビアのうちの少なくとも1つによって接続されていることが好ましい。 It is preferable that the heat dissipation material and the functional element are connected by at least one of a wiring and a heat dissipation via.
前記配線及び放熱ビアのうちの少なくとも1つが、前記機能素子のグランドを兼ねることが好ましい。 It is preferable that at least one of the wiring and the heat dissipation via also serves as a ground for the functional element.
前記第1及び第2配線層に加え、さらに一層以上の配線層が配設されていることが好ましい。
In addition to the first and second wiring layers, one or more wiring layers are preferably provided.
前記放熱材が前記機能素子内蔵基板の側面部に延在している部分と、前記側面部に露出しているのみである部分の比率が、1対1〜1対2の割合になっていることが好ましい。 The ratio of the portion where the heat dissipation material extends to the side surface portion of the functional element built-in substrate and the portion exposed only to the side surface portion is a ratio of 1: 1 to 1: 2. It is preferable.
本発明に係る機能素子内蔵基板の製造方法において、前記放熱材延在部の形成にビアホール形成プロセス及びめっきプロセスを用いることが好ましい。 In the method for manufacturing a functional element-embedded substrate according to the present invention, it is preferable to use a via hole forming process and a plating process for forming the heat radiating material extending portion.
また、前記機能素子内蔵基板が2つ以上面取りされているワークサイズによって製造されることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the functional element-embedded substrate is manufactured with a work size in which two or more chamfers are chamfered.
以下に、添付図面を参照し、本発明の実施例を更に詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
(実施例1)
図1乃至図3は、それぞれ本発明の第1の実施例に係る機能素子内蔵基板100の縦断面図、機能素子内蔵層の水平断面図(図1のA−A断面)、上面配線層の平面図である。機能素子内蔵基板100は、回路面2側に電極端子4を有する機能素子1が絶縁層3に埋設されている。絶縁層3の回路面側と回路面の反対側には、それぞれ配線層6と配線層7が形成されており、配線層6は電極端子4と接続されている。また絶縁層3の機能素子1の側方には機能素子内蔵基板全体に亘って放熱材5が配設され、かつ放熱材5は機能素子内蔵基板100の側面でさらに基板面に直行する方向(側面部の上下方向)全体に亘って延在部40として広がっている。
Example 1
1 to 3 are respectively a longitudinal sectional view of a functional element built-in
絶縁層3には、エポキシ、ポリイミド、液晶ポリマーなどをベースとしたものが好適であるが、それらに限定されない。電極端子4は、金属または導電性ペースト等が好適であるが、それらに限定されない。放熱材5は、銅、SUS、コバール合金等の金属材料、或いはセラミック材料、または高熱伝導性樹脂等が好適であるが、これらに限定されない。配線層6及び7には、めっき法、印刷法による銅、ニッケル、金、銀、無鉛はんだなどの一種類以上の金属が好適であるが、それらに限定されない。
The insulating
また、図1、図3に示されている配線層6乃至7の配線パターンは、あくまで模式的な一例であり、本発明の趣旨に沿う形で別のパターンを任意に形成することが可能である。 Further, the wiring patterns of the wiring layers 6 to 7 shown in FIGS. 1 and 3 are merely schematic examples, and other patterns can be arbitrarily formed in accordance with the spirit of the present invention. is there.
