JP5698377B2 - 部品内蔵基板の製造方法及びこの方法を用いて製造した部品内蔵基板 - Google Patents

部品内蔵基板の製造方法及びこの方法を用いて製造した部品内蔵基板 Download PDF

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Description

本発明は、電気又は電子的な部品を基板内に埋め込んだ部品内蔵基板の製造方法及びこの方法を用いて製造した部品内蔵基板に関する。
近年、電子回路基板の高密度化、高機能化に伴い、電子部品を絶縁層である絶縁基板内に埋め込んだ構造の部品内蔵基板が注目されている。この部品内蔵基板は、その絶縁基板の表面に配線パターンが形成されており、この配線パターンの所定位置に他の各種電子部品が表面実装されてモジュール基板として使用することができ、また、ビルドアップ法で部品内蔵多層回路基板を製造するときのコア基板として使用することもできる。
上記した部品内蔵基板においては、前記配線パターンと、前記絶縁基板内の電子部品の端子とを電気的に接続する必要があり、この接続には、半田を用いることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、モジュール基板や多層回路基板の製造においては、その製造工程中数度にわたって各種電子部品の表面実装が行われる。通常、電子部品の表面実装には、リフロー方式の半田付けが行われるので、部品内蔵基板は、電子部品を実装する度にリフロー炉に投入され、半田が溶ける温度まで加熱される。このため、特許文献１の部品内蔵基板における基板内の電子部品の端子と配線パターンとの接続部は、半田の溶融温度まで数度にわたって加熱されるので、前記接続部の信頼性が低下する虞がある。
そこで、部品内蔵基板における前記接続部の信頼性を向上させるために、基板内の電子部品の端子と基板表面の配線パターンとの電気的接続を銅めっきにより行うことが知られている。つまり、銅の融点は、半田の融点より高いので、部品内蔵基板がリフロー炉に投入されても接続部が溶けることはなく、前記接続部の信頼性は維持される。
このようなめっき法による銅を用いて基板内の電子部品の端子と絶縁基板表面の配線パターンとを電気的に接続する部品内蔵基板を製造する方法の一態様としては、例えば、特許文献２の部品内蔵基板の製造方法が知られている。
ここで、特許文献２に代表されるような部品内蔵基板の製造方法について、以下に説明する。
まず、銅箔等の金属層上に絶縁層を積層した層状体を形成し、この層状体にガイド孔を設ける。そして、前記ガイド孔を基準にして前記層状体における基板内部品が配設される予定の部品配設領域に接続孔を設ける。この接続孔には、後工程により銅が充填され基板内部品の端子と配線パターンとを電気的に接続する金属ジョイントが形成される。よって、この接続孔は、基板内部品の端子が位置付けられる予定箇所に対応して前記端子の数だけ設けられる。その後、前記部品配設領域に接着剤が塗布され、この接着剤を利用して基板内部品が固定される。このとき、基板内部品は、前記接続孔を利用して位置決めが行われる。ついで、基板内部品を載置した層状体にプリプレグ等の絶縁基材を積層し、基板内部品を内蔵した絶縁基板を形成する。得られた絶縁基板は、一方の面に前記金属層が存在しており、この金属層の所定位置には前記接続孔が開口している。この状態の絶縁基板に対し、前記接続孔内の接着剤を除去して基板内部品の端子を接続孔内で露出させたのち、絶縁基板の全体に銅のめっき処理を施す。これにより、前記接続孔内には、銅が成長して充填され絶縁基板の表面の金属層と基板内部品の端子とが電気的に接続される。この後、絶縁基板表面の金属層の一部をエッチングして配線パターンを形成することにより部品内蔵基板が形成される。
特開２０１０−０２７９１７号公報 特表２００８−５２２３９６号公報
ところで、上記した製造方法においては、種々の孔を基準にして前記基板内部品の位置決めや前記接続孔の位置決めを行うので、前記基板内部品や前記接続孔の位置決め精度は比較的低くなるといった問題がある。
また、基板内部品を固定する接着剤は、部品配設領域に塗布された際、一部が前記接続孔内へ流れ込む。その結果、接着層の厚さが薄くなり、以下のような不具合が生じる虞がある。
まず、基板内部品を固定する接着剤は、硬化した後の接着層の強度を維持するためフィラーを含むものが通常用いられている。しかし、接着層の厚さがフィラーのサイズよりも薄くなると、フィラーが接着層から脱落しやすくなり所要の強度が得られなくなることがある。
また、接着層は、絶縁層としても用いられるので、その厚さが薄くなりすぎると所要の絶縁性の確保が困難となることがある。
このため、上記した製造方法においては、接続孔内へ流れ込みやすい低粘度タイプの接着剤は適しておらず、用いることのできる接着剤が限定される。
本発明は、上記の事情に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、内蔵された部品に対して精度良く位置決めできるとともに、部品を固定する接着剤の選択の幅を拡げることができる部品内蔵基板の製造方法及びこの方法を用いて製造した部品内蔵基板を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明によれば、表面に配線パターンを有する絶縁基板内に、前記配線パターンと電気的に接続された端子を有する電気又は電子的な部品が内蔵されている部品内蔵基板の製造方法であって、支持板上に前記配線パターンとなるべき金属層を形成し、この金属層の前記支持板に接する第１面とは反対側の第２面に金属製の柱状体からなるメインマークを形成するマーク形成工程と、前記金属層に対し前記メインマークを基準にして前記部品を位置決めし、前記部品及び前記端子と前記第２面との間に絶縁性の接着層を介在させて前記金属層の第２面に前記部品を搭載する部品搭載工程と、前記部品を搭載した前記金属層の第２面上に、前記部品及び前記メインマークを埋設させる前記絶縁基板としての埋設層を形成する埋設層形成工程と、前記金属層から前記支持板を剥離させた後、この剥離により露出した前記金属層の第１面側から前記金属層の一部を除去し、少なくとも前記メインマークと共に前記埋設層を部分的に露出させる第１のウィンドウを形成するウィンドウ形成工程と、前記第１のウィンドウから露出した前記メインマークを基準にして前記部品の端子の位置を特定し、前記端子まで到達する第１のビアホールを形成するビアホール形成工程と、前記第１のビアホールにめっき処理を施した後、金属を充填することにより第１の導通ビアを形成する導通ビア形成工程と、前記導通ビアを介して前記端子と電気的に接続された前記金属層を前記配線パターンに形成するパターン形成工程とを備えていることを特徴とする部品内蔵基板の製造方法が提供される（請求項１）。
