JP7421357B2 - 部品内蔵基板及び部品内蔵基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、部品内蔵基板及び部品内蔵基板の製造方法に関する。
近年、高密度な部品実装を実現するために、例えばIC(Integrated Circuit)チップなどの電子部品を基板の内部に内蔵する部品内蔵基板が注目されている。部品内蔵基板は、例えば2枚の配線基板を有し、一方の配線基板にICチップなどの電子部品が実装され、これらの電子部品が他方の配線基板との間に挟まれて構成される。2枚の配線基板の間の空間には、例えば電子部品を被覆する封止樹脂が充填される。
このような部品内蔵基板では、2枚の配線基板の間に中間配線基板を介在させることがある。すなわち、一方の配線基板上の電子部品の周囲には中間配線基板が配置され、中間配線基板及び一方の配線基板は、例えばはんだボールなどの接続部材によって接続される。そして、一方の配線基板との間で電子部品を挟むように中間配線基板上に他方の配線基板が配置され、他方の配線基板及び中間配線基板は、例えばはんだボールなどの接続部材によって接続される。2枚の配線基板の間の空間に充填される封止樹脂は、中間配線基板と各配線基板との間の空間にも充填される。
このように、2枚の配線基板の間に中間配線基板を介在させることにより、内蔵される電子部品の高さに応じて2枚の配線基板の間隔を調整することができ、部品実装の自由度を向上することが可能となる。
特開2014-45051号公報 米国特許第7687899号明細書
ところで、2枚の配線基板の間に中間配線基板を介在させる部品内蔵基板では、中間配線基板の電子部品とは反対側の側面が、部品内蔵基板の側面において封止樹脂から露出することが一般的である。中間配線基板の封止樹脂から露出する側面では、中間配線基板と封止樹脂との界面が部品内蔵基板の外部の環境と接触するため、中間配線基板と封止樹脂との界面から部品内蔵基板の内部へ水分が侵入し易くなる。部品内蔵基板の内部への水分の侵入は、水蒸気の膨張により封止樹脂にクラックが発生する現象(いわゆる、ポップコーン現象)や、電極や配線から金属イオンが溶出する現象(いわゆる、マイグレーション現象)を引き起こす要因となり、好ましくない。
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、部品内蔵基板の内部への水分の侵入を抑制することができる部品内蔵基板及び部品内蔵基板の製造方法を提供することを目的とする。
本願の開示する部品内蔵基板は、一つの態様において、第1配線基板と、前記第1配線基板上に設けられる電子部品と、前記第1配線基板上であって、前記電子部品の周囲に設けられ、第1接続部材を介して前記第1配線基板に接続する中間配線基板と、前記第1配線基板上、前記電子部品上及び前記中間配線基板上に設けられ、第2接続部材を介して前記中間配線基板に接続する第2配線基板と、前記第1配線基板と前記第2配線基板との間に充填され、前記電子部品及び前記中間配線基板を被覆する封止樹脂とを有し、前記中間配線基板は、前記電子部品の周囲に位置し、前記封止樹脂によって被覆される第1側面と、前記第1側面の反対側に位置し、前記封止樹脂によって被覆される第2側面とを有する。
本願の開示する部品内蔵基板の一つの態様によれば、部品内蔵基板の内部への水分の侵入を抑制することができる、という効果を奏する。
図1は、実施例に係る部品内蔵基板の構成を示す図である。 図2は、下側配線基板、上側配線基板及び中間配線基板の間の接続部分を拡大して示す断面図である。 図3は、下側配線基板の製造方法を示すフローチャートである。 図4は、下側配線基板の断面を示す模式図である。 図5は、上側配線基板の製造方法を示すフローチャートである。 図6は、上側配線基板の断面を示す模式図である。 図7は、接続部材搭載工程を説明する図である。 図8は、中間配線基板の製造方法を示すフローチャートである。 図9は、中間配線基板の断面を示す模式図である。 図10は、接続部材搭載工程を説明する図である。 図11は、切断工程を説明する図である。 図12は、配線層形成工程の流れの一例を示すフローチャートである。 図13は、金属層形成工程を説明する図である。 図14は、貫通孔形成工程を説明する図である。 図15は、めっき層形成工程を説明する図である。 図16は、樹脂充填工程を説明する図である。 図17は、めっき層形成工程を説明する図である。 図18は、レジスト層形成工程を説明する図である。 図19は、エッチング工程を説明する図である。 図20は、レジスト層除去工程を説明する図である。 図21は、部品内蔵基板の製造方法を示すフローチャートである。 図22は、部品の実装を説明する図である。 図23は、接合工程を説明する図である。 図24は、下側配線基板を上方から見た平面図である。 図25は、接合工程を説明する図である。 図26は、モールド工程を説明する図である。 図27は、端子形成工程を説明する図である。 図28は、部品の実装を説明する図である。 図29は、個片化工程を説明する図である。 図30は、部品内蔵基板の変形例1を示す図である。 図31は、部品内蔵基板の変形例2を示す図である。 図32は、部品内蔵基板の変形例3を示す図である。 図33は、部品内蔵基板の変形例4を示す図である。 図34は、図33に示す下側配線基板、上側配線基板及び中間配線基板の間の接続部分を拡大して示す断面図である。 図35は、部品内蔵基板の変形例5を示す図である。 図36は、ビア配線による接続を説明する図である。 図37は、配線層形成工程の流れの他の一例を説明する図である。 図38は、中間配線基板の配置の変形例1を示す図である。 図39は、中間配線基板の配置の変形例2を示す図である。
以下に、本願の開示する部品内蔵基板及び部品内蔵基板の製造方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により開示技術が限定されるものではない。
[実施例]
[部品内蔵基板の構成]
図1は、実施例に係る部品内蔵基板100の構成を示す図である。図1においては、部品内蔵基板100の断面を模式的に示している。なお、以下の説明においては、部品内蔵基板100を外部の部品や機器などに接続する際に外部の部品や機器側に位置する面を「下面」と呼び、外部の部品や機器とは反対側に位置する面を「上面」と呼ぶとともに、これに準じて上下方向を規定する。ただし、部品内蔵基板100は、例えば上下反転して製造及び使用されてもよく、任意の姿勢で製造及び使用されてよい。
図1に示す部品内蔵基板100は、下側配線基板110及び上側配線基板120を有し、下側配線基板110と上側配線基板120に挟まれて配置される電子部品を被覆する封止樹脂101を有する。具体的には、下側配線基板110の上面には、ICチップ102及び電子部品103が実装され、ICチップ102及び電子部品103は、下側配線基板110と上側配線基板120によって挟まれるとともに、封止樹脂101によって被覆されている。封止樹脂101は、例えばアルミナ、シリカ、窒化アルミニウム又は炭化ケイ素などの無機フィラーを含有する熱硬化性のエポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂である。封止樹脂101の側面、下側配線基板110の側面及び上側配線基板120の側面が、同一面に形成されて、部品内蔵基板100の側面となる。そして、上側配線基板120の上面には、ICチップ104及び電子部品105が実装される。また、下側配線基板110の下面は、外部の部品や機器などに接続される面であり、この下面においては、例えばはんだボール106などの外部接続端子が形成される。ここでは、ICチップ102、104と電子部品103、105とを区別しているが、ICチップ102、104も電子部品の一種である。
部品内蔵基板100は、下側配線基板110と上側配線基板120の間に、下側配線基板110と上側配線基板120を電気的に接続する中間配線基板130を介在させて構成される。すなわち、下側配線基板110上のICチップ102及び電子部品103の周囲には、中間配線基板130が配置され、中間配線基板130及び下側配線基板110は、接続部材140によって接続される。そして、下側配線基板110との間でICチップ102及び電子部品103を挟むように中間配線基板130上に上側配線基板120が配置され、上側配線基板120及び中間配線基板130は、接続部材150によって接続される。
中間配線基板130は、下側配線基板110上のICチップ102及び電子部品103とともに封止樹脂101によって全体的に被覆される。このため、部品内蔵基板100の側面において、中間配線基板130と封止樹脂101との界面が封止樹脂101によって部品内蔵基板100の外部の環境から隔離され、当該界面から部品内蔵基板100の内部への水分の侵入が抑制される。
下側配線基板110は、平面視で矩形状であり、基板111、ソルダーレジスト層112、上面パッド113、ソルダーレジスト層114及び下面パッド115を有する。上面パッド113及び下面パッド115は、必要に応じてビア配線によって接続される。