また、放熱材5は、機能素子内蔵基板100の側面の必ずしも全周にわたって延在部40を有する必要はなく、その一部に延在部40を有しない部分があってもよい。例えば、基板100と同じ高さの延在部40を有する部分と、延在部40を有さずに基板100の側面部に放熱材5が露出しているのみである部分の比率が1対1から1対2の範囲であれば、十分な放熱効果を奏する。またその延在部40の高さ方向の長さも、図1では基板100の高さと同じとしており、またそれが放熱効果の点で好ましいが、必ずしも同じである必要はない。
Further, the
さらに、放熱材5の絶縁層3内部での厚さは、図1では機能素子1と同じとしており、またそれが好ましいが、必ずしも同じである必要はない。これらは適宜設計条件に応じて設定できるものであり、以下の実施例においても同様である。
Further, the thickness of the
(実施例2)
図4乃至図6は、本発明の第2の実施例に係る機能素子内蔵基板200の、縦断面図、機能素子内蔵層の水平断面図(図4(a)のC−C断面)、上部配線層6の平面図である。機能素子内蔵基板200は、機能素子内蔵基板100の放熱材5において更に露出面積を増加させるよう、上部から見て端部が凹凸の構造となっていることを特徴とする。その他の構造は機能素子内蔵基板100と同じである。実施例2は、放熱材5の露出面積を増加させることで、より高い放熱効果を狙ったものである。尚、図4の(a)は、放熱材5が凸である部分の断面図(図5におけるA−A断面図)、図4(b)は、放熱材5が凹である部分の断面図(図5におけるB−B断面図)である。
(Example 2)
4 to 6 are a vertical sectional view, a horizontal sectional view of a functional element built-in layer (CC cross section in FIG. 4A), an upper part of the functional element built-in
また図5に示されている放熱材5の端部の凹凸パターン、図4または図6に示されている配線層6乃至7の配線パターンは、あくまで模式的な一例であり、本発明の趣旨に沿う形で別のパターンを自由に形成することが可能である。
Further, the uneven pattern at the end of the
(実施例3)
図7乃至図9は、それぞれ本発明の第3の実施例に係る機能素子内蔵基板300の、縦断面図、機能素子内蔵層の水平断面図(図7のA−A断面)、上面配線層の平面図である。機能素子内蔵基板300は、機能素子内蔵基板100の構造に加え、絶縁層3及び放熱材5を貫通し、配線層6と配線層7を接続する層間ビア8が設けられていることを特徴とする。配線層6と配線層7が互いに接続されていることで、設計自由度が向上している。
(Example 3)
7 to 9 are a longitudinal sectional view, a horizontal sectional view of a functional element built-in layer (cross section AA in FIG. 7), and a top wiring layer, respectively, of the functional element built-in
層間ビア8は、レーザー、ドリル等によってビアホールを設け、めっき法、印刷法による銅、ニッケル、金、銀、無鉛はんだなどの一種類以上の金属をフィルドまたはコンフォーマルビアの形状に形成することにより作製する方法が好適に用いられるが、これに限定されない。 The interlayer via 8 is formed by providing a via hole with a laser, a drill, or the like, and forming one or more kinds of metals such as copper, nickel, gold, silver, lead-free solder by a plating method or a printing method into a filled or conformal via shape. A manufacturing method is preferably used, but is not limited thereto.
また図7乃至8に示されている層間ビア8の数及び位置、図7または図9に示されている配線層6乃至7の配線パターンは、あくまで模式的な一例であり、電極端子4と層間ビア8を接続する配線が存在することを除いては、本発明の趣旨に沿う形で別のパターンを任意に形成することが可能である。
Further, the number and positions of the
(実施例4)
図10乃至図12は、それぞれ本発明の第4の実施例に係る機能素子内蔵基板400の、縦断面図、機能素子内蔵層の水平断面図(図10のA−A断面)、上面配線層の平面図である。機能素子内蔵基板400は、機能素子内蔵基板100の構造に加え、回路面2側の配線層6と放熱材5を接続させる放熱ビア9を設けていることを特徴とする。配線層6と放熱材5が接続されていることで、放熱効果がより高くなっている。