ここで、前記部品内蔵基板の製造方法は、前記マーク形成工程にて、金属製の柱状体からなるサブマークを前記メインマークと同時に前記金属層の第２面上に形成し、前記ウィンドウ形成工程の前に、前記サブマークをＸ線を用いて特定し、前記金属層、前記サブマーク及び前記埋設層を共に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程を更に備え、前記ウィンドウ形成工程は、前記貫通孔を基準にして前記第１のウィンドウを形成する態様とすることが好ましい（請求項２）。
また、前記ウィンドウ形成工程は、前記部品の端子に対応する位置を含む前記接着層の部位を露出させる第２のウィンドウを更に形成し、前記ビアホール形成工程は、前記第２のウィンドウから露出した前記接着層に前記端子まで到達する前記第１のビアホールを形成する態様とすることが好ましい（請求項３）。
また、前記マーク形成工程にて、金属製の柱状体からなるサブマークを前記メインマークと同時に前記金属層の第２面上に形成し、前記ウィンドウ形成工程の前に、前記サブマークをＸ線を用いて特定し、前記金属層、前記サブマーク及び前記埋設層を共に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程を更に備え、前記ウィンドウ形成工程は、前記貫通孔を基準にして前記第１のウィンドウ及び前記第２のウィンドウを形成する態様とすることが好ましい（請求項４）。
また、前記マーク形成工程にて、前記金属層の第２面上における前記部品の搭載予定領域内で、且つ、前記端子が位置付けられるべき部分を除いた位置に、前記メインマークと同時に金属製の柱状体からなる台座を形成し、前記部品搭載工程にて、前記台座に前記部品を載置するとともに、前記部品及び前記端子と前記第２面との間に前記接着層を介在させる態様とすることが好ましい（請求項５）。
また、前記埋設層形成工程の前に、前記埋設層内に更に埋設されるべきインナー回路基板を準備する回路基板準備工程であって、前記インナー回路基板が、インナー絶縁板、前記インナー絶縁板の両面に設けられたインナー導電回路及び前記インナー絶縁板上の所定位置に設けられた整合マークを有する、回路基板準備工程を更に備え、前記埋設層形成工程にて、前記整合マークと前記メインマークとを前記部品内蔵基板の厚さ方向に関して整合させ且つ前記インナー回路基板を前記金属層の第２面との間に所定間隔を確保した状態で前記埋設層を形成し、前記ビアホール形成工程にて、前記第１のウィンドウから露出した前記メインマークを基準にして前記インナー導電回路の位置を特定し、前記インナー導電回路まで到達する第２のビアホールを更に形成し、前記導通ビア形成工程にて、前記第２のビアホールに金属をめっきして第２の導通ビアを更に形成する構成とすることが好ましい（請求項６）。
また、前記導通ビア形成工程にて、前記第２の導通ビアは前記第２のビアホールにビアフィルめっきを施して金属を充填してなるフィルドビアとされる構成とすることが好ましい（請求項７）。
また、前記導通ビア形成工程にて、前記第２の導通ビアを前記第１の導通ビアと同じかそれよりも大きい径に形成する構成とすることが好ましい（請求項８）。
また、前記柱状体は、めっきレジスト膜を用いたパターンめっきにより形成される構成とすることが好ましい（請求項９）。
また、前記接着層は、エポキシ系樹脂又はポリイミド系樹脂で形成される構成とすることが好ましい（請求項１０）。
また、前記部品搭載工程は、前記部品の端子を前記第２面側に向けた状態で前記部品の搭載が行われる構成とすることが好ましい（請求項１１）。
また、前記支持板には、アルミ板を用い、前記金属層には前記アルミ板に貼り付けられた銅箔を用いる構成とすることが好ましい（請求項１２）。
また、前記支持板には、ステンレス板を用い、前記金属層には前記ステンレス板に析出された銅めっき膜を用いる構成とすることが好ましい（請求項１３）。
また、本発明によれば、上記した部品内蔵基板の製造方法を用いて製造した部品内蔵基板が提供される（請求項１４）。
ここで、前記部品内蔵基板は、前記メインマークと同時に形成された前記サブマークを更に備えている構成とすることが好ましく（請求項１５）、より好ましくは、前記メインマークと同時に形成された前記台座を更に備えている構成とする（請求項１６）、更に好ましくは、前記インナー回路基板を更に備えている構成とする（請求項１７）。
本発明に係る部品内蔵基板の製造方法は、金属層に形成したメインマークを用いて電気又は電子的な部品の位置決めを行い、後工程であるビアホール形成工程でも同じメインマークを用いてビアホールを形成する。つまり、前記部品の位置決めの際及び前記部品が埋設層内に埋設された後に前記部品の端子の位置を特定する際に同一のマークを基準とするため、前記部品と配線パターンとの位置決め精度は極めて高くなる。
また、本発明に係る部品内蔵基板の製造方法は、前記部品を前記金属層に接着層を介して搭載した後に、硬化した接着層に孔あけ加工を施してビアホールを形成するので接着剤が流れ落ちることはない。このため、接着層の厚さを所要の厚さとすることができ、設計通りの接着強度及び絶縁性を確保することができる。つまり、本発明によれば、接着剤の選択の幅が広がる。