基板111は、絶縁性の板状部材であり、下側配線基板110の基材である。基板111の材料としては、例えば、補強材であるガラスクロス(ガラス織布)にエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性の絶縁性樹脂を含浸させて硬化させたガラスエポキシ樹脂などを用いることができる。補強材としては、ガラスクロスに限らず、例えば、ガラス不織布、アラミド織布、アラミド不織布、液晶ポリマ(LCP:Liquid Crystal Polymer)織布及びLCP不織布などを用いることができる。また、熱硬化性の絶縁性樹脂としては、エポキシ樹脂の他にも、例えば、ポリイミド樹脂及びシアネート樹脂などを用いることができる。基板111の両面には、上面パッド113や下面パッド115を含む配線層が形成される。配線層の材料としては、例えば銅(Cu)又は銅合金を用いることができる。
ソルダーレジスト層112は、基板111の上面及び基板111の上面の配線層を被覆する絶縁層である。ソルダーレジスト層112の一部には開口部が設けられ、開口部から上面パッド113が露出する。ソルダーレジスト層112の材料としては、例えばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。
上面パッド113は、基板111の上面の配線層に形成され、接続部材140との接続及びICチップ102及び電子部品103の実装のために、ソルダーレジスト層112の開口部から露出する。すなわち、一部の上面パッド113には、接続部材140が接合される。また、一部の上面パッド113には、ICチップ102が接続される。具体的には、例えばはんだボール102aによってICチップ102の端子が上面パッド113にフリップチップ接続される。下側配線基板110とICチップ102の間には、必要に応じてアンダーフィル材が充填されてもよい。さらに、一部の上面パッド113には、電子部品103の端子103aがはんだ103bによって接続される。上面パッド113の材料としては、配線層と同様に、例えば銅又は銅合金を用いることができる。
ソルダーレジスト層114は、基板111の下面及び基板111の下面の配線層を被覆する絶縁層である。ソルダーレジスト層114の一部には開口部が設けられ、開口部から下面パッド115が露出する。ソルダーレジスト層114の材料としては、例えばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。
下面パッド115は、基板111の下面の配線層に形成され、外部接続端子の形成のために、ソルダーレジスト層114の開口部から露出する。すなわち、下面パッド115には、例えばはんだボール106などの外部接続端子が形成される。下面パッド115の材料としては、配線層と同様に、例えば銅又は銅合金を用いることができる。
上側配線基板120は、平面視で矩形状であり、基板121、ソルダーレジスト層122、上面パッド123、ソルダーレジスト層124及び下面パッド125を有する。上面パッド123及び下面パッド125は、必要に応じてビア配線によって接続される。
基板121は、絶縁性の板状部材であり、上側配線基板120の基材である。基板121の材料としては、例えば、補強材であるガラスクロス(ガラス織布)にエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性の絶縁性樹脂を含浸させて硬化させたガラスエポキシ樹脂などを用いることができる。補強材としては、ガラスクロスに限らず、例えば、ガラス不織布、アラミド織布、アラミド不織布、LCP織布及びLCP不織布などを用いることができる。また、熱硬化性の絶縁性樹脂としては、エポキシ樹脂の他にも、例えば、ポリイミド樹脂及びシアネート樹脂などを用いることができる。基板121の両面には、上面パッド123や下面パッド125を含む配線層が形成される。配線層の材料としては、例えば銅又は銅合金を用いることができる。
ソルダーレジスト層122は、基板121の上面及び基板121の上面の配線層を被覆する絶縁層である。ソルダーレジスト層122の一部には開口部が設けられ、開口部から上面パッド123が露出する。ソルダーレジスト層122の材料としては、例えばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。
上面パッド123は、基板121の上面の配線層に形成され、ICチップ104及び電子部品105の実装のために、ソルダーレジスト層122の開口部から露出する。すなわち、一部の上面パッド123には、ICチップ104が接続される。具体的には、例えばはんだボール104aによってICチップ104の端子が上面パッド123にフリップチップ接続される。上側配線基板120とICチップ104の間には、必要に応じてアンダーフィル材が充填されてもよい。また、一部の上面パッド123には、電子部品105の端子105aがはんだ105bによって接続される。上面パッド123の材料としては、配線層と同様に、例えば銅又は銅合金を用いることができる。
ソルダーレジスト層124は、基板121の下面及び基板121の下面の配線層を被覆する絶縁層である。ソルダーレジスト層124の一部には開口部が設けられ、開口部から下面パッド125が露出する。ソルダーレジスト層124の材料としては、例えばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。
下面パッド125は、基板121の下面の配線層に形成され、接続部材150との接続のために、ソルダーレジスト層124の開口部から露出する。すなわち、下面パッド125には、接続部材150が接合される。下面パッド125の材料としては、配線層と同様に、例えば銅又は銅合金を用いることができる。
中間配線基板130は、平面視で矩形状(一例として、長方形状)であり、基板131、ソルダーレジスト層132、上面パッド133、ソルダーレジスト層134及び下面パッド135を有する。上面パッド133及び下面パッド135は、必要に応じてスルーホール配線などの貫通配線によって接続される。
基板131は、絶縁性の板状部材であり、中間配線基板130の基材である。基板131の材料としては、例えば、補強材であるガラスクロス(ガラス織布)にエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性の絶縁性樹脂を含浸させて硬化させたガラスエポキシ樹脂などを用いることができる。補強材としては、ガラスクロスに限らず、例えば、ガラス不織布、アラミド織布、アラミド不織布、LCP織布及びLCP不織布などを用いることができる。また、熱硬化性の絶縁性樹脂としては、エポキシ樹脂の他にも、例えば、ポリイミド樹脂及びシアネート樹脂などを用いることができる。基板131の両面には、上面パッド133や下面パッド135を含む配線層が形成される。配線層の材料としては、例えば銅又は銅合金を用いることができる。
ソルダーレジスト層132は、基板131の上面及び基板131の上面の配線層を被覆する絶縁層である。ソルダーレジスト層132の一部には開口部が設けられ、開口部から上面パッド133が露出する。ソルダーレジスト層132の材料としては、例えばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。
上面パッド133は、基板131の上面の配線層に形成され、接続部材150との接続のために、ソルダーレジスト層132の開口部から露出する。すなわち、上面パッド133には、接続部材150が接合される。上面パッド133の材料としては、配線層と同様に、例えば銅又は銅合金を用いることができる。
ソルダーレジスト層134は、基板131の下面及び基板131の下面の配線層を被覆する絶縁層である。ソルダーレジスト層134の一部には開口部が設けられ、開口部から下面パッド135が露出する。ソルダーレジスト層134の材料としては、例えばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。
下面パッド135は、基板131の下面の配線層に形成され、接続部材140との接続のために、ソルダーレジスト層134の開口部から露出する。すなわち、下面パッド135には、接続部材140が接合される。下面パッド135の材料としては、配線層と同様に、例えば銅又は銅合金を用いることができる。
基板131、ソルダーレジスト層132及びソルダーレジスト層134の側面は、封止樹脂101によって全体的に被覆されている。すなわち、基板131、ソルダーレジスト層132及びソルダーレジスト層134の側面は、全体的に封止樹脂101に接触している。これにより、中間配線基板130のICチップ102及び電子部品103の周囲に位置する側面130aだけでなく、ICチップ102及び電子部品103とは反対側の側面130bが封止樹脂101によって被覆される。また、側面130aと側面130bの間の側面が封止樹脂101によって被覆される。中間配線基板130の側面130bが封止樹脂101によって被覆されているため、部品内蔵基板100の側面において、中間配線基板130と封止樹脂101との界面が外部の環境に曝されず、部品内蔵基板100の内部への水分の侵入を抑制することができる。
