JP5766387B2 - 電子部品内蔵型の２層配線基板の製造方法及び電子部品内蔵型の２層配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品内蔵型の２層配線基板の製造方法及び電子部品内蔵型の２層配線基板に関し、特に配線パターン間に配置された絶縁部材中に電子部品が埋設されてなる電子部品実装配線板の製造に適した、電子部品内蔵型の２層配線基板の製造方法及び電子部品内蔵型の２層配線基板に関する。

近年の電子機器の高性能化・小型化の流れの中、回路部品の高密度、高機能化が一層求められている。かかる観点より、回路部品を搭載したモジュールにおいても、高密度、高機能化への対応が要求されている。このような要求に答えるべく、現在では配線板を多層化することが盛んに行われている。

このような多層化配線板においては、複数の配線パターンを互いに略平行となるようにして配置し、前記配線パターン間に絶縁部材を配し、半導体部品などの電子部品は前記絶縁部材中に前記配線パターンの少なくとも１つと電気的に接続するようにして埋設するとともに、前記絶縁部材間を厚さ方向に貫通した層間接続体（ビア）を形成し、前記複数の配線パターンを互いに電気的に接続するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

従来、上述した電子部品内蔵配線板は、例えばＢ^２it(ビー・スクエア・イット)によって製造していた。この製造方法は、以下のような工程に従って目的とする電子部品内蔵配線板を得る。すなわち、絶縁部材（プリプレグ）を介して互いに略平行となるように配置された一対の配線パターンを有し、これらの配線パターンが適宜層間接続体によって厚さ方向に電気的に接続されてなる配線基板上に、前記配線パターンと電気的に接続するようにして電子部品を配置して、電子部品搭載型の配線基板を形成するとともに、同様な構成の電子部品非搭載型の配線基板を準備し、これらの配線基板同士を加熱下で加圧して積層させることによって形成する（例えば、非特許文献１参照）。

前記配線基板同士を積層させる際には、前記配線基板を加熱することから前記絶縁部材（プリプレグ）が流動化するようになり、前記絶縁部材（プリプレグ）によって前記電子部品との間に形成された空隙、特に前記電子部品と前記配線パターンとの空隙が充填されるようになる。

しかしながら、上記電子部品の大きさが縮小するにつれて、溶融した前記絶縁部材の前記空隙への回り込みが不十分となり、前記空隙を完全に埋設することができなくなってきている。このため、前記電子部品と前記配線パターンとの間には、上記空隙が残存してしまう結果となっていた。

一方、実装工程における加熱によって前記はんだ材がリフローしてしまうと、前記電子部品と前記配線パターンとの間には上記絶縁部材が存在せずに空隙となっていることから、前記空隙を基点としたデラミ（膨れ、剥離）の発生する可能性が高まるとともに、前記空隙部内のはんだ材がリフローしてしまい、電子部品内蔵配線板の短絡の原因となってしまうという問題があった。

特開２００３−１９７８４９号 ビルドアップ多層プリント配線板技術（２０００年６月２０日、日刊工業新聞社発行）

本発明は、電子部品と配線パターンとの間を、空隙を形成することなく絶縁部材で充填し、前記電子部品と前記配線パターンとの密着力を向上させて、前記電子部品の前記配線パターンからの剥離を防止してなる電子部品内蔵配線板を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、
第１の支持体上に第１の金属膜を形成するとともに、前記第１の金属膜上に導体ランドを介し、接続部材によって電子部品を接続し、電子部品積層体を形成する工程と、
第２の支持体上に第２の金属膜を形成し、前記第２の金属膜上に導電性材料からなるバンプを形成するとともに、前記バンプが貫通するようにプリプレグを形成して、プリプレグ積層体を形成する工程と、
前記プリプレグ積層体を上下反転させ、前記バンプが前記電子部品積層体の前記第１の金属膜と接触するようにして、前記電子部品積層体及び前記プリプレグ積層体を積層するとともに、前記第１の支持体及び前記第２の支持体を介して、前記電子部品積層体及び前記プリプレグ積層体を上下方向から加熱加圧プレスし、前記バンプ及び前記プリプレグを硬化させ、それぞれ層間接続体及び絶縁部材とする工程と、
前記第１の金属膜及び前記第２の金属膜をパターニングして、互いに対向してなる２層の配線パターンを形成し、前記電子部品の、前記バンプによる前記第１の金属膜及び前記第２の金属膜の接続方向において、下側に位置する主面の少なくとも一部を露出する工程と、
を具えることを特徴とする、電子部品内蔵型の２層配線基板の製造方法に関する。