更に、本発明においては、マーク形成工程にて、サブマークを前記メインマークと同時に形成し、前記ウィンドウ形成工程の前に、前記サブマークをＸ線を用いて特定し、前記金属層、前記サブマーク及び前記埋設層を共に貫通する貫通孔を形成する。この貫通孔を基準にすれば、金属層に隠れているメインマークの位置及び前記部品の端子に対応する位置は、簡単に特定することができるので、前記第１のウィンドウ及び第２のウィンドウを容易に形成することができる。
また、本発明において、台座を備えた態様の場合、この台座が前記部品と前記金属層（配線パターン）との間のスペースを確保するスペーサとして機能するので、前記部品と前記金属層との間の接着層の厚さを一定に保つことができる。この結果、優れた接着強度及び絶縁性を有する接着層を安定して得ることができる。
また、本発明においては、金属製の柱状体からなる前記メインマーク、サブマーク及び前記台座は、めっきレジスト膜を用いたパターンめっきにより形成されるので、新たな製造設備の追加なしに簡単に形成できる。このため、本発明は、部品内蔵基板全体としての生産効率向上に寄与する。
また、本発明の部品内蔵基板は、上記した製造方法により得られるので、内蔵される部品と配線パターンとの位置決め精度が極めて高く、不良品の発生率が低い。
本発明の第１実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法に用いる支持板を概略的に示す断面図である。 図１の支持板上に金属層を形成した状態を概略的に示す断面図である。 図２の金属層上にパターンめっき用のめっきレジスト膜を形成した状態を概略的に示す断面図である。 図２の金属層上にマークを形成した状態を概略的に示す断面図である。 図４の金属層上に接着剤を供給した状態を概略的に示す断面図である。 図５の接着剤上に電子部品を搭載した状態を概略的に示す断面図である。 電子部品が搭載された金属層上に絶縁基材及び銅箔を積層する状態を概略的に示す断面図である。 電子部品が搭載された金属層上に絶縁基材及び銅箔を積層し一体化した状態を概略的に示す断面図である。 金属層から支持板を剥離した状態を概略的に示す断面図である。 中間体にＸ線孔加工を施した状態を概略的に示す断面図である。 図１０の中間体にウィンドウを形成した状態を概略的に示す断面図である。 図１１の中間体にレーザービアホールを形成した状態を概略的に示す断面図である。 図１２の中間体にめっき処理を施した状態を概略的に示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵基板を概略的に示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る部品内蔵基板の製造方法に用いる支持板上の金属層にマークと台座を形成した状態を概略的に示す断面図である。 図１５の金属層上に接着剤を供給した状態を概略的に示す断面図である。 図１６の台座上に電子部品を載置した状態を概略的に示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る部品内蔵基板を概略的に示す断面図である。 電子部品が搭載された金属層上に絶縁基材、インナー回路基板及び銅箔を積層する状態を概略的に示す断面図である。 電子部品が搭載された金属層上に絶縁基材、インナー回路基板及び銅箔を積層し一体化した状態を概略的に示す断面図である。 第３実施形態に係る中間体にＸ線孔加工を施し、ウィンドウを形成した状態を概略的に示す断面図である。 図２１の中間体にレーザービアホールを形成した状態を概略的に示す断面図である。 図２２の中間体にめっき処理を施した状態を概略的に示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る部品内蔵基板を概略的に示す断面図である。 第３実施形態に係る部品内蔵基板に基準マークを形成した態様を示す断面図である。
（第１実施形態）
本発明においては、まず、出発素材上に銅製の柱状体からなる位置決め用のマークを形成する（マーク形成工程）。ここで、出発素材は、例えば、次のようにして準備される。
まず、図１に示すように、支持板２を用意する。この支持板２は、例えばステンレス鋼製の薄板である。そして、図２に示すように、支持板２上に薄膜からなる第１金属層４を形成する。この第１金属層４は、例えば、電解めっきにより得られる銅めっき膜からなる。このようにして得られた銅張り鋼板６を出発素材とする。ここで、第１金属層４において、支持板２に接している面を第１面３とし、この第１面３とは反対側の面を第２面５とする。
なお、支持板２としては、アルミ製の薄板を用いることもできる。この場合、第1金属層４は、銅箔からなり、アルミ製の薄板の表面に貼り付けられる。
次に、図３に示すように、準備した銅張り鋼板６の第１金属層４上にマスク層８を形成する。このマスク層８は、例えば、所定厚みのドライフィルムからなるめっきレジストであり、所定位置に開口１０が設けられており、この開口１０から金属層４が露出している。そして、このようなマスク層８を有する銅張り鋼板６に対し銅の電解めっきを施すことにより、前記した露出部分に銅を優先的に析出させ、ドライフィルムの厚さと同等寸法の高さを有する柱状の銅ポストを形成する。この後、ドライフィルム（マスク層８）を除去することにより、第１金属層４の第２面５上の所定位置に銅ポストからなる位置決め用のマーク１２が形成される（図４）。
このマーク１２の設置位置は、任意に選定することができるが、絶縁基板内に内蔵すべき電子部品（以下、基板内部品という）１４の位置決めを行う光学系位置決め装置（図示せず）の光学系センサーが認識しやすい位置に設けることが好ましい。本実施形態においては、図４に示すように、マーク１２は、基板内部品１４が搭載される予定の搭載予定領域Ｓを挟むように銅張り鋼板６の両端部に２個ずつ形成した。ここで、各マークにつき、図４中、搭載予定領域Ｓに近い側に位置付けられたものをインサイドマーク（メインマーク）Ａ，Ｂ、これらインサイドマークＡ，Ｂを挟んで搭載予定領域Ｓとは反対側に位置付けられたものをアウトサイドマーク（サブマーク）Ｃ，Ｄと称する。