(Example 4)
10 to 12 are a longitudinal sectional view, a horizontal sectional view of a functional element built-in layer (cross section AA in FIG. 10), and a top wiring layer, respectively, of the functional element built-in
また図10乃至11に示されている放熱ビア9の位置及び数、図10または図12に示されている配線層6乃至7の配線パターンは、あくまで模式的な一例であり、電極端子4と放熱ビア9を接続する配線が存在することを除いては、本発明の趣旨に沿う形で別のパターンを任意に形成することが可能である。
Further, the positions and number of the
(実施例5)
機能素子内蔵基板200乃至400の特徴である、放熱材5端部の凹凸パターン、層間ビア8、放熱ビア9はひとつの構造に組み合わせることが可能であって、図13乃至図15は、これら全ての要素を組み合わせた本発明の第5の実施例に係る機能素子内蔵基板500の、縦断面図、機能素子内蔵層の水平断面図(図13のC−C断面)、上面配線層の平面図をそれぞれ示している。機能素子内蔵基板500では、機能素子内蔵基板200乃至400の特徴を備えていることにより、放熱効果と配線設計自由度が向上している。尚、図13(a)は、放熱材5が凸である部分の断面図(図14のA−A断面)、図13(b)は、放熱材5が凹である部分の断面図(図14のB−B断面)である。
(Example 5)
The concave / convex pattern at the end of the
また図13乃至14に示されている層間ビア8の位置及び数、放熱ビア9の位置及び数、図13または図15に示されている上部配線層6乃至7の配線パターンは、あくまで模式的な一例であり、電極端子4と層間ビア8を接続する配線及び電極端子4と放熱ビア9を接続する配線が存在することを除いては、本発明の趣旨に沿う形で別のパターンを任意に形成することが可能である。
Further, the position and number of the
尚、機能素子内蔵基板200乃至400で述べられた特徴は機能素子内蔵基板500のように全てを一度に組み合わせる必要はなく、たとえば放熱ビアと層間ビアを組み合わせただけでも、機能素子内蔵基板300乃至400において述べられた効果を同時に得られる。
The features described in the functional element built-in
(実施例6)
図16は、本発明の第6の実施例に係る機能素子内蔵基板600の断面図である。機能素子内蔵基板600は、機能素子内蔵基板500に加え、配線層6側に絶縁層10を介して配線層14を、配線層7側に絶縁層11を介して配線層15を配置し、更に両面にソルダーレジスト層16乃至17を配置していることを特徴とする。配線層6と配線層14は層間ビア12で接続され、配線層7と配線層15は層間ビア13で接続されている。層数が増えたことで配線自由度が向上しており、またソルダーレジスト層により外部に接続する端子部分以外を被覆することで最外配線層の配線間の導通等の不具合を抑制する効果が得られる。
(Example 6)
FIG. 16 is a cross-sectional view of a functional element-embedded
(実施例7)
図17は、本発明の第7の実施例に係る機能素子内蔵基板700の断面図である。機能素子内蔵基板700は、機能素子内蔵基板600を複数積み重ねた構造で、接続端子18により各々の機能素子内蔵基板600の配線を接続すると共に、接続端子19により各々の放熱材5を接続している。機能素子内蔵基板600の各々の放熱材5を接続することで、放熱効果を効率的に向上させることができる。
(Example 7)
FIG. 17 is a cross-sectional view of a functional element-embedded
尚、機能素子内蔵基板600乃至700においては、そのコアに機能素子内蔵基板500を用いているが、コアとして、機能素子内蔵基板100乃至400を用いてもよい。
In the functional element built-in
(実施例8)
図18乃至図19は、機能素子内蔵基板600乃至700をマザーボード22へ実装した場合の第8の実施例の断面図である。本実施例において、機能素子内蔵基板600及び700はマザーボードに接続端子20によって配線が接続されると共に、接続端子21により放熱材5もマザーボードに接続されている。マザーボードに放熱材が接続されることで、放熱効果が向上している。また機能素子内蔵基板600乃至700の各々の放熱ビア9にグランド配線を接続し、かつマザーボードのグランド配線(図示せず)に接続端子21を接続すれば、グランド配線を別途設ける必要がなくなり、配線設計自由度が向上する。またグランド配線を別途設けている場合でも、グランドの電圧が更に安定することにより、信号品質の向上に寄与する。
