JPWO2010024233A1 - 機能素子を内蔵可能な配線基板及びその製造方法 - Google Patents

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琢央 船矢
山道　新太郎
新太郎 山道
大輔 大島
大輔 大島
中島　嘉樹
嘉樹 中島
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Abstract

機能素子を内蔵可能な配線基板構造に於いて、応力に強い配線基板を提供し、また配線基板の形成及び機能素子の配線基板への接続を合わせて処理する方法を提供する。１以上の導体配線層（３，４）と１以上の絶縁樹脂層（８）とを積層して構成され、該絶縁樹脂層を貫通して構成される１以上の金属ビア（７）を含み、該金属ビアと該絶縁樹脂層との境界面が、該金属ビアと該絶縁樹脂とが相互にかみ合う凹凸状の境界断面構造を有することを特徴とする配線基板である（図１）。

Description

［関連出願の記載］
本発明は、日本国特許出願：特願２００８−２１８５５８号（２００８年８月２７日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、機能素子を内蔵可能な配線基板及びその製造方法に関する。
半導体基板の構造及び製造方法に関しては、例えば特開２００２−０６４１７８（特許文献１）に開示の技術では、半導体装置をフリップチップ接続などにより回路基板に接続した後、この様な基板と、キャビティを形成して導電性ペースト等を充填した貫通ビアを有する回路基板を交互に積層して、最下層の基板にはんだボールを付けることにより半導体積層パッケージとしている。
例えば特開２００１−３３２８６３（特許文献２）、特開２００１−３３９１６５（特許文献３）、特開２００１−３５２１７４（特許文献４）、特開２００２−０８４０７４（特許文献５）、特開２００２−１７０８４０（特許文献６）、特開２００２−２４６５０４（特許文献７）では、コア基板に通孔を形成し、その内部に半導体チップを活性面を上にしてフェースアップで接着剤を用いて搭載し、電極端子上から配線層をビルドアップしている。またコア基板に貫通ビアを形成して両面に配線層をセミアディティブ法などによりビルドアップしている。また、金属又はセラミックスからなるヒートシンクにフェースアップで半導体素子を搭載し、電極端子上から配線層をビルドアップしている。
例えば特開２００６−３３９４２１（特許文献８）では、支持板上にビルドアップ法により絶縁層及び導体層を形成した後、Ａｕのスタッドバンプやはんだ等のバンプを形成した半導体チップをフェースダウンによる、いわゆるフリップチップ法によって、支持板上の導体配線にバンプを接続した後、アンダーフィルで補強して、接続された半導体チップ外周を樹脂で覆って、その後、ビルドアップ法によりビア形成と絶縁層、導体層の形成を行っている。
例えば特開２００５−２３６０３９（特許文献９）では、転写基板上へ半導体ＩＣチップを搭載する箇所周辺に導体配線により、チップ側面に位置決めパターンを形成している。
特開２００２−０６４１７８号公報 特開２００１−３３２８６３号公報 特開２００１−３３９１６５号公報 特開２００１−３５２１７４号公報 特開２００２−０８４０７４号公報 特開２００２−１７０８４０号公報 特開２００２−２４６５０４号公報 特開２００６−３３９４２１号公報 特開２００５−２３６０３９号公報
なお、上記特許文献１〜９の全開示内容はその引用をもって本書に繰込み記載する。以下の分析は、本発明によって与えられたものである。
第一の問題点は、特許文献２〜７においては、内蔵された機能素子の側面に位置する金属ビアを形成するため、その機能素子の側面に位置する部分にレーザやドリルでのビアホール形成を行い、絶縁樹脂表面に、金属によるめっきシード層を形成しようとする場合には、スパッタリング、または無電界めっきが必要となるが、粗化された樹脂面や、突出したガラスクロスやシリカフィラへは、完全にシード層を被覆することは困難であり、シード層が被覆されなかった樹脂面部分は、その後の電界めっきの後にも、密着強度が低く、機能素子を回路基板に内蔵することで発生する内部応力によって、機能素子の側面に位置する金属ビアと絶縁樹脂の間では剥離が生じる可能性があることである。