次に、銅張り鋼板６上に接着剤１６を介して基板内部品１４を搭載する（部品搭載工程）。
まず、図５に示すように、搭載予定領域Ｓに接着剤１６が供給される。接着剤１６は、搭載予定領域Ｓの全体を覆っていればよく、接着剤１６の位置決め精度は、比較的低くてもよい。なお、接着剤１６の位置決めを行う際、インサイドマークＡ，Ｂを基準にして搭載予定領域Ｓを特定し、特定された位置に接着剤１６を塗布すると接着剤１６の位置決め精度は向上するので好ましい。
上記した接着剤１６は、硬化して所定厚さの接着層１８となる。得られる接着層１８は、基板内部品１４を所定位置に固定するとともに、所定の絶縁性を有している。接着剤１６としては、硬化後に所定の接着強度及び所定の絶縁性とを発揮するものであれば格別限定されないが、例えば、熱硬化型のエポキシ系樹脂又はポリイミド系樹脂にフィラーを添加したものが用いられる。このフィラーとしては、例えば、シリカ（二酸化ケイ素）、ガラス繊維等の微粉末が用いられる。
本発明において、搭載予定領域Ｓに供給される接着剤１６の形態としては、特に限定されるものではなく、液体状の接着剤１６を所定厚さで塗布する形態をとってもよいし、所定厚さのシート状の接着剤１６を載置する形態をとってもよい。本実施形態においては、熱硬化型のエポキシ系樹脂にシリカの微粉末を添加した液体状の接着剤を使用した。
次に、図６に示すように、第１金属層４の第２面５上の搭載予定領域Ｓに接着剤１６を塗布し、その上に基板内部品１４を搭載する。このとき、基板内部品１４は、インサイドマークＡ，Ｂを基準にして搭載予定領域Ｓに位置決めされる。この後、接着剤１６は、リフロー炉や熱硬化炉などを使用し加熱されることで硬化し接着層１８となる。これにより基板内部品１４は所定位置に固定される。
詳しくは、図６から明らかなように、基板内部品１４は、ＩＣチップ等（図示せず）が樹脂で覆われた直方体状のパッケージ部品であり、このパッケージ部品の下部には複数の端子２０が設けられている。そして、基板内部品１４及び端子２０と第１金属層４の第２面５との間には、接着層１８が介在している。
次に、絶縁基材を積層して基板内部品１４、インサイドマークＡ，Ｂ及びアウトサイドマークＣ，Ｄの埋設を行う（埋設層形成工程）。
まずは、図７に示すように、第１及び第２の絶縁基材２２，２４を用意する。これら絶縁基材２２，２４は、樹脂製である。ここで、絶縁基材２２，２４は、ガラス繊維に未硬化状態の熱硬化性樹脂を含浸させたシート状をなすいわゆるプリプレグである。この第１の絶縁基材２２は、貫通孔３０を有している。貫通孔３０は、その開口部が基板内部品１４を挿通可能な大きさに形成されているとともに、その高さ（絶縁基材２２の厚さに相当）が基板内部品１４の高さよりも高く設定されている。一方、第２の絶縁基材２４は、図７に示すように、貫通孔が設けられていない平板状をなしている。
ついで、第１金属層４上に第１の絶縁基材２２を積層し、この第１の絶縁基材２２の上側に第２の絶縁基材２４を重ね、更にこの第２の絶縁基材２４の上側に第２金属層２８となるべき銅箔を重ねて積層体とする。ここで、第１の絶縁基材２２は、貫通孔３０内に基板内部品１４が位置付けられるように配設する。その後、前記積層体の全体に対し、加圧するとともに加熱するいわゆるホットプレスを行う。
これにより、プリプレグの未硬化状態の熱硬化性樹脂は、加圧されて貫通孔３０等の隙間に充填された後、ホットプレスの熱により硬化する。その結果、図８に示すように、絶縁基材２２，２４からなる絶縁基板（埋設層）３４が形成され、基板内部品１４は絶縁基板３４内に埋設される。ここで、絶縁基材２２には、予め貫通孔３０が設けられているため、ホットプレス時に基板内部品１４にかかる圧力を回避することができる。このため、大型の基板内部品１４であっても破損することなく絶縁基板内に埋設することができる。
次いで、図９に示すように、支持板２を剥離させる。これにより部品内蔵基板の中間体４０が得られる。この中間体４０は、内部に基板内部品１４を含む絶縁基板３４と、この絶縁基板３４の一方の面（下面）３６に形成された第１金属層４と、他方の面（上面）３８に形成された第２金属層２８とを備えている。ここで、第１金属層４においては、支持板２の剥離により第１面３が露出している。
次に、得られた中間体４０に対し、第１金属層４の所定箇所を除去してウィンドウを形成する（ウィンドウ形成工程）。
まずは、図１０に示すように、アウトサイドマークＣ，Ｄの位置を検出し、両金属層４，２８、絶縁基板３４及びアウトサイドマークＣ，Ｄを共に貫通する基準孔４２，４２をドリルを用いて形成する。ここで、アウトサイドマークＣ，Ｄの位置検出は、通常のＸ線孔加工の際に用いられるＸ線照射装置（図示せず）を用いて行われる。
この後、基準孔４２を基準として、インサイドマークＡ，Ｂ及び基板内部品１４の端子２０が存在する部分（以下、端子存在部という）Ｔを特定し、特定した箇所につき、第１金属層４の第１面３側から第１金属層の一部を通常用いられるエッチング法により除去する。これにより、インサイドマークＡ，Ｂと共に絶縁基板３４を部分的に露出させる第１ウィンドウＷ１及び端子存在部Ｔを含む接着層１８の部位を露出させる第２ウィンドウＷ２が形成される。このとき、各ウィンドウＷ１、Ｗ２は、図１１に示すように、これらインサイドマークＡ，Ｂ及び端子２０，２０よりも大きめに形成する。
次に、端子存在部Ｔの接着層１８にビアホールを形成する（ビアホール形成工程）。