(Example 8)
18 to 19 are cross-sectional views of the eighth embodiment when the functional element built-in
図20〜図33は、本発明の第5実施例に係る機能素子内蔵基板500の第一の製造方法例について、各製造段階(a)〜(n)の縦断面図、及び、特に平面図を示す必要のある製造段階における平面図である。
20 to 33 are vertical cross-sectional views of manufacturing steps (a) to (n) and particularly plan views of the first manufacturing method example of the functional element-embedded
図20(a)の断面図(図21のA−A断面)に示すように、まず、層間ビア用開口部23および機能素子用開口部24を設けた放熱材5を用意する。層間ビア用開口部23、機能素子用開口部24の形成方法は、放熱材5が金属材料の場合はエッチング法が、それ以外の場合はプレス法が好適に使用されるがこれに限定されない。一方図21に開口部23、24を設けた状態の放熱材5の平面図を示す。尚放熱材5が樹脂材である場合は、開口部23、24を設ける前に硬化させるプロセスが好適であるが、これに限定されない。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 20A (cross-section AA in FIG. 21), first, the
図20(a)、図21における開口部23乃至24の位置、数、径の大きさは、模式的な一例であって、本発明の趣旨に沿う範囲で任意に定められる。また、本製造例は機能素子内蔵基板500を製造する方法を示しているため開口部23乃至24の双方が必要とされるが、機能素子内蔵基板100乃至200または400を製造する場合は、層間ビア用開口部23は必要とされない。
The positions, numbers, and diameters of the
続く工程において、図20(b)に示すように、補強材5の一方の主面から、基材26上にシート状に形成された未硬化絶縁材25を、放熱材5側に向けて供給する。未硬化絶縁材25の供給の方法は、ラミネート法が好適に使用されるがこれに限定されない。未硬化絶縁材25には、エポキシ、ポリイミド、液晶ポリマーなどをベースとしたものが好適であるが、それらに限定されない。基材26は、ポリエチレンテレフタラート系の樹脂またはCu等の金属箔が好適に使用されるがこれに限定されない。
In the subsequent process, as shown in FIG. 20B, the uncured insulating
その後、図20(c)に示すように、機能素子1を、未硬化絶縁材25が供給された面とは反対の側から搭載する。機能素子1には予め、回路面2上に、円柱状、もしくは一層以上の配線から成る電極端子4が設けられるが、そのほかに金のスタッドバンプも使用することが可能であり、電極端子4の形状はこれらに限定されない。電極端子4の材質も、銅、金、ニッケル等から成るがこれらに限定されない。尚、機能素子1の搭載に際して、予め放熱材5の機能素子1を搭載する側にアライメントマークを設けておけば精度よく搭載することができるが、本発明を実施する上で放熱材5にアライメントマークを設けることは必須ではない。
Thereafter, as shown in FIG. 20C, the
続いて、機能素子1を搭載した側の放熱材5の他方の主面に基材28上にシート状に形成された未硬化絶縁材27を、放熱材5及び機能素子1側に向けて供給する。この際、未硬化絶縁材27により機能素子1と開口部24の間隙、及び開口部23は充填される。未硬化絶縁材27の供給の方法は、ラミネート法が好適に使用されるがこれに限定されない。未硬化絶縁材27には、エポキシ、ポリイミド、液晶ポリマーなどをベースとしたものが好適であるが、それらに限定されない。また未硬化絶縁材27には、未硬化絶縁材25と同種の樹脂を用いることが、二つの未硬化絶縁材の熱膨張係数・弾性率等の物理的な諸定数の差による残留応力等を回避する上で好適であるが、これに限定されない。基材28は、ポリエチレンテレフタラート系の樹脂フィルムまたはCu等の金属箔が好適に使用されるがこれに限定されない。本工程において、未硬化絶縁材25及び未硬化絶縁材27に同種の材料を使用していた場合は、2つの未硬化樹脂絶縁材は一体化する。
Subsequently, an uncured insulating
続く工程において、図22(e)に示すように、未硬化絶縁材25及び未硬化絶縁材27を一括して硬化し、絶縁層3とした後、基材26および28を除去する。未硬化絶縁材25と未硬化絶縁材27が別種の材料の場合でも、以後該2つの絶縁材を区別せず、絶縁層3とする。除去の方法は、基材26または28が樹脂の場合には直接剥離等、金属箔の場合にはエッチング等の方法が好適に使用されるがこれらに限定されない。
In the subsequent process, as shown in FIG. 22E, the uncured insulating