中間配線基板130の側面130bは、下側配線基板110と上側配線基板120の外周縁側に向いている。また、側面130aと側面130bの間の側面は、下側配線基板110と上側配線基板120の外周縁側に向いている。また、側面130bと、下側配線基板110と上側配線基板120の外周縁との間には、所定の間隔が設けられる。また、側面130aと側面130bの間の側面と、下側配線基板110と上側配線基板120の外周縁との間には、所定の間隔が設けられる。
中間配線基板130は、平面視で以下のように配置される。すなわち、矩形状の中間配線基板130の一辺(側面130b側の辺)が矩形状の下側配線基板110の一辺及び矩形状の上側配線基板120の一辺と所定の間隔を空けるよう、下側配線基板110と上側配線基板120の間に中間配線基板130が配置される。また、矩形状の中間配線基板130の一辺(側面130b側の辺)が矩形状の下側配線基板110の一辺及び矩形状の上側配線基板120の一辺と平行となるよう、下側配線基板110と上側配線基板120の間に中間配線基板130が配置される。
さらに、下側配線基板110及び上側配線基板120が平面視で矩形状であり、且つ中間配線基板130が平面視で長方形状である場合、中間配線基板130は、平面視で以下のように配置される。すなわち、長方形状の中間配線基板130の長辺(側面130b側の長辺)が下側配線基板110及び上側配線基板120の対向する二辺に沿うよう、下側配線基板110と上側配線基板120の間に2つの中間配線基板130が配置される。
接続部材140は、例えば銅コアを有するはんだボールなどから形成され、下側配線基板110と中間配線基板130とを接続する。具体的には、接続部材140は、略球状のコア141と、コア141の外周面を被覆するはんだ142とを有する。コア141としては、例えば銅(Cu)、金(Au)、ニッケル(Ni)等の金属からなる金属コアや、樹脂からなる樹脂コア等を用いることができる。はんだ142としては、例えば鉛(Pb)を含む合金、錫(Sn)と銅(Cu)の合金、錫(Sn)とアンチモン(Sb)の合金、錫(Sn)と銀(Ag)の合金、錫(Sn)と銀(Ag)と銅(Cu)の合金等を用いることができる。
接続部材150は、例えば銅コアを有するはんだボールなどから形成され、中間配線基板130と上側配線基板120とを接続する。具体的には、接続部材150は、略球状のコア151と、コア151の外周面を被覆するはんだ152とを有する。コア151としては、例えば銅、金、ニッケル等の金属からなる金属コアや、樹脂からなる樹脂コア等を用いることができる。はんだ152としては、例えば鉛を含む合金、錫と銅の合金、錫とアンチモンの合金、錫と銀の合金、錫と銀と銅の合金等を用いることができる。接続部材150の直径は、中間配線基板130の厚さと、接続部材140の直径と、ICチップ102及び電子部品103の下側配線基板110の上面からの高さとを考慮して決定することができる。例えば、接続部材150の直径は、中間配線基板130の厚さ、接続部材140の直径及び接続部材150の直径の総和がICチップ102及び電子部品103の下側配線基板110の上面からの高さよりも大きくなるように決定することができる。また、接続部材150の直径は、接続部材140の直径と同一であっても異なってもよい。
ここで、下側配線基板110、上側配線基板120及び中間配線基板130の間の接続部分について、図2を参照してさらに説明する。図2は、下側配線基板110、上側配線基板120及び中間配線基板130の間の接続部分を拡大して示す断面図である。図2に示すように、下側配線基板110において、基板111の上面の配線層には、接続部材140を接続するための上面パッド113が形成されている。基板111の上面は、上面パッド113の位置に開口部112aが形成されたソルダーレジスト層112によって被覆されている。ソルダーレジスト層112の開口部112aからは、上面パッド113が露出している。
また、中間配線基板130において、基板131の上面の配線層には、接続部材150を接続するための上面パッド133が形成され、基板131の下面の配線層には、接続部材140を接続するための下面パッド135が形成されている。基板131の上面は、上面パッド133の位置に開口部132aが形成されたソルダーレジスト層132によって被覆され、基板131の下面は、下面パッド135の位置に開口部134aが形成されたソルダーレジスト層134によって被覆されている。ソルダーレジスト層132の開口部132aからは、上面パッド133が露出し、ソルダーレジスト層134の開口部134aからは、下面パッド135が露出している。そして、ソルダーレジスト層134の開口部134aの径は、ソルダーレジスト層112の開口部112aの径よりも小さい。開口部134aの径が開口部112aの径よりも小さいため、開口部134aから露出する下面パッド135に接続部材140が接合される際に下面パッド135に対する接続部材140の移動が開口部112aの周縁によって制限される。このため、下面パッド135に対する接続部材140の位置ずれを抑制することができ、接続部材140によって接続される下側配線基板110及び中間配線基板130の間の接続不良を防止することができる。
また、上側配線基板120において、基板121の下面の配線層には、接続部材150を接続するための下面パッド125が形成されている。基板121の下面は、下面パッド125の位置に開口部124aが形成されたソルダーレジスト層124によって被覆されている。ソルダーレジスト層124の開口部124aからは、下面パッド125が露出している。そして、ソルダーレジスト層124の開口部124aの径は、ソルダーレジスト層132の開口部132aの径よりも小さい。開口部124aの径が開口部132aの径よりも小さいため、開口部124aから露出する下面パッド125に接続部材150が接合される際に下面パッド125に対する接続部材150の移動が開口部124aの周縁によって制限される。このため、下面パッド125に対する接続部材150の位置ずれを抑制することができ、接続部材150によって接続される中間配線基板130及び上側配線基板120の間の接続不良を防止することができる。
中間配線基板130の基板131には、基板131を貫通するスルーホール配線136が設けられ、上面パッド133及び下面パッド135は、スルーホール配線136によって接続されている。スルーホール配線136は、基板131の両面に形成された金属層136a、136bと、金属層136a、136bの表面及び基板131を貫通する貫通孔の内壁面を被覆するめっき層136cと、基板131の貫通孔内に充填される充填樹脂136dとを有する。金属層136a、136bは、例えば銅などの金属層である。めっき層136cは、例えば無電解銅めっき及び電解銅めっきによって形成される。充填樹脂136dの材料としては、例えばエポキシ系樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。そして、上面パッド133及び下面パッド135のスルーホール配線136に対応する位置には、それぞれ凹部が形成されている。すなわち、接続部材150が接合される上面パッド133と接続部材140が接合される下面パッド135とには、それぞれ凹部が形成される。上面パッド133及び下面パッド135それぞれの凹部は、基板131の厚さの中央方向へ曲面状に凹んでいる。上面パッド133の凹部に接続部材150が収容されるため、中間配線基板130に対する接続部材150の位置合わせを正確に行うことができる。また、下面パッド135の凹部に接続部材140が収容されるため、中間配線基板130に対する接続部材140の位置合わせを正確に行うことができる。
接続部材150が接合される上面パッド133及び接続部材140が接合される下面パッド135は、中間配線基板130を厚さ方向(つまり、上下方向)から見た場合に、互いに重なる位置に配置されている。このため、接続部材140及び接続部材150は、中間配線基板130を厚さ方向(つまり、上下方向)から見た場合に、互いに重なる位置に配置される。これにより、中間配線基板130を介して接続される下側配線基板110及び上側配線基板120の間の電気的距離が最小化され、下側配線基板110及び上側配線基板120の間のインピーダンスを低減することができる。
なお、下側配線基板110の上面パッド113の径と中間配線基板130の下面パッド135の径との大小関係を、対応するソルダーレジスト層112の開口部112aの径とソルダーレジスト層134の開口部134aの径との大小関係に合わせてもよい。すなわち、下面パッド135の径を上面パッド113の径よりも小さくしてもよい。
また、中間配線基板130の上面パッド133の径と上側配線基板120の下面パッド125の径との大小関係を、対応するソルダーレジスト層132の開口部132aの径とソルダーレジスト層124の開口部124aの径との大小関係に合わせてもよい。すなわち、下面パッド125の径を上面パッド133よりも小さくしてもよい。