まず、露出したインサイドマークＡ，Ｂを光学系位置決め装置（図示せず）の光学系センサーで認識する。そして、インサイドマークＡ，Ｂの位置を基準として接着層１８で隠れている基板内部品１４の端子２０の位置を特定する。その後、特定した端子位置の接着層１８にレーザー、例えば、炭酸ガスレーザーを照射して接着層１８を除去し、図１２に示すように、端子２０まで到達する第１レーザービアホール（以下、第１ＬＶＨという）４６を形成する。これにより、基板内部品１４の端子２０が露出する。ここで、各ウィンドウＷ１、Ｗ２をインサイドマークＡ，Ｂ及び端子２０，２０よりも大きめに形成しているので、第１ウィンドウＷ１では、インサイドマークＡ，Ｂの全体を認識することができ、第２ウィンドウＷ２では、第１金属層４により反射されることなく効率良く目標箇所にレーザーを照射することができる。
上記した態様から明らかなように、本発明においては、基板内部品１４の位置決めに使用したインサイドマークＡ，Ｂを第１ＬＶＨ４６の形成に再度使用することを特徴としている。つまり、本発明は、基板内部品１４の位置決め及び第１ＬＶＨ４６の位置決めに共通したマークを用いているので、極めて高い位置決め精度を発揮することができ、接着層１８に隠れている端子２０に対し、正確な位置に第１ＬＶＨ４６を形成することができる。
次に、第１ＬＶＨ４６が形成された中間体４０にデスミア処理により樹脂残渣を除去した後、めっき処理を施し中間体４０表面へ銅を析出し、第１ＬＶＨ４６内に銅を充填する。これにより、基板内部品１４の端子２０と第１金属層４とを電気的に接続する導通ビアを形成する（導通ビア形成工程）。
まず、第１ＬＶＨ４６内に銅の無電解めっき処理を施し、第１ＬＶＨ４６の内壁面及び基板内部品１４の端子２０の表面を銅で覆う。その後、銅の電解めっき処理を施し、図１３に示すように、第１ＬＶＨ４６内を含め第１金属層４の全体を覆う銅のめっき層４８を成長させる。これにより、第１ＬＶＨ４６内は銅で充填されて第１導通ビア４７が形成され、この第１導通ビア４７が第１金属層４と一体化し、基板内部品１４の端子２０と第１金属層４とが電気的に接続される。
次に、絶縁基板３４の表面の第１金属層４及び第２金属層２８の一部を除去し、所定の配線パターン５０を形成する（パターン形成工程）。
両金属層４，２８の一部の除去は、通常のエッチング法が用いられる。これにより、図１４に示すような、表面に所定の配線パターン５０を有する絶縁基板３４内に、この配線パターン５０と電気的に接続された端子２０を有する基板内部品１４が内蔵されている部品内蔵基板１が得られる。
本発明においては、搭載予定領域Ｓに金属を充填するための孔を予めあけることは行わないので接着剤が流れ落ちることはない。よって、粘度の低い液体状の接着剤を含め各種接着剤を使用することができる。
以上のようにして得られた部品内蔵基板１は、表面に他の電子部品を表面実装してモジュール基板とすることができる。また、この部品内蔵基板１をコア基板として、通常行われるビルドアップ法を用いて多層回路基板を形成することもできる。
なお、第１実施形態は、ウィンドウ形成工程において、第１ウィンドウとともに第２ウィンドウを形成したが、本発明はこの態様に限定されるものではなく、第１ウィンドウのみ形成する態様でも構わない。この場合、第１ウィンドウから露出したメインマーク（インサイドマーク）を基準にして部品の端子位置を特定し、例えば、カッパーダイレクト法を利用し、金属層を含めて接着層を除去してビアホールを形成する。
（第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態のマーク形成工程において、基板内部品１４を載置するための台座６０を更に形成する点のみで第１実施形態と相違する。よって、第２実施形態について説明するにあたり、既に説明した工程と同じ工程については、その詳細な説明を省略する。また、既に説明した構成部材及び部位と同一の機能を発揮する物については同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
第２実施形態のマーク形成工程では、第１金属層４上に形成するマスク層８となるドライフィルムに対し、位置決めマーク用の開口の他に基板内部品１４を搭載すべき搭載予定領域Ｓ内の所定位置に台座６０用の開口を形成する。そして、このようなマスク層８を有する銅張り鋼板６に対し銅の電解めっきを施す。このようにして、銅製の柱状体からなるインサイドマークＡ，Ｂ、アウトサイドマークＣ，Ｄ及び台座６０，６０を同時に形成する（図１５参照）。ここで、台座６０は、その高さは、後工程で形成される接着層１８に求められる厚さと同じ寸法に設定されている。ここで、台座６０は、搭載予定領域Ｓ内において、その上に載置されるべき基板内部品１４の端子２０とオーバーラップしない位置に形成される。
次に、第２実施形態の部品搭載工程では、第１金属層４の第２面５上の搭載予定領域Ｓに接着剤１６が供給される。このとき、供給される接着剤１６は、液体状のものが好ましく、図１６に示すように、僅かに台座６０を覆う程度の厚さで、搭載予定領域Ｓの全体を覆うように塗布する。
この後、基板内部品１４が搭載予定領域Ｓの所定位置に搭載される（図１７参照）。このとき、基板内部品１４は、自重により接着剤１６中に部分的に沈み、その下面１５が台座６０の上端部に当接する。これにより、第１金属層４の第２面５と基板内部品１４の下面１５との間には、所定厚みのスペースが確保され、このスペースに接着層１８が形成される。これにより、接着層１８の厚さは、設計通りの厚さとなり、所要の接着強度と絶縁性が確保される。
ついで、第１実施形態と同様にして埋設層形成工程、ウィンドウ形成工程、ビアホール形成工程、導通ビア形成工程、パターン形成工程を経ることにより、図１８に示すような部品内蔵基板３１が得られる。詳しくは、部品内蔵基板３１は、表面に所定の配線パターン５０を有する絶縁基板３４と、この絶縁基板３４内に内蔵された基板内部品１４であって、配線パターン５０と電気的に接続された端子２０を有する基板内部品１４とを備えている。そして、この部品内蔵基板３１は、第１金属層４上に柱状の銅ポストからなる台座６０を有しており、この台座６０の上に基板内部品１４が載置されている。これにより、基板内部品１４の下面１５と第１金属層４の第２面５との間の寸法は、台座６０の高さ寸法よりも短くなることはなく、この間に存在する接着層１８の厚さは設計通りの厚さとなっている。