その後、図22(f)に示すように、研削装置やバフ研磨装置等を使用して、絶縁層3の、機能素子1の回路面2側の主面を研磨し、電極端子4を露出させる。
After that, as shown in FIG. 22 (f), the main surface of the insulating
その後、図22(g)に断面図を、図23に平面図を示すように、層間ビア用ビアホール29、放熱ビア用ビアホール30、放熱材用ビアホール31を形成する。なお、図23の平面図においては、わかりやすくするため、絶縁層3を示す斜線模様を省略している(以下平面図において同様)。ビアホール形成方法は、ビアホール29、30に関しては径の小さいビアホールも形成可能であることからレーザーが好適に使用されるがこれに限定されない。ビアホール31に関してはレーザーまたはドリルが好適に使用されるがこれらに限定されない。
Then, as shown in a sectional view in FIG. 22G and a plan view in FIG. 23, an interlayer via via
図23の平面図において、パッケージの角となる部分の放熱材用ビアホール31をやや大きくすれば、パッケージダイシングの際のダイシングラインの起点及び終点の位置調整等のマージンを設けることが容易になり、好適である。また、放熱材用ビアホール31の直径は、一般の基板のダイシングの精度より十分に大きく、また放熱材用ビアホール31の形成コストが十分に低減できる条件を満たすことが望ましく、100μm〜200μmの間が好適であるが、これに限定されない。
In the plan view of FIG. 23, if the heat-dissipating material via
また、本製造例は機能素子内蔵基板500を製造する方法を示しているため層間ビア用ビアホール29乃至放熱ビア用ビアホール30の双方が必要とされるが、機能素子内蔵基板100乃至200または400を製造する場合は、層間ビア用ビアホール29は必要とされない。また機能素子内蔵基板100乃至300を製造する場合は、放熱ビア用ビアホール30は必要とされない。
Further, since this manufacturing example shows a method of manufacturing the functional element built-in
図22、図23における放熱材用ビアホール31の位置、数、径の大きさは、模式的な一例であって、本発明の趣旨に沿う範囲で任意に定められる。例えば、技術的またはコスト的な制約から放熱材用ビアホール31の径を大きくできない場合には、図24のように、ジグザグに放熱材用ビアホール31を設ければ、後に凹凸形状を設けるときにも比較的小さなビアホール径で対応できる。また、技術的またはコスト的な制約から、図25のように、パッケージの外周部全てに放熱材用ビアホール31を形成できない場合でも、本発明の趣旨はある程度達成できる。図25において、放熱材用ビアホール31の間隔は、放熱効率の著しく低下する限界を考慮すれば、放熱材用ビアホール31の直径の1乃至2倍が好適であるが、これに限定されない。
The positions, the number, and the diameter of the heat radiating material via
続いて露出した電極端子4の表面部分の研磨くずである樹脂残渣及び各ビアホール29、30、31内に存在するビアホール形成時の樹脂残渣などを取り除く為、希硫酸洗浄またはデスミア処理を行うが、樹脂残渣等の除去の方法はこれに限定されない。
Subsequently, in order to remove the resin residue which is polishing scraps of the exposed surface portion of the
続いて、図22(h)に示すように、銅、ニッケルなどの無電解めっき又は、チタン、タングステン、クロム、白金、金、銅、ニッケル、銀、スズ、鉛からなる一つ以上元素による一層以上の導電層をスパッタ処理により形成し、続くめっき工程のためのめっきシード層32とする。(めっき)シード層32の形成の方法は、無電解、スパッタ処理に限定されない。 Subsequently, as shown in FIG. 22 (h), electroless plating such as copper or nickel, or one or more layers made of titanium, tungsten, chromium, platinum, gold, copper, nickel, silver, tin, or lead. The above conductive layer is formed by sputtering, and is used as a plating seed layer 32 for the subsequent plating process. (Plating) The method of forming the seed layer 32 is not limited to electroless and sputtering.