第二の問題点は、特許文献１〜７に開示された技術のように、機能素子を内蔵する際において、支持板の無い、有機樹脂を基材とした回路基板を機能素子搭載面の下に使う場合に、搭載荷重により、回路基板の有機樹脂部分が湾曲して、素子そのものに曲げ応力が発生し、内蔵される機能素子がシリコン、ガラスや、セラミックス等からなる場合には、素子そのものが損傷して歩留まりが低下する可能性がある点である。また、搭載に続く工程において、機能素子を覆いつくすように樹脂層を何層か積み重ねる際に、真空プレスや真空ラミネート法を使用した場合、素子搭載時と同様に荷重が素子にかかると先と同様の可能性がある。
第三の問題点として、特許文献９では予めチップの側面に後にビアとなる金属ポストを形成して、チップ搭載後に樹脂をチップ周辺及び金属ポスト周辺に供給し、後に研磨することでのチップ上の電極端子と金属ポストの頭だしを行っている。しかしこの場合、ガラスクロス等のＸＹ方向に広がる補強材を含有した樹脂を供給することは難しく、樹脂の選択可能性が減少する。また金属ポストは、めっきにより形成されたもので、側面が平坦であり、樹脂との密着が弱く、チップを基板に内蔵することによる、基板への曲げ等の応力に対する接着強度が低いことがある。
第四の問題点は、特許文献２〜７に記載のように、機能素子が内蔵された部分を覆う絶縁樹脂層を供給し、熱硬化させた場合には、表面形状が平坦ではなく、その後の配線形成や電子部品搭載等での作業性及び製品の歩留まりが低下する可能性があることである。
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、本発明の一視点において、応力に強い配線基板を提供することを課題とする。本発明の他の視点において、配線基板の形成及び機能素子の配線基板への接続を合わせて処理する方法を提供することを課題とする。
本発明の第１の視点において、本発明に係る配線基板は、１以上の導体配線層と１以上の絶縁樹脂層とを積層してなる配線基板であって、該絶縁樹脂層を貫通してなる１以上の金属ビアを含み、該絶縁樹脂層は、粒子状及び／又は繊維状の補強成分を含み、該金属ビアと該絶縁樹脂層との境界面において、該金属ビアは、該補強成分を内部に巻き込んだ強化構造であることを特徴とする。
補強成分としては、シリカフィラ、ガラス繊維、アラミド繊維、アラミカフィルム等の公知の補強材が挙げられ、これらのうちの１つ又は複数を組み合わせて用いることができる。
本発明の第２の視点において、本発明に係る配線基板は、１以上の導体配線層と１以上の絶縁樹脂層とを積層して構成され、該絶縁樹脂層を貫通してなる１以上の金属ビアを含み、該金属ビアと該絶縁樹脂層との境界面が、該金属ビアと該絶縁樹脂とがめっきシード層を介さずに直接相互にかみ合う凹凸状の境界断面構造を有することを特徴とする。
本発明の第３の視点において、本発明に係る電子デバイスは、上記の配線基板を使用して形成されていることを特徴とする。
本発明の第４の視点において、本発明に係る配線基板の製造方法は、１以上の導体配線層と１以上の絶縁樹脂層とを積層してなり、該絶縁樹脂層は、粒子状及び／又は繊維状の補強成分を含み、該絶縁樹脂層を貫通してなる１以上の金属ビアを含む配線基板の製造方法であって、該金属ビアと該絶縁樹脂層との境界面において、該金属ビアが該補強成分を内部に巻き込んだ強化構造を形成させることを特徴とする。
本発明の第５の視点において、本発明に係る配線基板の製造方法は、１以上の導体配線層と１以上の絶縁樹脂層とを積層してなり、該絶縁樹脂層を貫通してなる１以上の金属ビアを含む配線基板の製造方法であって、該金属ビアと該絶縁樹脂層との境界面に、該金属ビアと該絶縁樹脂とがめっきシード層を介さずに直接相互にかみ合う凹凸状の境界断面構造を形成させることを特徴とする。
本発明の第６の視点において、本発明に係る配線基板の製造方法は、支持板の上に、第１の導体配線層及び絶縁樹脂層を少なくとも各一層形成する工程と、該絶縁樹脂層にビアホールを形成し、該ビアホール内側面の該絶縁樹脂を粗化する工程と、該支持板を給電層として該ビアホール内部にめっきにより金属ビアを形成する工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の第７の視点において、本発明に係る配線基板の製造方法は、上記の配線基板をコア基板として、該コア基板の両面に絶縁樹脂層と導体配線層を交互に形成する工程と、各該導体配線層間を結線する金属ビアを形成する工程とを含むことを特徴とする。