（第３実施形態）
第３実施形態は、埋設層形成工程の前にインナー回路基板７０を準備する回路基板準備工程が追加されている点、及び、埋設層形成工程において、埋設層（絶縁基板３４）内にインナー回路基板７０を更に埋設する点で第１実施形態と相違する。よって、第３実施形態について説明するにあたり、既に説明した工程と同じ工程については、その詳細な説明を省略する。また、既に説明した構成部材及び部位と同一の機能を発揮する物については同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
まず、回路基板準備工程で準備されるインナー回路基板７０は、例えば、絶縁性の基板であるインナー絶縁板７２の両面に所定パターンのインナー導電回路７４が形成された２層回路基板である。このインナー回路基板７０は、インナー絶縁板７２を貫通し、且つ、インナー絶縁板７２の両面のインナー導電回路７４間を電気的に接続するインナービア７６及びインナー絶縁板７２の所定位置に設けられた整合マーク７８を備えている。
このインナービア７６は、インナー絶縁板７２にレーザー加工を施して形成したインナービアホール８０に、ビアフィリングめっきにより金属が充填されて形成されたフィルドビアである。ここで、インナービア７６は、コンフォーマルめっきにより形成することも可能である。しかし、回路基板の高密度化の点でフィルドビアとした方が有利である。また、インナービアホール８０は、高密度化を考慮した場合、レーザー加工による形成が望ましいが、生産性やコスト面などを考慮した場合には、貫通ドリルによる加工での対応も可能である。
インナー導電回路７４は、めっきによりインナー絶縁板７２の表面に金属層を形成し、この金属層を所定形状の配線パターンに加工することにより形成する。このとき、配線パターンの加工とともに、整合マーク７８も一緒に形成する。この整合マーク７８は、メインマーク（インサイドマークＡ，Ｂ）と整合させたときに、インナー回路基板７０が、埋設層内において設計通りの位置に配設できる所定位置に設けられている。
また、インナー回路基板７０は、図１９から明らかなように、貫通孔８２を有している。この貫通孔８２は、基板内部品１４が挿通可能な大きさに形成されている。
第３実施形態の埋設層形成工程では、まず、第１実施形態で用いた第１の絶縁基材２２よりも薄い第３の絶縁基材８４及び第１実施形態で用いた第２の絶縁基材２４を用意する。ここで、第３の絶縁基材８４は、基板内部品１４が挿通可能な大きさの貫通孔８６を有しており、この貫通孔８６は、第３の絶縁基材８４及びインナー回路基板７０を積層したときに、インナー回路基板７０の貫通孔８２と連続するような位置に形成されている。そして、第３の絶縁基材８４とインナー回路基板７０とを積層したときの厚さが、基板内部品１４の高さよりも高くなるように設定されている。
ついで、第１金属層４の上に、第３の絶縁基材８４、インナー回路基板７０、第２の絶縁基材２４及び第２金属層２８となるべき銅箔を順次積層していくレイアップ作業を行う。このレイアップ作業では、まず、第１金属層４の上方にインナー回路基板７０を保持する。そして、第１金属層４上のインサイドマークＡ，Ｂ及びインナー回路基板上の整合マーク７８を光学センサーで認識し、これらインサイドマークＡ，Ｂと整合マーク７８とが、部品内蔵基板の厚さ方向に関して整合するようにインナー回路基板７０を位置決めする。この後、第１金属層４とインナー回路基板７０との間に第３の絶縁基材８４を介在させた状態でインナー回路基板７０を第１金属層４に向かって移動させ、インナー回路基板７０を第３の絶縁基材８４を介して第１金属層４上に載置する。ついで、このインナー回路基板７０の上に第２絶縁基材２４及び銅箔（２８）を積層し、積層体を得る。ここで、基板内部品１４は、第３の絶縁基材８４の貫通孔８６及びインナー回路基板７０の貫通孔８２内に挿通されている。続いて、前記積層体の全体をホットプレスする。
ホットプレス後、支持板２を剥離することにより、図２０に示すように、基板内部品１４、インサイドマークＡ，Ｂ及びアウトサイドマークＣ，Ｄとともにインナー回路基板７０が絶縁基板３４（埋設層）内に埋設された中間体９０が得られる。
次に、得られた中間体９０に対し、第１ウィンドウＷ１及び第２ウィンドウＷ２とともに、インナー導電回路７４の所定位置、例えば、インナービア７６が存在する部分に対応した位置に第３ウィンドウＷ３を形成する。この第３ウィンドウＷ３は、図２１から明らかなように、第１金属層４側及び第２金属層２８側の両方に形成される。第３ウィンドウＷ３は、基準孔４２を基準にして第１ウィンドウＷ１と同時に形成することができるが、この態様に限定されるものではない。例えば、第１ウィンドウＷ１を形成した後、第１ウィンドウＷ１から露出したインサイドマークＡ，Ｂを基準にして第３ウィンドウＷ３を形成することもできる。
次に、第３ウィンドウＷ３により露出した部分の埋設層にビアホールを形成する。
まず、露出したインサイドマークＡ，Ｂを光学系位置決め装置（図示せず）の光学系センサーで認識する。そして、インサイドマークＡ，Ｂの位置を基準として埋設層で隠れているインナー回路基板７０のインナー導電回路７４の所定位置、例えば、インナービア７６が存在している位置を特定する。その後、特定したインナー導電回路７４の所定位置に対応する部分の埋設層にレーザー、例えば、炭酸ガスレーザーを照射して埋設層を除去し、図２２に示すように、インナー導電回路７４まで到達する第２レーザービアホール（以下、第２ＬＶＨという）９２を形成する。これにより、インナー導電回路７４の所定位置が露出する。
次に、第１ＬＶＨ４６及び第２ＬＶＨ９２が形成された中間体９０にデスミア処理により樹脂残渣を除去した後、ビアフィルめっき処理を施し中間体９０の表面へ銅を析出させるとともに、第１ＬＶＨ４６及び第２ＬＶＨ９２内に銅を充填する。これにより、基板内部品１４の端子２０と第１金属層４とを電気的に接続する第１導通ビア４７を形成するとともに、インナー回路基板７０のインナー導電回路７４と第１金属層４及び第２金属層２８とを電気的に接続する第２導通ビア９４を形成する（図２３参照）。