続く工程において、図26(i)のようにめっきレジスト層(図示せず)を形成して、該レジストパターンをマスクとして電解めっきにより、配線層6、層間ビアの回路面側部分33、放熱材の回路面側拡張部分34を形成する。層間ビアの回路面側部分33は、フィルドビア形状またはコンフォーマルビア形状を任意に選択できる。しかし放熱材の回路面側拡張部分34は、本発明の趣旨から、フィルドビア形状とすることが好ましい。
In the subsequent process, a plating resist layer (not shown) is formed as shown in FIG. 26 (i), and the
その後図26(j)のようにめっきレジストを取り除き配線層以外のめっきシード層をエッチングする。尚、該めっき法より形成される部分は、銅、ニッケル、金、銀などの一種類以上の金属が好適であるが、それらに限定されない。また、配線層6、層間ビアの回路面側部分33、放熱材の回路面側拡張部分34の形成方法も、上記に述べた方法に限定されず、たとえば印刷法等を用いても良い。めっき法を用いない場合、必ずしもシード層32は必要とされない。
Thereafter, as shown in FIG. 26J, the plating resist is removed and the plating seed layer other than the wiring layer is etched. In addition, although one or more types of metals, such as copper, nickel, gold | metal | money, silver, are suitable for the part formed by this plating method, it is not limited to them. Also, the method of forming the
その後、図26(k)に示すように、回路面の反対側においてもシード層35を形成し、さらに図27(l)及び図27(m)に示すように、シード層35を用いためっき工程によって、導体配線層7、層間ビアの回路面反対側部分36、放熱材の回路面反対側拡張部分37を形成する。尚、該めっき法より形成される部分は、銅、ニッケル、金、銀などの一種類以上の金属が好適であるが、それらに限定されない。また、配線層6、層間ビアの回路面反対側部分36、放熱材の回路面反対側拡張部分37の形成方法も、上記に述べた方法に限定されず、たとえば印刷法等を用いても良い。めっき法を用いない場合、必ずしもシード層35は必要とされない。層間ビアの回路面反対側部分36は、フィルドビア形状またはコンフォーマルビア形状を任意に選択できる。しかし放熱材の回路面反対側拡張部分37は、本発明の趣旨から、フィルドビア形状とすることが好ましい。
Thereafter, as shown in FIG. 26 (k), a
本工程以降、放熱材5、放熱材の回路面側拡張部分34、放熱材の回路面反対側拡張部分37及びそれらの間に存在するシード層32、35の一部は一体として扱い、区別せず放熱材5とする。また、層間ビアの回路面側の部分33、層間ビアの回路面反対側の部分36及びそれらの間に存在するシード層32、35の一部も一体として扱い、区別せず層間ビア8とする。配線層6と配線層6の部分に存在するシード層32の一部、配線層7と配線層7の部分に存在するシード層35の一部も、同様に区別せず一体として扱い、それぞれ配線層6、配線層7とする。放熱ビア9と、放熱ビア9の部分に存在するシード層32の一部も、区別せず一体として扱い、放熱ビア9とする。
After this step, the
また、本製造例は機能素子内蔵基板500を製造する方法を示しているため、図22(g)、(h)、図26(i)〜(k)、図27(l)、(m)の工程において、層間ビアの部分33、36、シード層32、35の一部を経て層間ビア8を形成することが必要とされるが、機能素子内蔵基板100乃至200または400を製造する場合、これらは必要とされない。同様に、同じ工程において、放熱ビア9及びシード層32の一部を経て放熱ビア9を形成することが必要とされるが、機能素子内蔵基板100乃至300を製造する場合、これらは必要とされない。
Further, since this manufacturing example shows a method of manufacturing the functional element-embedded