また、接続部材140の直径と接続部材150の直径が同じ場合、中間配線基板130のソルダーレジスト層134の開口部134aの径は、ソルダーレジスト層132の開口部132aの径よりも小さくなる。この場合、中間配線基板130の下面パッド135の径を、上面パッド133の径よりも小さくしてもよい。
[部品内蔵基板の製造方法]
次に、上記のように構成される部品内蔵基板100の製造方法について説明する。以下では、下側配線基板110の製造方法、上側配線基板120の製造方法及び中間配線基板130の製造方法について説明した後に、下側配線基板110、上側配線基板120及び中間配線基板130を有する部品内蔵基板100の製造方法について説明する。
図3は、下側配線基板110の製造方法を示すフローチャートである。
まず、基板111の上面及び下面に配線層が形成される(ステップS101)。具体的には、例えばセミアディティブ法により、基板111の上面及び下面の配線層が順次形成される。基板111の上面の配線層には上面パッド113が含まれ、基板111の下面の配線層には下面パッド115が含まれる。そして、基板111の上面には、上面パッド113の位置に開口部を有するソルダーレジスト層112が形成され、基板111の下面には、下面パッド115の位置に開口部を有するソルダーレジスト層114が形成される(ステップS102)。ソルダーレジスト層112、114は、例えば基板111の上面及び下面に感光性の樹脂フィルムをラミネートするか、又は液状やペースト状の樹脂を塗布し、ラミネート又は塗布された樹脂をフォトリソグラフィ法により露光・現像して所望の形状にパターニングすることにより得られる。
ここまでの工程により、例えば図4に示すように、基板111の下面では、ソルダーレジスト層114の開口部114aから下面パッド115が露出し、基板111の上面では、ソルダーレジスト層112の開口部112aから上面パッド113a、113b、113cが露出する。これにより、部品内蔵基板100の下層を形成する下側配線基板110が得られる。図4は、下側配線基板110の断面を示す模式図である。上面パッド113aは、ICチップ102をフリップチップ接続するパッドであり、上面パッド113bは、電子部品103の端子を接続するパッドであり、上面パッド113cは、接続部材140に接続するパッドである。
なお、下側配線基板110は、単体で製造されるのではなく、複数の下側配線基板110が配列された集合体として製造されるのが好ましい。集合体においては、例えば格子状に分割された個々の区画で下側配線基板110が製造される。
図5は、上側配線基板120の製造方法を示すフローチャートである。
まず、基板121の上面及び下面に配線層が形成される(ステップS201)。具体的には、例えばセミアディティブ法により、基板121の上面及び下面の配線層が順次形成される。基板121の上面の配線層には上面パッド123が含まれ、基板121の下面の配線層には下面パッド125が含まれる。下面パッド125は、上側配線基板120が中間配線基板130と接合される際に上面パッド133に対向する位置に設けられる。つまり、上側配線基板120が中間配線基板130と接合される際には、互いに対向する下面パッド125と上面パッド133とが接続部材150によって接続される。そして、基板121の上面には、上面パッド123の位置に開口部を有するソルダーレジスト層122が形成され、基板121の下面には、下面パッド125の位置に開口部を有するソルダーレジスト層124が形成される(ステップS202)。ソルダーレジスト層122、124は、例えば基板121の上面及び下面に感光性の樹脂フィルムをラミネートするか、又は液状やペースト状の樹脂を塗布し、ラミネート又は塗布された樹脂をフォトリソグラフィ法により露光・現像して所望の形状にパターニングすることにより得られる。
ここまでの工程により、例えば図6に示すように、基板121の下面では、ソルダーレジスト層124の開口部124aから下面パッド125が露出し、基板121の上面では、ソルダーレジスト層122の開口部122aから上面パッド123a、123bが露出する上側配線基板120が形成される。図6は、上側配線基板120の断面を示す模式図である。上面パッド123aは、ICチップ104をフリップチップ接続するパッドであり、上面パッド123bは、電子部品105の端子を接続するパッドである。下面パッド125を露出させる開口部124aの径は、上側配線基板120が接合される中間配線基板130側の開口部132aの径よりも小さい。
そして、下面パッド125の位置に接続部材150が搭載され(ステップS203)、リフロー処理を経て、コア151の周囲のはんだ152によって、接続部材150が下面パッド125に接合される。このとき、下面パッド125を露出させる開口部124aの径が中間配線基板130側の開口部132aの径よりも小さいため、接続部材150の移動が開口部124aの周縁によって制限され、接続部材150の位置ずれを抑制することができる。
ここまでの工程により、例えば図7に示すように、下面パッド125に接続部材150が接合された上側配線基板120が形成される。これにより、部品内蔵基板100の上層を形成する上側配線基板120が得られる。図7は、接続部材搭載工程を説明する図である。
なお、上側配線基板120は、単体で製造されるのではなく、複数の上側配線基板120が配列された集合体として製造されるのが好ましい。集合体においては、例えば格子状に分割された個々の区画で上側配線基板120が製造される。
図8は、中間配線基板130の製造方法を示すフローチャートである。
まず、基板131の上面及び下面に配線層が形成される(ステップS301)。すなわち、基板131に、基板131を貫通するスルーホール配線136が形成されるとともに、基板131の上面及び下面の配線層が例えば銅箔及び銅めっきにより形成される。基板131の上面の配線層には上面パッド133が含まれ、基板131の下面の配線層には下面パッド135が含まれる。そして、上面パッド133及び下面パッド135は、スルーホール配線136によって接続される。下面パッド135は、中間配線基板130が下側配線基板110と接合される際に上面パッド113に対向する位置に設けられる。つまり、中間配線基板130が下側配線基板110と接合される際には、互いに対向する下面パッド135と上面パッド113とが接続部材140によって接続される。なお、基板131の上面及び下面の配線層となる上面パッド133及び下面パッド135の形成工程に関しては、後に詳述する。
そして、基板131の上面には、上面パッド133の位置に開口部を有するソルダーレジスト層132が形成され、基板131の下面には、下面パッド135の位置に開口部を有するソルダーレジスト層134が形成される(ステップS302)。ソルダーレジスト層132、134は、例えば基板131の上面及び下面に感光性の樹脂フィルムをラミネートするか、又は液状やペースト状の樹脂を塗布し、ラミネート又は塗布された樹脂をフォトリソグラフィ法により露光・現像して所望の形状にパターニングすることにより得られる。
ここまでの工程により、例えば図9に示すように、基板131の下面では、ソルダーレジスト層134の開口部134aから下面パッド135が露出し、基板131の上面では、ソルダーレジスト層132の開口部132aから上面パッド133が露出する中間配線基板130が形成される。図9は、中間配線基板130の断面を示す模式図である。下面パッド135を露出させる開口部134aの径は、中間配線基板130が接合される下側配線基板110側の開口部112aの径よりも小さい。また、上面パッド133及び下面パッド135は、基板131を貫通するスルーホール配線136によって接続され、スルーホール配線136に対応する位置に凹部を有する。
そして、下面パッド135の位置に接続部材140が搭載され(ステップS303)、リフロー処理を経て、コア141の周囲のはんだ142によって、接続部材140が下面パッド135に接合される。このとき、下面パッド135を露出させる開口部134aの径が下側配線基板110側の開口部112aの径よりも小さいため、接続部材140の移動が開口部134aの周縁によって制限され、接続部材140の位置ずれを抑制することができる。また、下面パッド135のスルーホール配線136に対応する位置に凹部が形成されているため、下面パッド135の凹部に接続部材140が収容され、中間配線基板130に対する接続部材140の位置合わせを正確に行うことができる。
ここまでの工程により、例えば図10に示すように、下面パッド135に接続部材140が接合された中間配線基板130が得られる。図10は、接続部材搭載工程を説明する図である。
下面パッド135に接続部材140が接合された中間配線基板130は、例えばダイサー又はスライサーによって切断され(ステップS304)、適切なサイズの中間配線基板130が得られる。すなわち、例えば図11に示す中間配線基板130が、幅方向に配列される2つの接続部材140を区画する切断線Aにおいて切断されることにより、部品内蔵基板100の中間層を形成する中間配線基板130が得られる。図11は、切断工程を説明する図である。