その後、絶縁基板３４の表面の第１金属層４及び第２金属層２８の一部を除去し、所定の配線パターン５０を形成する。
このようにして、図２４に示すような、インナー回路基板７０を絶縁基板３４（埋設層）内に埋設した部品内蔵基板１００が得られる。
この第３実施形態の部品内蔵基板１００は、層間の電気的接続を全てフィルドビアにより行っているので、所謂エニーレイヤー構造をなしている。エニーレイヤー構造の場合、導通ビアが金属で充填されており、その上に配線パターンを形成できるので、設計の自由度が高く、また、回路基板の高密度化に有効である。
また、部品内蔵基板１００においては、図２４から明らかなように、第２導通ビア９４を第１導通ビア４７よりも大きい径に形成してある。この場合、絶縁基材８４、２４は、部品を埋設する性質上、接着層１８以上の厚みを設定することが想定される。従って、第２導通ビア９４の深さは、第１導通ビア４７以上の深さとなる可能性がある。その際には、めっき工程を考慮して第２導通ビア９４のビア径を第１導通ビア４７以上にすることでめっき液循環の悪化を防ぎ導通ビアのめっき品質を確保できるという利点がある。なお、第２導通ビア９４の径は、第１導通ビア４７と同じとしても構わない。
ここで、この第３実施形態では、第１金属層４上の所定位置にインサイドマークＡ，Ｂ及びアウトサイドマークＣ，Ｄとともにインナー回路基板７０の位置決め用の基準マーク８８を更に形成することができる（図２５参照）。この基準マーク８８は、メインマーク（インサイドマークＡ，Ｂ）と同じ精度で形成される。一方、インナー回路基板７０の整合マーク７８についても、基準マーク８８と対応する所定位置に設ける。このため、レイアップ作業の際に基準マーク８８と、インナー回路基板７０の整合マーク７８とを整合させることにより、インナー回路基板７０を設計通りの所定位置に位置決めすることができる。このように、メインマークとは別に基準マーク８８を設けた場合、次のような利点がある。例えば、前記したレイアップ作業の際にメインマークが光学センサーで認識し辛い位置に形成せざるを得ないときでも、基準マーク８８を前記光学センサーで認識し易い位置に設ければ、この基準マーク８８を利用することにより容易に、且つ、精度良くインナー回路基板７０の位置決めが可能となる。
なお、上記した各実施形態では、基板内部品１４の位置決め及びＬＶＨの位置決めのマークとしてインサイドマークＡ及びインサイドマークＢの両方を用いているが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、基板内部品１４及びＬＶＨの位置決めには、インサイドマークＡ及びインサイドマークＢのうちのどちらか一方だけ用いる態様でもよい。本発明は、基板内部品の位置決め及びＬＶＨを設ける際の端子の位置の特定に同一マークを使用することに特徴があり、インサイドマークＡ及びインサイドマークＢのうちのどちらか一方だけを用いても十分高い位置決め精度を発揮できる。上記した実施形態では、位置決め精度がより向上する好ましい態様として、インサイドマークＡ及びインサイドマークＢの両方を使用する態様につき説明した。
また、本発明は、メインマークを搭載予定領域Ｓの近傍に設ける態様に限定されるものではなく、メインマークを搭載予定領域Ｓから離れた部分に設けても構わない。例えば、大判のワークピースに部品内蔵基板を複数個作り込み、その後、前記ワークピースから個々の部品内蔵基板を切り取って製造する場合、ワークピースの枠部分にメインマークを形成することができる。
また、本発明において、絶縁基板内に内蔵される部品としては、パッケージ部品に限定されるものではなく、チップ部品等他の各種電子部品を対象とすることができる。
１，３１ 部品内蔵基板
２ 支持板
３ 第１面
４ 第１金属層
５ 第２面
６ 銅張り鋼板
８ マスク層
１２ 位置決め用のマーク
１４ 電子部品（基板内部品）
１６ 接着剤
１８ 接着層
２０ 端子
３４ 絶縁基板
４０ 中間体
４６ レーザービアホール（ＬＶＨ）
４７ 第１導通ビア
５０ 配線パターン
６０ 台座
７０ インナー回路基板
７２ インナー絶縁板
７４ インナー導電回路
７６ インナービア
７８ 整合マーク
８０ インナービアホール
９４ 第２導通ビア
１００ 部品内蔵基板
Ｓ 搭載予定領域

Claims (17)

  1. 表面に配線パターンを有する絶縁基板内に、前記配線パターンと電気的に接続された端子を有する電気又は電子的な部品が内蔵されている部品内蔵基板の製造方法であって、
    支持板上に前記配線パターンとなるべき金属層を形成し、この金属層の前記支持板に接する第１面とは反対側の第２面に金属製の柱状体からなるメインマークを形成するマーク形成工程と、
    前記金属層に対し前記メインマークを基準にして前記部品を位置決めし、前記部品及び前記端子と前記第２面との間に絶縁性の接着層を介在させて前記金属層の第２面に前記部品を搭載する部品搭載工程と、
    前記部品を搭載した前記金属層の第２面上に、前記部品及び前記メインマークを埋設させる前記絶縁基板としての埋設層を形成する埋設層形成工程と、
    前記金属層から前記支持板を剥離させた後、この剥離により露出した前記金属層の第１面側から前記金属層の一部を除去し、少なくとも前記メインマークと共に前記埋設層を部分的に露出させる第１のウィンドウを形成するウィンドウ形成工程と、
    前記第１のウィンドウから露出した前記メインマークを基準にして前記部品の端子の位置を特定し、前記端子まで到達する第１のビアホールを形成するビアホール形成工程と、
    前記第１のビアホールにめっき処理を施した後、金属を充填することにより第１の導通ビアを形成する導通ビア形成工程と、
    前記導通ビアを介して前記端子と電気的に接続された前記金属層を前記配線パターンに形成するパターン形成工程と