本発明の製造方法によれば、従来のように電子部品を配線パターン上に搭載した配線基板に代えて、例えば前記電子部品を絶縁部材中に埋設し、その少なくとも一方の主面の少なくとも一部が露出してなる、上述した本発明の電子部品内蔵型の２層配線基板を得ることができる。

したがって、前記２層配線基板の、前記電子部品の前記主面が露出した側に、従来構成の配線基板における絶縁部材が位置するようにして、前記２層配線基板及び前記配線基板を加熱下、積層することにより、前記電子部品の前記露出した主面上には、前記配線基板の前記絶縁部材が流動化して流れ込むようになる。

一方、前記電子部品は前記２層配線基板の絶縁部材中に埋設されているので、前記電子部品の露出していない側の主面は前記絶縁部材に接触している。したがって、前記２層配線基板と前記配線基板とを積層した際に、前記電子部品の周囲は前記２層配線基板の絶縁部材と前記配線基板の絶縁部材とで隙間なく囲まれるようになる。

結果として、前記電子部品は前記絶縁部材で強固に保持されるようになるので、前記電子部品と前記配線パターンとを接続しているはんだ材等が、上述した積層工程における加熱によってリフローした場合においても、前記電子部品が前記配線パターンから剥離してしまうようなことがない。結果として、得られた電子部品内蔵配線板が不良化してしまうという恐れがない。

以上、本発明によれば、電子部品と配線パターンとの間を、空隙を形成することなく絶縁部材で充填し、前記電子部品と前記配線パターンとの密着力を向上させて、前記電子部品の前記配線パターンからの剥離を防止してなる電子部品内蔵配線板を提供することができる。

以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、発明を実施するための最良の形態に基づいて説明する。

図１〜９は、電子部品内蔵型の２層配線基板の製造方法の一例を示す工程図である。

最初に、図１に示すように、例えば金属製の第１の支持体１１を準備し、この支持体１１上に例えば銅箔からなる金属箔（第１の金属膜）１２を形成し、さらに導体ランド１３を形成する。金属箔１２は例えばメッキ法によって形成することができる。導体ランド１３は例えば導電ペーストを用い、スクリーン印刷によって形成することができる。特に導電性ペーストを用いた場合には、ペースト材料の弾性により応力緩和を生ぜしめることができ、信頼性を向上させることができる。

なお、導体ランド１３は必ずしも設ける必要はないが、導体ランド１３を設けることによって、以下に説明する電子部品２１の金属箔１２上への接続を容易かつ確実に行うことができるようになる。

次いで、図２に示すように、導体ランド１３上に半田等の導電性の接続部材１４を介して電子部品２１を固定し、支持板１１上に、金属箔１２及び導体ランド１３を介して電子部品２１を配置し、電子部品積層体１５を得る。

次いで、図３に示すように、例えば金属製の第２の支持体３１を準備し、この支持体３１上に例えば銅箔からなる金属箔（第２の金属膜）３２を形成し、次いで、図４に示すように、例えばスクリーン印刷により導電性材料からなる円錐状のバンプ３３Ａを形成する。次いで、図５に示すように、バンプ３３Ａが貫通するようにしてプリプレグ３４Ａを形成し、プリプレグ積層体３５を得る。

次いで、図６に示すように、プリプレグ積層体３５を上下反転させ、バンプ３３Ａが電子部品積層体１５の金属箔１２と接触するようにして、電子部品積層体１５とプリプレグ積層体３５とを積層し、図７に示すように、支持板１１及び３１を介して上下方向から加熱加圧プレスする。

なお、この加熱加圧プレスは、プリプレグ３４Ａが硬化して絶縁部材３４となるとともに、バンプ３３Ａが硬化して層間接続体３３となるような条件下で行うことが好ましい。これによって、プリプレグ３４Ａ及びバンプ３３Ａを硬化させるための加熱工程を別途設ける必要がなく、目的とする電子部品内蔵型の２層配線基板の製造工程を全体として簡略化することができる。

その後、図８に示すように、支持体１１及び３１を除去した後、図９に示すように、金属箔１２及び３２をフォトリソグラフィの技術によってパターニングし、互いに対向する２層の配線パターン４１及び４２を形成して、電子部品内蔵型の２層配線基板４０を形成する。

なお、図８から明らかなように、電子部品２１は、例えばサブミクロン程度のオーダの大きさであるため、上述した加熱加圧操作において、プリプレグ３４Ａの、電子部品２１と金属箔１２との空隙３６への回り込みが不十分となり、空隙３６を完全に埋設することができないばかりでなく、場合によってはそのまま残存するようになる。したがって、図９に示すような２層配線基板４０を形成した後は、空隙３６が開放され、電子部品２１の下側に位置する主面２１Ａが露出するようになる。