続いて、図27(n)に断面図、図28にその平面図で示すように、ダイシングライン38に沿ってダイシングを行い、図31(断面図)及び図32(平面図)に示すように個片化する。尚、本製造例は機能素子内蔵基板500を製造する方法を示しているため、図28の平面図においてダイシングライン38は凹凸の形状をしているが、機能素子内蔵基板100または300乃至400を製造する場合は、該凹凸形状は必要とされない。
Subsequently, as shown in a sectional view in FIG. 27 (n) and a plan view in FIG. 28, dicing is performed along a dicing
また、図29に平面図で示すように、図24においてビアホール31をジグザグに設けていた場合には、該ジグザグ形状に沿って凹凸形状にダイシングライン38を設定することもできる。ダイシングライン38は凹凸形状ではなくジグザグ形状でもよい。あるいは、本特許の趣旨に沿った上記以外の別の形状でもよい。更に、機能素子内蔵基板500ではなく、機能素子内蔵基板100、または300乃至400を製造する場合には、ダイシングライン38を直線としてもよい。図25においてビアホール31を互いに離して形成した場合には、図30に示すように、特にこの方法が好適である。
29, when the via
更に、本製造例は機能素子内蔵基板500を製造する方法を示しているため、図27(m)の工程の後、図27(n)、図31(図32)に示すようにパッケージダイシングを行うが、機能素子内蔵基板600を製造する場合には、図27(n)、図31(図32)の工程を行わず、図27(m)の工程の後、図22(g)、(h)、図26(i)〜(k)、図27(l)、(m)に示す工程と同様にして絶縁層10乃至11、層間ビア12乃至13、配線層14乃至15を形成すると共に放熱材5を拡張し、更にソルダーレジスト層16乃至17を形成して、その後図27(n)、図31(図32)と同様にしてダイシングを行う。
Furthermore, since this manufacturing example shows a method for manufacturing the functional element-embedded
尚、図31において、ダイシングライン38によって切断されたことにより形成された放熱材5の側面の実線は、放熱材5が凸である部分の断面を、破線は、放熱材5が凹である部分の断面を示す。このとき、図32に平面図を示すように、凹凸のダイシングライン38で切断したことにより、切り離された機能素子内蔵基板の放熱材5の端部も凹凸となる。また、図33に示すように、図30のようにダイシングライン38を直線とした場合には、切り離された内蔵基板の端部も直線となる。
In FIG. 31, the solid line on the side surface of the
図34は、本発明の第5実施例に係る機能素子内蔵基板500について、図20〜33に示す第一の製造方法例に基づき製造した場合の、より詳細な断面図である。放熱材5の拡張部分及び層間ビア8、放熱ビア9の断面は、めっき法により製造した場合にはテーパー形状となっている。尚、図34(a)は、放熱材5が凸である部分の断面図、図34(b)は、放熱材5が凹である部分の断面図である。
FIG. 34 is a more detailed cross-sectional view of the functional element-embedded
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態の構成にのみ制限されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。 The present invention has been described with reference to the above embodiment, but the present invention is not limited only to the configuration of the above embodiment, and various modifications that can be made by those skilled in the art within the scope of the present invention. Of course, including modifications.