    を備えていることを特徴とする部品内蔵基板の製造方法。
  2. 前記マーク形成工程にて、金属製の柱状体からなるサブマークを前記メインマークと同時に前記金属層の第２面上に形成し、
    前記ウィンドウ形成工程の前に、前記サブマークをＸ線を用いて特定し、前記金属層、前記サブマーク及び前記埋設層を共に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程を更に備え、
    前記ウィンドウ形成工程は、前記貫通孔を基準にして前記第１のウィンドウを形成することを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵基板の製造方法。
  3. 前記ウィンドウ形成工程は、
    前記部品の端子に対応する位置を含む前記接着層の部位を露出させる第２のウィンドウを更に形成し、
    前記ビアホール形成工程は、
    前記第２のウィンドウから露出した前記接着層に前記端子まで到達する前記第１のビアホールを形成することを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵基板の製造方法。
  4. 前記マーク形成工程にて、金属製の柱状体からなるサブマークを前記メインマークと同時に前記金属層の第２面上に形成し、
    前記ウィンドウ形成工程の前に、前記サブマークをＸ線を用いて特定し、前記金属層、前記サブマーク及び前記埋設層を共に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程を更に備え、
    前記ウィンドウ形成工程は、前記貫通孔を基準にして前記第１のウィンドウ及び前記第２のウィンドウを形成することを特徴とする請求項３に記載の部品内蔵基板の製造方法。
  5. 前記マーク形成工程にて、前記金属層の第２面上における前記部品の搭載予定領域内で、且つ、前記端子が位置付けられるべき部分を除いた位置に、前記メインマークと同時に金属製の柱状体からなる台座を形成し、
    前記部品搭載工程にて、前記台座に前記部品を載置するとともに、前記部品及び前記端子と前記第２面との間に前記接着層を介在させることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の部品内蔵基板の製造方法。
  6. 前記埋設層形成工程の前に、前記埋設層内に更に埋設されるべきインナー回路基板を準備する回路基板準備工程であって、前記インナー回路基板が、インナー絶縁板、前記インナー絶縁板の両面に設けられたインナー導電回路及び前記インナー絶縁板上の所定位置に設けられた整合マークを有する、回路基板準備工程を更に備え、
    前記埋設層形成工程にて、
    前記整合マークと前記メインマークとを前記部品内蔵基板の厚さ方向に関して整合させ且つ前記インナー回路基板を前記金属層の第２面との間に所定間隔を確保した状態で前記埋設層を形成し、
    前記ビアホール形成工程にて、
    前記第１のウィンドウから露出した前記メインマークを基準にして前記インナー導電回路の位置を特定し、前記インナー導電回路まで到達する第２のビアホールを更に形成し、
    前記導通ビア形成工程にて、
    前記第２のビアホールに金属をめっきして第２の導通ビアを更に形成する
    ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の部品内蔵基板の製造方法。
  7. 前記導通ビア形成工程にて、
    前記第２の導通ビアは前記第２のビアホールにビアフィルめっきを施して金属を充填してなるフィルドビアとされることを特徴とする請求項６に記載の部品内蔵基板の製造方法。
  8. 前記導通ビア形成工程にて、
    前記第２の導通ビアを前記第１の導通ビアと同じかそれよりも大きい径に形成することを特徴とする請求項６又は７に記載の製造方法。
  9. 前記柱状体は、めっきレジスト膜を用いたパターンめっきにより形成されることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の部品内蔵基板の製造方法。
  10. 前記接着層は、エポキシ系樹脂又はポリイミド系樹脂で形成されることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の部品内蔵基板の製造方法。
  11. 前記部品搭載工程は、前記部品の端子を前記第２面側に向けた状態で前記部品の搭載が行われることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の部品内蔵基板の製造方法。
  12. 前記支持板には、アルミ板を用い、前記金属層には前記アルミ板に貼り付けられた銅箔を用いることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の部品内蔵基板の製造方法。
  13. 前記支持板には、ステンレス板を用い、前記金属層には前記ステンレス板に析出された銅めっき膜を用いることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の部品内蔵基板の製造方法。
  14. 請求項１又は３に記載の製造方法を用いて製造した部品内蔵基板。
  15. 前記メインマークと同時に形成された請求項２又は４の前記サブマークを更に備えていることを特徴とする請求項１４に記載の部品内蔵基板。
  16. 前記メインマークと同時に形成された請求項５の前記台座を更に備えていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の部品内蔵基板。
  17. 請求項６の前記インナー回路基板を更に備えていることを特徴とする請求項１４〜１６の何れかに記載の部品内蔵基板。
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