本発明に係る機能素子内蔵可能な配線基板は、機能素子を内蔵することによって生じる応力や外部からの曲げ応力に対して高強度の、機能素子に直接接続されていない金属ビアを形成することが可能で、金属ビアと絶縁樹脂との間に剥離を生じず、信頼性の高い製品を得ることができる。また、本発明に係る配線基板の製造方法により、配線基板の形成及び機能素子の配線基板への接続を合わせて処理することができ、信頼性の高い配線基板を少ない工数で製造することができる。
本発明の第１の実施例であり、（ａ）第二種の金属ビアの断面模式図である。（ｂ）マッシュルーム形状の第二種の金属ビアの断面模式図である。 本発明の第２の実施例であり、（ａ）第一種のビアの断面模式図である。（ｂ）接着用絶縁層を含む第一種のビアの断面模式図である。 本発明の第３の実施例であり、（ａ）機能素子を含む配線基板の断面模式図である。（ｂ）機能素子の電極と導体配線層をすべて接続した配線基板である。（ｃ）機能素子の電極をテーパ上にした配線基板である。 本発明の実施例４に係る配線基板の断面模式図である。 本発明の実施例５に係る配線基板の断面模式図である。 ソルダーレジストを形成した、本発明の実施例６に係る配線基板の断面模式図である。 機能素子を実装した、本発明の実施例６に係る配線基板の断面模式図である。 ソルダーレジストを用いない場合の、本発明の実施例６に係る配線基板の断面模式図である。 はんだボールを図８とは反対側に設けた、本発明の実施例６に係る配線基板の断面模式図である。 本発明の実施例７に係る、抵抗体等を搭載した配線基板の断面模式図である。 本発明の実施例８に係る、中間層を有する配線基板の断面模式図である。 本発明の実施例９に係る、機能素子のための接着層を有しない配線基板の断面模式図である。 本発明の実施例１０に係る、２つの配線基板を積層した配線基板の断面模式図である。 本発明の実施例１０に係る、積層基板をさらに積層した配線基板の断面模式図である。 本発明の実施例１１に係る、導体配線層を積層した配線基板の断面模式図である。 本発明の実施例１１に係る、ボールグリッドを搭載した図１５に示す配線基板の断面模式図である。 本発明の製造方法の実施例１に係る、配線基板の製造方法を示す断面模式図である。 本発明の製造方法の実施例２に係る、配線基板の製造方法を示す断面模式図である。 本発明の製造方法の実施例３に係る、配線基板の製造方法を示す断面模式図である。 本発明の製造方法の実施例４に係る、配線基板の製造方法を示す断面模式図である。
１ 機能素子
２ 接着層
３ （第１の）導体配線層
４ （第２の）導体配線層
５ 電極端子（第一種のビア）
７ 第二種の金属ビア
８、９、１０、１１ 絶縁樹脂層
１２ 電子部品
１３ 無鉛はんだ
１４ 導体ビア
１５ 電極パッド
２１、２２ 絶縁樹脂層
２３、２４ 導体ビア
２５、２６、３３ 導体配線
３１ 機能素子
３２ 導体配線層
３４ 導体配線層
３５ 電極端子
３８ 絶縁樹脂層
４０ 接着層（絶縁樹脂層）
４１ 導体配線層
４２ 絶縁樹脂層
４５ はんだもしくは導電性ペーストによるビア
５１ ソルダーレジスト層
５２ ソルダーレジスト層の開口部
５３ はんだボール
５５ （めっき）シード層
６７ ビアホール
７１ 導体ビア
８１ ガラスクロス
８２ シリカフィラ
８３ 絶縁樹脂層
１０１ 支持板
１０２、１０３ 配線パターン（導体配線層）
１１１ 機能素子
１５１、１５２ 導体ビア
３０１、３０２ 機能素子内蔵配線基板
４０１ 抵抗体
４０２ 誘電体
４０３ インダクタ
４０４ 金属またはセラミックスによる中間層
４１０ 機能素子内蔵基板
４１１ 大型基板
５０１ テーパを持つ電極端子
５３１ はんだボール
５３２ アンダーフィル樹脂
配線基板は、前記絶縁樹脂層と前記金属ビアとの前記境界面が、０．１〜５μｍの範囲のプロファイル（凹凸高さ）で粗化されていることが好ましい。
前記絶縁樹脂層と前記金属ビアとの境界面に、金属からなるめっきシード層が形成されていないことが好ましい。
１以上の機能素子を前記絶縁樹脂層内に含むことができ、また内蔵された前記機能素子の回路面即ち活性面には１以上の電極端子が形成され、該機能素子の活性面に最も近傍に配置する第１の導体配線層と該機能素子の活性面とが、該電極端子を介して結線されていることが好ましい。
少なくとも１つの前記電極端子の、前記第１の導体配線層に接する部分の電極端子内径が、前記機能素子の活性面に接する部分の電極端子内径より大きいことが好ましい。
前記機能素子の活性面に形成された前記電極端子が、前記第１の導体配線層との結線部分境界面にめっきシード層を有し、該電極端子側面の前記樹脂層との境界面にはめっきシード層を有しないことが好ましい。