次に、基板131の上面及び下面の配線層となる上面パッド133及び下面パッド135の形成工程について、より具体的に図12を参照しながら説明する。図12は、配線層形成工程の流れの一例を示すフローチャートである。
まず、絶縁性の板状部材である基板131の両面に金属層136a、136bが形成される(ステップS401)。具体的には、例えば図13に示すように、例えば基板131の両面に例えば銅などの金属の金属層136a、136bが例えば銅箔を積層して形成される。図13は、金属層形成工程を説明する図である。
基板131の両面に金属層136a、136bが形成されると、金属層136a、136b及び基板131を貫通する貫通孔が形成される(ステップS402)。具体的には、例えば図14に示すように、金属層136a、136b及び基板131を貫通する貫通孔131aが形成される。図14は、貫通孔形成工程を説明する図である。貫通孔131aは、例えばレーザ加工又はドリル加工によって形成することが可能である。
貫通孔131aが形成されると、金属層136a、136bの表面及び基板131を貫通する貫通孔131aの内壁面を被覆するめっき層が形成される(ステップS403)。すなわち、金属層136a、136bの表面及び基板131の貫通孔131aの内壁面に無電解銅めっきが施され、無電解銅めっきを給電層として電解銅めっきが施される。これにより、例えば図15に示すように、金属層136a、136bの表面及び基板131の貫通孔131aの内壁面が無電解銅めっき及び電解銅めっきにより被覆されてめっき層136cが形成される。図15は、めっき層形成工程を説明する図である。
めっき層136cが形成されると、基板131の貫通孔131a内に充填樹脂136dが充填され(ステップS404)、熱硬化される。基板131の貫通孔131a内に充填樹脂136dが充填され熱硬化される段階では、例えば図16に示すように、熱収縮によって充填樹脂136dの上下端面にそれぞれ凹部136e、136fが形成される。図16は、樹脂充填工程を説明する図である。
そして、金属層136a、136bの表面を被覆するめっき層136c及び充填樹脂136dの上下端面を被覆するめっき層が形成される(ステップS405)。すなわち、金属層136a、136bの表面を被覆するめっき層136c及び充填樹脂136dの上下端面に無電解銅めっきが施され、無電解銅めっきを給電層として電解銅めっきが施される。これにより、例えば図17に示すように、金属層136aの表面を被覆するめっき層136c及び充填樹脂136dの上端面が無電解銅めっき及び電解銅めっきにより被覆されてめっき層136gが形成される。また、金属層136bの表面を被覆するめっき層136c及び充填樹脂136dの下端面が無電解銅めっき及び電解銅めっきにより被覆されてめっき層136hが形成される。図17は、めっき層形成工程を説明する図である。めっき層136g、136hは、それぞれ充填樹脂136dの上下端面の凹部136e、136fに沿って形成される。このため、めっき層136g、136hは、充填樹脂136dの上下端面の凹部136e、136fの位置にそれぞれ凹部を有する。
めっき層136g、136hが形成されると、めっき層136g、136hの表面にエッチング用のレジスト層がそれぞれ形成される(ステップS406)。すなわち、例えば図18に示すように、めっき層136g、136hの表面に、基板131の上面及び下面の配線層に対応する形状のパターンを有するレジスト層137a、137bが形成される。図18は、レジスト層形成工程を説明する図である。レジスト層137a、137bは、例えば感光性のドライフィルムがめっき層136g、136hの表面にラミネートされ、フォトリソグラフィ法によりドライフィルムがパターニングされることによって、形成される。
レジスト層137a、137bが形成されると、レジスト層137a、137bをマスクとして、めっき層136g、136h、めっき層136c及び金属層136a、136bのエッチングが行われる(ステップS407)。すなわち、レジスト層137a、137b以外の部分のめっき層136g、136h、めっき層136c及び金属層136a、136bがエッチングにより除去され、例えば図19に示すように、基板131の上面及び下面の配線層が形成される。基板131の上面の配線層には上面パッド133が含まれ、基板131の下面の配線層には下面パッド135が含まれる。さらに、このエッチングにより、例えば図19に示すように、基板131に、基板131を貫通するスルーホール配線136が形成される。上面パッド133及び下面パッド135は、スルーホール配線136によって接続されている。図19は、エッチング工程を説明する図である。ここで、上述したように、めっき層136g、136hは、スルーホール配線136の充填樹脂136dの上下端面の凹部136e、136fの位置にそれぞれ凹部を有する。このため、上面パッド133及び下面パッド135のスルーホール配線136に対応する位置には、それぞれ凹部133a、135dが形成される。すなわち、後の工程で接続部材150が接合される上面パッド133と、後の工程で接続部材140が接合される下面パッド135とには、それぞれ凹部133a、135dが形成される。
その後、レジスト層137a、137bが除去される(ステップS408)。すなわち、例えばアルカリ性の剥離液によりレジスト層137a、137bが除去され、例えば図20に示すように、基板131の上面及び下面において上面パッド133及び下面パッド135が露出する。図20は、レジスト層除去工程を説明する図である。ここまでの工程により、基板131の上面及び下面の配線層となる上面パッド133及び下面パッド135が得られる。
次に、図21は、部品内蔵基板100の製造方法を示すフローチャートである。部品内蔵基板100は、上述した下側配線基板110、上側配線基板120及び中間配線基板130を用いて製造される。
まず、下側配線基板110の上面にICチップ102及び電子部品103が搭載され(ステップS501)、リフロー処理を経て、下側配線基板110にICチップ102及び電子部品103が実装される。すなわち、例えば図22に示すように、ICチップ102の端子がはんだボール102aによって上面パッド113aにフリップチップ接続され、下側配線基板110の上面にICチップ102が実装される。また、電子部品103の端子103aがはんだ103bによって上面パッド113bに接続され、下側配線基板110の上面に電子部品103が実装される。図22は、部品の実装を説明する図である。電子部品103としては、例えばキャパシタ、インダクタ及び抵抗素子などの受動部品を用いることができる。また、電子部品103は、例えばICチップなどの能動部品であってもよい。
そして、下側配線基板110上のICチップ102及び電子部品103の周囲に中間配線基板130が配置され、下側配線基板110及び中間配線基板130が接合される(ステップS502)。具体的には、中間配線基板130の下面パッド135に接合された接続部材140が、例えばリフロー処理によって、下側配線基板110の上面パッド113cに接合される。これにより、例えば図23に示すように、下側配線基板110及び中間配線基板130が接続部材140によって接合される。図23は、接合工程を説明する図である。
ここで、中間配線基板130が配置される位置について、図24を参照して説明する。図24は、下側配線基板110を上方から見た平面図である。図24に示すように、下側配線基板110の上面には、ICチップ102及び電子部品103が搭載される部品搭載領域165が設定されている。例えば、下側配線基板110の上面の中央に部品搭載領域165が設けられる。なお、図24では、部品搭載領域165に搭載されたICチップ102及び電子部品103の図示が省略されている。中間配線基板130は、例えば、矩形状の部品搭載領域165を挟む位置に配置される。すなわち、中間配線基板130は、部品搭載領域165の対向する2辺に沿って配置される。言い換えると、下側配線基板110の上面の外周縁と部品搭載領域165との間の領域に、中間配線基板130が配置される。
上記の部品搭載工程(ステップS501)と接合工程(ステップS502)の順序は入れ替え可能である。すなわち、下側配線基板110及び中間配線基板130が接合された後に、中間配線基板130によって挟まれる位置にICチップ102及び電子部品103が実装されてもよい。また、部品搭載工程と接合工程とが同時に行われてもよい。
下側配線基板110及び中間配線基板130が接合されると、中間配線基板130上に上側配線基板120が配置され、中間配線基板130及び上側配線基板120が、例えばTCB(Thermal Compression Bonding)法により接合される(ステップS503)。具体的には、上側配線基板120の下面パッド125に接合された接続部材150が、熱と圧力によって中間配線基板130の上面パッド133に接合される。これにより、例えば図25に示すように、下側配線基板110、上側配線基板120及び中間配線基板130が一体化される。図25は、接合工程を説明する図である。下側配線基板110及び上側配線基板120によってICチップ102及び電子部品103が挟まれ、下側配線基板110及び上側配線基板120の間には、中間配線基板130が介在する。下側配線基板110及び上側配線基板120の間の間隔は、中間配線基板130の厚さ、接続部材140、150の直径に応じて適宜調整することが可能である。なお、上記の図24では、中間配線基板130の上下面における接続部材140、150の配列が破線によって示されている。中間配線基板130の上下面には、複数の接続部材140、150が複数列設けられたり、格子状に設けられてもよい。