1 機能素子
2 回路面
3 絶縁層
4 電極端子
5 放熱材
6 (上部)配線層
7 配線層
8 層間ビア
9 放熱ビア
10 絶縁層
11 絶縁層
12 層間ビア
13 層間ビア
14 配線層
15 配線層
16 ソルダーレジスト層
17 ソルダーレジスト層
18 接続端子
19 接続端子
20 接続端子
21 接続端子
22 マザーボード
23 層間ビア用開口部
24 機能素子用開口部
25 未硬化絶縁材
26 基材
27 未硬化絶縁材
28 基材
29 層間ビア用ビアホール
30 放熱ビア用ビアホール
31 放熱材用ビアホール
32 (めっき)シード層
33 層間ビアの回路面側の部分
34 放熱材の回路面側拡張部分
35 (めっき)シード層
36 層間ビアの回路面反対側の部分
37 放熱材の回路面反対側拡張部分
38 ダイシングライン
40 延在部
100〜700 機能素子内蔵基板
DESCRIPTION OF
23
Claims (13)
該絶縁層に埋設される1以上の機能素子と、
該絶縁層内部の該機能素子の横方向周囲に配された放熱材と、
前記機能素子の回路面側に配設され、前記機能素子の回路面に設けられた電極端子を通じて該機能素子と接続されている第1配線層と、
前記機能素子内蔵基板の前記機能素子回路面側の反対側に配設されている第2配線層と、
前記放熱材及び前記絶縁層を貫通し、前記第1配線層と前記第2配線層とを接続する層間ビアと、
前記放熱材と前記第1配線層とを接続する放熱ビアと、を含み、
前記放熱材が該機能素子内蔵基板の側面部に露出するとともに、少なくとも一部がさらに基板面に直交する方向に亘って延在して形成された延在部を有し、
前記延在部の側面に、凹凸構造が含まれていることを特徴とする、機能素子内蔵基板。 An insulating layer;
One or more functional elements embedded in the insulating layer ;
A heat dissipating material disposed around the lateral direction of the functional element inside the insulating layer;
A first wiring layer disposed on the circuit surface side of the functional element and connected to the functional element through an electrode terminal provided on the circuit surface of the functional element;
A second wiring layer disposed on the side opposite to the functional element circuit surface side of the functional element built-in substrate;
An interlayer via that penetrates the heat dissipation material and the insulating layer and connects the first wiring layer and the second wiring layer;
Look including a heat radiation vias connecting the first wiring layer and the heat radiating member,
The heat radiating material is exposed to the side surface portion of the functional element built-in substrate, and at least a portion further extends in a direction orthogonal to the substrate surface ,
A functional element-embedded substrate characterized in that a concavo-convex structure is included on a side surface of the extending portion .
該絶縁層の周辺部の少なくとも一部を除去して放熱材用ビアホールを形成する工程と、
前記機能素子の回路面に設けられた電極端子を通じて該機能素子と接続される第1配線層と、前記機能素子内蔵基板の前記機能素子回路面側の反対側に配設される第2配線層とを接続するための、前記放熱材及び前記絶縁層を貫通する層間ビア用ビアホールを形成する工程と、
前記第1配線層と前記放熱材とを接続するための放熱ビア用ビアホールを形成する工程と、
前記放熱材用ビアホールに、さらに放熱部を形成することにより、機能素子内蔵基板外周部の放熱材延在部を形成する工程と、
前記層間ビア用ビアホールに層間ビアを形成する工程と、
前記放熱ビア用ビアホールに放熱ビアを形成する工程と、
前記第1配線層及び第2配線層を形成する工程と、
前記放熱材延在部に凹凸構造が含まれるようにダイシングを行う工程と、
を含むことを特徴とする、機能素子内蔵基板の製造方法。 A step of disposing an insulating layer on both sides of the heat dissipating material in which the functional element is disposed in the opening;
Removing at least a portion of the periphery of the insulating layer to form a heat radiating material via hole;
A first wiring layer connected to the functional element through an electrode terminal provided on the circuit surface of the functional element, and a second wiring layer disposed on the opposite side of the functional element circuit surface side of the functional element built-in substrate Forming a via hole for an interlayer via penetrating the heat radiating material and the insulating layer,
Forming a via hole for heat dissipation via for connecting the first wiring layer and the heat dissipation material;
Forming a heat radiating material extending portion on the outer peripheral portion of the functional element built-in substrate by forming a heat radiating portion in the heat radiating material via hole ; and
Forming an interlayer via in the interlayer via via hole;
Forming a heat dissipation via in the heat dissipation via hole;
Forming the first wiring layer and the second wiring layer;
Dicing so that the heat dissipation material extending portion includes an uneven structure;
The manufacturing method of the board | substrate with a built-in functional element characterized by including these.
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