また、本例では、電子部品２１は、導体ランド１３上に固定されているため、その主面２１Ａが露出した側で、主面２１Ａの表面レベルが配線パターン４２の表面レベルより低くなって、窪んだ状態となっている。一方、電子部品２１は、接続部材１４及び導体ランド１３を介して配線パターン４２と電気的に接続されている。

なお、電子部品２１は、例えばコンデンサ及びサーミスタなどの受動部品とすることができるが、その他、ＩＣ、トランジスタ、ダイオードなどの能動部品とすることもできる。電子部品２１が能動部品の場合は、例えば図２に示す工程において、電子部品２１と金属箔１２との隙間にアンダーフィル樹脂を注入する場合があるので、電子部品２１を受動部品とした場合に比較して上述のような空隙３６が形成される可能性は減少する。

したがって、本例の製造方法は、電子部品２１が受動部品の場合に特に好ましく用いることができる。しかしながら、電子部品２１が能動部品の場合でも空隙３６の形成を完全に排除できるものではないので、本例の製造方法はこのような場合においても適用することができる。

なお、特開２００５−２０３４５７号公報には、層間接続体で電気的に接続された一対のシールド板間に絶縁部材が配置してなる積層板に対して貫通孔を形成し、その後、前記貫通孔の内表面を含む前記積層板の表面に対して金属めっきを施して金属膜を形成するとともに、パターニングして配線パターンを形成し、さらに前記貫通孔内に電子部品を前記配線パターンと電気的に接続するようにして埋設してなる、本発明の製造方法と類似の技術が開示されている。

しかしながら、この技術では、貫通孔の形成や貫通孔の内表面への金属膜の形成、及び前記貫通孔中への前記電子部品の埋設等の複雑な工程を要する。それに対して、本発明では、Ｂ^２it(ビー・スクエア・イット)類似の簡易な方法で、電子部品内蔵型配線基板の製造に適した、電子部品内蔵型の２層配線基板を得ることができる。

次に、上述のようにして得た電子部品内蔵型の２層配線基板４０を利用した、電子部品内蔵型配線基板の製造方法の一例について説明する。図１０〜１５は、電子部品内蔵型配線基板の製造方法の一例における工程図である。

最初に、図１０に示すように、例えば銅箔などの金属箔５１を準備し、この金属箔５１上に例えばスクリーン印刷により導電性材料からなる円錐状のバンプ５２Ａを形成する。次いで、図１１に示すように、バンプ５２Ａが貫通するようにしてプリプレグ５３Ａを形成する。次いで、図１２に示すように、プリプレグ５３Ａ上に例えば銅箔などの金属箔５４を配置し、その後、加熱加圧プレスを実施してプリプレグ５３Ａを硬化し、両面金属（銅）箔張り板を形成する。

次いで、図１３に示すように、金属箔５４に対してフォトリソグラフィによるパターニングを施し、配線パターン５５を形成し、この配線パターン５５上に円錐状のバンプ５６Ａを例えばスクリーン印刷によって形成する。次いで、バンプ５６Ａを貫通するようにしてプリプレグ５７Ａを形成し、層間接続体（バンプ）を有する配線基板６０を得る。

次いで、図１４に示すように、図９で得られた２層配線基板４０を上下反転するとともに、２層配線基板４０の上方から図１３で得られた配線基板６０を、バンプ５６Ａが配線パターン４１に電気的に接触するようにして積層するとともに、２層配線基板４０の下方から図１３で得られた配線基板６０を上下反転させて、バンプ５６Ａが配線パターン４２に電気的に接触するようにして積層する。

次いで、図１５に示すように、図１４で得た積層体に対して上下方向から加熱加圧し、金属箔５１をパターニングして配線パターン５８とし、目的とする電子部品内蔵配線板７０を得る。この際、プリプレグ５７Ａは硬化し、絶縁部材５７となる。一方、上方に位置する配線基板６０のプリプレグ５７Ａは流動化して、２層配線基板２１の主面２１Ａが露出してなる空隙３６に回り込んで埋設するようになる。

したがって、電子部品２１の露出した主面２１Ａは絶縁部材５７に接触し、絶縁部材５７によって隙間なく囲まれるようになる。結果として、電子部品２１は絶縁部材５７で強固に保持されるようになるので、電子部品２１と配線パターン４２とを接続している接合部材１４等が、実装工程における加熱によってリフローした場合においても、電子部品２１と配線パターン４２との間には絶縁部材５７が存在して空隙が形成されていないので、となっていることから、空隙を基点としたデラミ（膨れ、剥離）の発生や、はんだ材のリフローによって電子部品内蔵配線板７０が不良化してしまうという恐れがない。