そして、例えばトランスファーモールドが行われることにより(ステップS504)、下側配線基板110と上側配線基板120の間の空間に封止樹脂101が充填される。トランスファーモールドでは、接合された下側配線基板110、上側配線基板120及び中間配線基板130が金型に収容され、流動化した封止樹脂101が金型内に注入される。そして、封止樹脂101が所定の温度に加熱され硬化する。これにより、例えば図26に示すように、下側配線基板110と上側配線基板120の間の空間に封止樹脂101が充填され、中間配線基板130がICチップ102及び電子部品103とともに封止樹脂101によって全体的に封止される。このため、中間配線基板130のICチップ102及び電子部品103とは反対側に位置する側面130bが封止樹脂101によって被覆され、中間配線基板130と封止樹脂101との界面が外部の環境から隔離される。結果として、中間配線基板130と封止樹脂101との界面から部品内蔵基板100の内部への水分の侵入を抑制することができる。図26は、モールド工程を説明する図である。
なお、トランスファーモールドが行われる際に、下側配線基板110と電子部品(ICチップ102や電子部品103)との間の空間に封止樹脂101が充填される。また、下側配線基板110の上面と中間配線基板130の下面との間の空間に封止樹脂101が充填される。また、上側配線基板120の下面と中間配線基板130の上面との間の空間に封止樹脂101が充填される。
中間配線基板130、ICチップ102及び電子部品103が封止されると、下側配線基板110の下面に外部接続端子が形成される(ステップS505)。具体的には、例えば図27に示すように、下側配線基板110の下面パッド115に、例えばはんだボール106などの外部接続端子が形成される。図27は、端子形成工程を説明する図である。
外部接続端子が形成されると、上側配線基板120の上面にICチップ104及び電子部品105が搭載され(ステップS506)、リフロー処理を経て、上側配線基板120にICチップ104及び電子部品105が実装される。すなわち、例えば図28に示すように、ICチップ104の端子がはんだボール104aによって上面パッド123aにフリップチップ接続され、上側配線基板120の上面にICチップ104が実装される。また、電子部品105の端子105aがはんだ105bによって上面パッド123bに接続され、上側配線基板120の上面に電子部品105が実装される。図28は、部品の実装を説明する図である。電子部品105としては、例えばキャパシタ、インダクタ及び抵抗素子などの受動部品を用いることができる。また、電子部品105は、例えばICチップなどの能動部品であってもよい。
ここまでの工程により、部品内蔵基板100と同等の構造を有する中間構造体が得られる。この中間構造体は、複数の下側配線基板110を含む集合体と、複数の上側配線基板120を含む集合体とから構成されているため、個々の下側配線基板110及び上側配線基板120を切り出す個片化が行われる(ステップS507)。具体的には、図29に示す中間構造体が、中間配線基板130の側面130bよりもICチップ102及び電子部品103から遠い切断線Bにおいて、例えばダイサー又はスライサーによって切断されることにより、部品内蔵基板100が得られる。切断線Bが中間配線基板130の側面130bよりもICチップ102及び電子部品103から遠いため、部品内蔵基板100の側面において、中間配線基板の側面130bが封止樹脂101から露出しない。図29は、個片化工程を説明する図である。
以上のように、実施例に係る部品内蔵基板は、第1配線基板(例えば、下側配線基板110)と、電子部品(例えば、ICチップ102及び電子部品103)と、中間配線基板と、第2配線基板(例えば、上側配線基板120)と、封止樹脂とを有する。電子部品は、第1配線基板上に設けられる。中間配線基板は、第1配線基板上であって、電子部品の周囲に設けられ、第1接続部材(例えば、接続部材140)を介して第1配線基板に接続する。第2配線基板は、第1配線基板上、電子部品上及び中間配線基板上に設けられ、第2接続部材(例えば、接続部材150)を介して中間配線基板に接続する。封止樹脂は、第1配線基板と第2配線基板との間に充填され、電子部品及び中間配線基板を被覆する。そして、中間配線基板は、第1側面(例えば、側面130a)と、第2側面(例えば、側面130b)とを有する。第1側面は、電子部品の周囲に位置し、前記封止樹脂によって被覆される。第2側面は、第1側面の反対側に位置し、封止樹脂によって被覆される。これにより、部品内蔵基板の側面において、中間配線基板と封止樹脂との界面が外部の環境に曝されない。結果として、部品内蔵基板の内部への水分の侵入を抑制することができる。さらに、部品内蔵基板の内部への水分の侵入を抑制することにより、部品内蔵基板におけるポップコーン現象の発生やマイグレーション現象の発生を防止することができる。これにより、部品内蔵基板の信頼性を向上することができる。
また、実施例に係る部品内蔵基板において、第1配線基板は、第1基板(例えば、基板111)と、第1パッド(例えば、上面パッド113)と、第1絶縁層(例えば、ソルダーレジスト層112)とを有する。第1パッドは、第1基板の上面の配線層に形成され、第1接続部材を接続する。第1絶縁層は、第1基板の上面を被覆し、一部に第1パッドを露出させる開口部を有する。中間配線基板は、第2基板(例えば、基板131)と、第2パッド(例えば、下面パッド135)と、第2絶縁層(例えば、ソルダーレジスト層134)とを有する。第2パッドは、第2基板の下面の配線層に形成され、第1接続部材を接続する。第2絶縁層は、基板の下面を被覆し、一部に第2パッドを露出させる開口部を有する。そして、第2絶縁層の開口部の径は、第1絶縁層の開口部の径よりも小さい。これにより、第2パッドに対する第1接続部材の位置ずれを抑制することができ、第1接続部材によって接続される第1配線基板及び中間配線基板の間の接続不良を防止することができる。
また、実施例に係る部品内蔵基板において、中間配線基板は、第3パッド(例えば、上面パッド133)と、第3絶縁層(例えば、ソルダーレジスト層132)とを有する。第3パッドは、第2基板の上面の配線層に形成され、第2接続部材を接続する。第3絶縁層は、第2基板の上面を被覆し、一部に第3パッドを露出させる開口部を有する。第2配線基板は、第3基板(例えば、基板121)と、第4パッド(例えば、下面パッド125)と、第4絶縁層(例えば、ソルダーレジスト層124)とを有する。第4パッドは、第3基板の下面の配線層に形成され、第2接続部材を接続する。第4絶縁層は、第3基板の下面を被覆し、一部に第4パッドを露出させる開口部を有する。そして、第4絶縁層の開口部の径は、第3絶縁層の開口部の径よりも小さい。これにより、第4パッドに対する第2接続部材の位置ずれを抑制することができ、第2接続部材によって接続される中間配線基板及び第2配線基板の間の接続不良を防止することができる。
また、実施例に係る部品内蔵基板において、第2パッド及び第3パッドは、第2基板を貫通する貫通配線(例えば、スルーホール配線136)によって接続され、貫通配線に対応する位置に凹部を有する。これにより、第2パッドの凹部に第2接続部材が収容されるため、中間配線基板に対する第2接続部材の位置合わせを正確に行うことができる。また、第3パッドの凹部に第1接続部材が収容されるため、中間配線基板に対する第1接続部材の位置合わせを正確に行うことができる。
また、実施例に係る部品内蔵基板において、第1接続部材及び第2接続部材は、中間配線基板を厚さ方向から見た場合に、互いに重なる位置に配置される。これにより、中間配線基板を介して接続される第1配線基板及び第2配線基板の間の電気的距離が最小化され、第1配線基板及び第2配線基板の間のインピーダンスを低減することができる。
なお、上記実施例においては、上側配線基板120の上面に実装されたICチップ104及び電子部品105が露出するものとしたが、ICチップ104及び電子部品105が封止樹脂によって封止されてもよい。すなわち、例えば図30に示すように、部品内蔵基板100は、上側配線基板10の上面に実装されたICチップ104及び電子部品105を被覆する封止樹脂171を有してもよい。図30は、部品内蔵基板100の変形例1を示す図である。
また、上記実施例においては、上側配線基板120の上面にICチップ104及び電子部品105を実装するものとしたが、上側配線基板120の上面へのICチップ104及び電子部品105の実装は省略されてもよい。すなわち、例えば図31に示すように、部品内蔵基板100は、上側配線基板120の上面には電子部品を有さず、下側配線基板110と上側配線基板120の間に、封止樹脂101によって封止されたICチップ102及び電子部品103を有するのみであってもよい。図31は、部品内蔵基板100の変形例2を示す図である。また、上側配線基板120の上面へのICチップ104及び電子部品105の実装と、下側配線基板110の下面への外部接続端子の形成とが省略されてもよい。すなわち、例えば図32に示すように、部品内蔵基板100は、上側配線基板120の上面に電子部品を有さず、且つ、下側配線基板110の下面に外部接続端子を有さなくてもよい。この場合、下側配線基板110の下面パッド115自体が外部接続端子としての機能を有する。図32は、部品内蔵基板100の変形例3を示す図である。また、上側配線基板120の上面へのICチップ104及び電子部品105の実装が省略される場合には、上側配線基板120の上面に他の電子部品、他の配線基板及び接続部材を含む配線構造体を実装してもよい。この場合には、部品内蔵基板100は、例えば、上側配線基板120の上面に他の上側配線基板120、中間配線基板130及び接続部材140、150を有し、2つの上側配線基板120の間に、封止樹脂によって封止された電子部品を有することになる。また、下側配線基板110の下面パッド115に電子部品を搭載し、上側配線基板120の上面パッド123に外部接続端子を形成して、部品内蔵基板100を実現してもよい。
また、上記実施例においては、接続部材140、150が例えば銅コアを有するはんだボールであり、コア141、151が略球状であるものとしたが、接続部材140、150の形状は任意のものでよい。具体的には、例えば図33に示すように、円柱状又は角柱状の接続部材145が、はんだ146によって下側配線基板110の上面パッド113及び中間配線基板130の下面パッド135に接合されてもよい。また、円柱状又は角柱状の接続部材155が、はんだ156によって中間配線基板130の上面パッド133及び上側配線基板120の下面パッド125に接合されてもよい。接続部材145を円柱状又は角柱状にすることにより、接続部材145の上下それぞれの端面が上面パッド113及び下面パッド135に接合され、接合面積を大きくして信頼性を向上するとともに基板間の間隔を容易に確保することができる。接続部材155を円柱状又は角柱状にすることにより、接続部材155の上下それぞれの端面が上面パッド133及び下面パッド125に接合され、接合面積を大きくして信頼性を向上するとともに基板間の間隔を容易に確保することができる。図33は、部品内蔵基板100の変形例4を示す図である。
ここで、図33に示す下側配線基板110、上側配線基板120及び中間配線基板130の間の接続部分について、図34を参照してさらに説明する。図34は、図33に示す下側配線基板110、上側配線基板120及び中間配線基板130の間の接続部分を拡大して示す断面図である。中間配線基板130の基板131には、基板131を貫通するスルーホール配線136が設けられ、上面パッド133及び下面パッド135は、スルーホール配線136によって接続されている。そして、上面パッド133及び下面パッド135のスルーホール配線136に対応する位置には、それぞれ凹部が形成されている。すなわち、接続部材155が接合される上面パッド133と接続部材145が接合される下面パッド135とには、それぞれ凹部が形成される。上面パッド133の凹部に接続部材155の接合に用いられるはんだ156の一部が収容されるため、中間配線基板130に対する接続部材155の位置合わせを正確に行うことができる。また、下面パッド135の凹部に接続部材145の接合に用いられるはんだ146の一部が収容されるため、中間配線基板130に対する接続部材145の位置合わせを正確に行うことができる。さらに、接続部材145及び接続部材155は、中間配線基板130を厚さ方向(つまり、上下方向)から見た場合に、互いに重なる位置に配置される。これにより、中間配線基板130を介して接続される下側配線基板110及び上側配線基板120の間の電気的距離が最小化され、下側配線基板110及び上側配線基板120の間のインピーダンスを低減することができる。
また、上記実施例においては、中間配線基板130の基板131が単層の絶縁性部材であるものとしたが、絶縁層及び配線層を積層した多層構造の積層基板である基板131が用いられてもよい。さらに、上側配線基板120の上面だけでなく、上側配線基板120の下面にも電子部品が実装されてもよい。すなわち、例えば図35に示すように、中間配線基板130の基板131は、絶縁性の絶縁層131bと導電性の配線層131cとが積層されたものであってもよい。これにより、中間配線基板130の厚さが増加するため、下側配線基板110と上側配線基板120との間の間隔が拡大され、上側配線基板120の下面にもICチップ104及び電子部品105を実装することが可能となる。この場合、下面パッド125は、ICチップ104及び電子部品105の実装のために、ソルダーレジスト層124の開口部から露出する。すなわち、一部の下面パッド125には、ICチップ104の端子が例えばはんだボール104aによってフリップチップ接続される。また、一部の下面パッド125には、電子部品105の端子105aがはんだ105bによって接続される。図35は、部品内蔵基板100の変形例5を示す図である。
また、上記実施例においては、中間配線基板130の上面パッド133及び下面パッド135が基板131を貫通するスルーホール配線136によって接続されるものとしたが、他の貫通配線によって接続されてもよい。具体的には、例えば図36に示すように、中間配線基板130の基板131には、基板131を貫通するビア配線138が設けられ、上面パッド133及び下面パッド135が、ビア配線138によって接続されてもよい。ビア配線138は、基板131の両面に形成された金属層138a、138bと、金属層138a、138bの表面及び基板131を貫通する貫通孔の内壁面を被覆するめっき層138cと、基板131の貫通孔内に形成された充填めっき層138dとを有する。金属層138a、138bは、例えば銅などの金属層である。めっき層138cは、例えば無電解銅めっき及び電解銅めっきによって形成される。充填めっき層138dは、基板131の貫通孔内に電解銅めっきが充填されて形成される。この構成においては、上面パッド133及び下面パッド135のビア配線138に対応する位置に、それぞれ凹部が形成される。すなわち、接続部材150が接合される上面パッド133と、接続部材140が接合される下面パッド135とに、それぞれ凹部が形成される。図36は、ビア配線138による接続を説明する図である。
ビア配線138は、基板131の上面及び下面の配線層となる上面パッド133及び下面パッド135が形成される際に、上面パッド133及び下面パッド135と一体的に形成される。以下では、ビア配線138と一体的に形成される上面パッド133及び下面パッド135の形成工程について、図37を参照しながら説明する。図37は、配線層形成工程の流れの他の一例を説明する図である。
まず、図37(a)に示すように、絶縁性の板状部材である基板131の両面に金属層138a、138bが形成される。金属層138a、138bは、例えば銅箔を積層して形成される。
図37(b)に示すように、例えばレーザ加工により、金属層138a、138b及び基板131を貫通する貫通孔131dが形成される。すなわち、基板131の上面及び下面にレーザ光が順次照射されることによって、基板131の厚さ方向の中央部分において径が最小となる貫通孔131dが形成される。
図37(c)に示すように、金属層138a、138bの表面及び基板131を貫通する貫通孔131dの内壁面を被覆するめっき層138cが形成される。すなわち、金属層138a、138bの表面及び基板131の貫通孔131dの内壁面に無電解銅めっきが施され、無電解銅めっきを給電層として電解銅めっきが施される。これにより、金属層138a、138bの表面及び基板131の貫通孔131dの内壁面が無電解銅めっき及び電解銅めっきにより被覆されるとともに、貫通孔131dの最小径部分が電解銅めっきにより閉塞されてめっき層138cが形成される。
図37(d)に示すように、基板131の貫通孔131d内に電解銅めっきが充填され、充填めっき層138dが形成される。このとき、充填めっき層138dは、めっき層138cの全表面を被覆する。基板131の貫通孔131d内に電解銅めっきが充填されて充填めっき層138dが形成される段階では、充填めっき層138dの上下端面にそれぞれ凹部138e、138fが形成される。
図37(e)に示すように、充填めっき層138dの上下端面にエッチング用のレジスト層139a、139bがそれぞれ形成される。すなわち、充填めっき層138dの上下端面に、基板131の上面及び下面の配線層に対応する形状のパターンを有するレジスト層139a、139bが形成される。レジスト層139a、139bは、例えば感光性のドライフィルムが充填めっき層138dの表面にラミネートされ、フォトリソグラフィ法によりドライフィルムがパターニングされることによって、形成される。