なお、従来のＢ^２it(ビー・スクエア・イット)では、電子部品２１の下方に形成された空隙３６が開放されることがない。したがって、本例の図１４に示す工程に示すように、上下方向から配線基板を積層するようにしても、空隙３６にプリプレグが回り込むようなことがない。

結果として、電子部品内蔵配線板を製造した後も、上述のように空隙３６が残存することになり、電子部品２１と配線パターン４２とを接合する接合部材１４が、上述した積層工程における加熱によってリフローしてしまうと、電子部品２１と配線パターン４２との間には絶縁部材が存在せずに空隙となっていることから、電子部品２１と配線パターン４２とみ密着力が一時的に極めて小さくなる場合がある。このため、電子部品２１が配線パターン４２から剥離してしまい、得られた電子部品内蔵配線板７０が不良化してしまう。

以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。

例えば、上記具体例においては、配線基板６０を２層構造の配線基板としているが、目的とする電子部品実装配線板の種類に応じて任意の数とすることができ、単層構造あるいは３層以上の構造とすることができる。

本発明の電子部品内蔵配線板の製造方法の一例における一工程を示す図である。 同じく、本発明の電子部品内蔵配線板の製造方法の一例における一工程を示す図である。 同じく、本発明の電子部品内蔵配線板の製造方法の一例における一工程を示す図である。 同じく、本発明の電子部品内蔵配線板の製造方法の一例における一工程を示す図である。 同じく、本発明の電子部品内蔵配線板の製造方法の一例における一工程を示す図である。 同じく、本発明の電子部品内蔵配線板の製造方法の一例における一工程を示す図である。 同じく、本発明の電子部品内蔵配線板の製造方法の一例における一工程を示す図である。 同じく、本発明の電子部品内蔵配線板の製造方法の一例における一工程を示す図である。 同じく、本発明の電子部品内蔵配線板の製造方法の一例における一工程を示す図である。 同じく、本発明の電子部品内蔵配線板の製造方法の一例における一工程を示す図である。 同じく、本発明の電子部品内蔵配線板の製造方法の一例における一工程を示す図である。 同じく、本発明の電子部品内蔵配線板の製造方法の一例における一工程を示す図である。 同じく、本発明の電子部品内蔵配線板の製造方法の一例における一工程を示す図である。 同じく、本発明の電子部品内蔵配線板の製造方法の一例における一工程を示す図である。 同じく、本発明の電子部品内蔵配線板の製造方法の一例における一工程を示す図である。

符号の説明

１１ 第１の支持体
１２，３２，５１，５５ 金属箔
１３ 導体ランド
１４ 接続部材
１５ 電子部品積層体
２１ 電子部品
３１ 第２の支持体
３３Ａ，５２Ａ，５６Ａ バンプ
３４，５３，５７ 絶縁部材
３４Ａ，５３Ａ，５７Ａ プリプレグ
３５ プリプレグ積層体
３６ 空隙
４０ 電子部品内蔵型の２層配線基板
４１，４２，５５，５８ 配線パターン

Claims (2)

1. 第１の支持体上に第１の金属膜を形成するとともに、前記第１の金属膜上に導体ランドを介し、接続部材によって電子部品を接続し、電子部品積層体を形成する工程と、
   第２の支持体上に第２の金属膜を形成し、前記第２の金属膜上に導電性材料からなるバンプを形成するとともに、前記バンプが貫通するようにプリプレグを形成して、プリプレグ積層体を形成する工程と、
   前記プリプレグ積層体を上下反転させ、前記バンプが前記電子部品積層体の前記第１の金属膜と接触するようにして、前記電子部品積層体及び前記プリプレグ積層体を積層するとともに、前記第１の支持体及び前記第２の支持体を介して、前記電子部品積層体及び前記プリプレグ積層体を上下方向から加熱加圧プレスし、前記バンプ及び前記プリプレグを硬化させ、それぞれ層間接続体及び絶縁部材とする工程と、
   前記第１の金属膜及び前記第２の金属膜をパターニングして、互いに対向してなる２層の配線パターンを形成し、前記電子部品の、前記バンプによる前記第１の金属膜及び前記第２の金属膜の接続方向において、下側に位置する主面の少なくとも一部を露出する工程と、
   を具えることを特徴とする、電子部品内蔵型の２層配線基板の製造方法。
2. 前記電子部品は受動部品であることを特徴とする、請求項１に記載の電子部品内蔵型の２層配線基板の製造方法。

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