そして、図37(f)に示すように、レジスト層139a、139bをマスクとして、充填めっき層138d及びめっき層138cのエッチングが行われる。すなわち、レジスト層139a、139b以外の部分の充填めっき層138d、めっき層138c及び金属層138a、138bがエッチングにより除去され、基板131の上面及び下面の配線層及びビア配線138が形成される。基板131の上面の配線層には上面パッド133が含まれ、基板131の下面の配線層には下面パッド135が含まれる。上面パッド133及び下面パッド135は、ビア配線138によって接続される。ここで、上面パッド133及び下面パッド135には、充填めっき層138dの上下端面の凹部138e、138fに対応する凹部がそれぞれ残存する。すなわち、後の工程で接続部材150が接合される上面パッド133と、後の工程で接続部材140が接合される下面パッド135とには、それぞれ凹部133b、135bが形成される。その後、レジスト層139a、139bが除去される。
このように、上面パッド133及び下面パッド135が基板131を貫通するビア配線138によって接続される場合でも、上面パッド133及び下面パッド135に凹部を形成することができる。
また、上記実施例においては、下側配線基板110と上側配線基板120の間に2つの中間配線基板130が配置されるものとしたが、中間配線基板130の個数や配置は、これに限定されない。すなわち、例えば図38に示すように、平面視で下側配線基板110及び上側配線基板120の四辺の各辺に沿って、中間配線基板130が配置されてもよい。また、例えば図39に示すように、平面視で下側配線基板110及び上側配線基板120の一辺に対して、複数の中間配線基板130が配置されてもよい。そして、これらの場合でも、中間配線基板130は、矩形状の部品搭載領域165を挟む位置に配置される。図38は、中間配線基板130の配置の変形例1を示す図である。図39は、中間配線基板130の配置の変形例2を示す図である。
100 部品内蔵基板
101 封止樹脂
102、104 ICチップ
103、105 電子部品
106 はんだボール
110 下側配線基板
111、121、131 基板
112、114、122、124、132、134 ソルダーレジスト層
112a、114a、122a、124a、132a、134a 開口部
113、123、133 上面パッド
115、125、135 下面パッド
120 上側配線基板
130 中間配線基板
136 スルーホール配線
136a、136b 金属層
136c めっき層
136d 充填樹脂
140、150 接続部材
141、151 コア
142、152 はんだ

Claims (13)

  1. 第1配線基板と、
    前記第1配線基板上に設けられる電子部品と、
    前記第1配線基板上であって、前記電子部品の周囲に設けられ、第1接続部材を介して前記第1配線基板に接続する中間配線基板と、
    前記第1配線基板上、前記電子部品上及び前記中間配線基板上に設けられ、第2接続部材を介して前記中間配線基板に接続する第2配線基板と、
    前記第1配線基板と前記第2配線基板との間に充填され、前記電子部品及び前記中間配線基板を被覆する封止樹脂と
    を有し、
    前記中間配線基板は、
    前記電子部品の周囲に位置し、前記封止樹脂によって被覆される第1側面と、
    前記第1側面の反対側に位置し、前記封止樹脂によって被覆される第2側面と
    を有し、
    前記中間配線基板は、
    前記第1配線基板及び前記第2配線基板の各々と間隔を空けて位置し、
    前記封止樹脂の一部は、
    前記第1配線基板の上面と前記中間配線基板の下面との間に充填され、前記第1配線基板の上面及び前記中間配線基板の下面を被覆し、
    前記封止樹脂の他の一部は、
    前記中間配線基板の上面と前記第2配線基板の下面との間に充填され、前記中間配線基板の上面及び前記第2配線基板の下面を被覆することを特徴とする部品内蔵基板。
  2. 前記第1配線基板は、
    第1基板と、
    前記第1基板の上面の配線層に形成され、前記第1接続部材を接続する第1パッドと、
    前記第1基板の上面を被覆し、前記第1パッドを露出させる開口部を有する第1絶縁層と
    を有し、
    前記中間配線基板は、
    第2基板と、
    前記第2基板の下面の配線層に形成され、前記第1接続部材を接続する第2パッドと、
    前記第2基板の下面を被覆し、前記第2パッドを露出させる開口部を有する第2絶縁層と
    を有し、
    前記第2絶縁層の開口部の径は、前記第1絶縁層の開口部の径よりも小さい
    ことを特徴とする請求項1に記載の部品内蔵基板。
  3. 前記中間配線基板は、
    第2基板と、
    前記第2基板の上面の配線層に形成され、前記第2接続部材を接続する第3パッドと、
    前記第2基板の上面を被覆し、前記第3パッドを露出させる開口部を有する第3絶縁層と
    を有し、
    前記第2配線基板は、
    第3基板と、
    前記第3基板の下面の配線層に形成され、前記第2接続部材を接続する第4パッドと、
    前記第3基板の下面を被覆し、前記第4パッドを露出させる開口部を有する第4絶縁層と
    を有し、
    前記第4絶縁層の開口部の径は、前記第3絶縁層の開口部の径よりも小さい
    ことを特徴とする請求項1に記載の部品内蔵基板。
  4. 前記中間配線基板は、
    第2基板と、
    前記第2基板の下面の配線層に形成され、前記第1接続部材を接続する第2パッドと、
    前記第2基板の上面の配線層に形成され、前記第2接続部材を接続する第3パッドと、
    を有し、
    前記第2パッド及び前記第3パッドは、
    前記第2基板を貫通する貫通配線によって接続され、前記貫通配線に対応する位置に凹部を有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の部品内蔵基板。
  5. 前記第1接続部材及び前記第2接続部材は、
    前記中間配線基板を厚さ方向から見た場合に、互いに重なる位置に配置される
    ことを特徴とする請求項1に記載の部品内蔵基板。
  6. 前記中間配線基板は、
    前記電子部品と、前記第1配線基板及び前記第2配線基板の外周縁との間に配置される
    ことを特徴とする請求項1に記載の部品内蔵基板。
  7. 前記第1接続部材及び前記第2接続部材の各々は、
    略球状のコアと、
    前記コアを被覆するはんだと
    を有することを特徴とする請求項1に記載の部品内蔵基板。
  8. 前記第1接続部材及び前記第2接続部材の各々は、
    柱状であり、上端面及び下端面にはんだを有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の部品内蔵基板。
  9. 前記中間配線基板の前記第1側面及び前記第2側面を含む全ての側面が、
    前記封止樹脂によって被覆されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の部品内蔵基板。
  10. 第1配線基板上に電子部品を搭載する工程と、
    前記第1配線基板上であって、前記電子部品の周囲に中間配線基板を配置し、前記第1配線基板及び前記中間配線基板を第1接続部材によって接合する工程と、
    前記電子部品上及び前記中間配線基板上に第2配線基板を配置し、前記中間配線基板及び前記第2配線基板を第2接続部材によって接合する工程と、
    前記第1配線基板と前記第2配線基板との間に封止樹脂を充填して、前記電子部品及び前記中間配線基板を被覆する工程と
    を有し、
    前記被覆する工程は、
    前記中間配線基板の前記電子部品の周囲に位置する第1側面を前記封止樹脂によって被覆し、
    前記中間配線基板の前記第1側面の反対側に位置する第2側面を前記封止樹脂によって被覆し、
    前記中間配線基板は、
    前記第1配線基板及び前記第2配線基板の各々と間隔を空けて位置し、
    前記封止樹脂の一部は、
    前記第1配線基板の上面と前記中間配線基板の下面との間に充填され、前記第1配線基板の上面及び前記中間配線基板の下面を被覆し、
    前記封止樹脂の他の一部は、
    前記中間配線基板の上面と前記第2配線基板の下面との間に充填され、前記中間配線基板の上面及び前記第2配線基板の下面を被覆する
    ことを特徴とする部品内蔵基板の製造方法。
  11. 前記第1接続部材及び前記第2接続部材の各々は、
    略球状のコアと、
    前記コアを被覆するはんだと
    を有することを特徴とする請求項10に記載の部品内蔵基板の製造方法。
  12. 前記第1接続部材及び前記第2接続部材の各々は、
    柱状であり、上端面及び下端面にはんだを有する
    ことを特徴とする請求項10に記載の部品内蔵基板の製造方法。
  13. 前記中間配線基板の前記第1側面及び前記第2側面を含む全ての側面が、
    前記封止樹脂によって被覆されている
    ことを特徴とする請求項10に記載の部品内蔵基板の製造方法。
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