前記機能素子の活性面とは反対面側に位置する前記配線基板最表面の第２の導体配線層が、該第２の導体配線層の配線表面部を除いて前記絶縁樹脂に覆われていることが好ましい。
前記第１の導体配線層と前記第２の導体配線層が、前記機能素子から離れて位置する前記金属ビアを介して結線されていることが好ましい。「機能素子から離れて位置する金属ビア」とは、機能素子に直接接続されていないビアである。
前記金属ビアは、該金属ビアの側面に接する絶縁樹脂との境界面及び前記第２の導体配線層との境界面にはめっきシード層が存在せず、前記第１の導体配線層との境界面にはめっきシード層が存在することが好ましい。
前記金属ビアが前記第１の導体配線層と結線される箇所において、該金属ビアはその中央部が外周部よりも肉厚で上部が外側に張り出したかさ状部を持つマッシュルーム形状に形成され、かつ前記第２の導体配線層との境界面よりも該第１の導体配線層との境界面での内径のほうが大きなリベット状に形成されていることが好ましい。
前記配線基板の両面側に前記絶縁樹脂層と前記導体配線層が交互に配置され、各該導体配線間は前記金属ビアを介して結線されていることが好ましい。
前記樹脂層に、配線基板の機械的強度を増加させるための中間層を含むことができる。また、金属製又はセラミック製の支持板上に、前記絶縁樹脂層を基材として、前記導体配線層及び前記機能素子を積層搭載した構成とすることができる。
また、上記配線基板の金属ビアの製造方法として、前記絶縁樹脂層のビアホール内側面を粗化し、導体板を給電層とする電解めっき、無電解めっき、又は印刷による導電性ペーストの充填により形成されることができる。また、機能素子を少なくとも１つ搭載し、該機能素子の周囲に絶縁樹脂層を形成する工程を含むことができる。さらに、該機能素子の上に一層以上の第２の導体配線層を形成した後に、該支持板を取り除く工程を含むことができる。
また、上記配線基板の製造方法は、研磨もしくは研削により該金属ビア上部を平坦化するとともに、該機能素子の電極端子部分直上の前記絶縁樹脂を除去する工程をさらに含むことができる。
また、上記製造方法において、前記支持板が予め離型層を形成したものであり、製造工程中に該支持板が該離型層より取り除かれることが好ましい。
また、上記製造方法において、前記支持板が、銅、鉄、チタン、ニッケル、クロム、アルミニウム、パラジウム、コバルトのいずれかひとつ以上の金属元素を含むことが好ましい。
機能素子を内蔵した、本発明に係る配線基板の外形は、内蔵される機能素子より外形が大きいがために、機能素子の電極端子の配線ルールを基板表裏において拡大し、続く機能素子内蔵基板と電子デバイスとの接続において作業性、及び信頼性の優れた実装が可能になる。
機能素子としては、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、水晶等に配線形成した半導体またはＳＡＷフィルターまたは薄膜機能素子等や、コンデンサ、抵抗、インダクタなどのチップ部品、プリント基板、フレキシブル基板等に配線形成をしたものが好適に使用されるがそれらに限定されない。支持板としてはシリコン、ガラス、アルミナ、ガラスセラミックス、窒化チタン、窒化アルミ等のセラミクス、銅、ステンレス、鉄、ニッケル等の金属、厚いポリイミド、エポキシ等の有機樹脂が好適に用いられるがそれらに限定されない。
機能素子から離れた位置に形成される（即ち機能素子に直接接続されない）第二種のビアは、めっき法により金、銀、銅、ニッケル等の導体金属を使用形成する場合、レーザにより絶縁樹脂層にビア開口部を設けた後、デスミア処理によって、樹脂残渣を除去し、ビア内の絶縁樹脂表面も０．１〜５μｍのプロファイルで粗化する。このときプロファイルが０．１μｍ以下であれば、めっきによって形成されるビア金属との間で密着強度の上昇が見られない。また５μｍより大きいプロファイルでは、樹脂成分を破壊し、樹脂表面の強度が脆弱になってしまうため、めっき金属と絶縁樹脂の間にクラックが発生してしまう。また配線のライン幅とライン間の距離（ライン／スペース）が１５μｍ／１５μｍ以下の狭ピッチの配線の形成が困難となる。
本発明に係る金属ビアの製造方法としては、支持板を給電層としてビア開口部内を電解めっきすることで金属を充填させるフィルドビアなどが好適に使用されるがそれらに限定されない。ビアの開口方法は、ＵＶ−ＹＡＧ、ＣＯ２レーザ等が好適に使用されるが、それらに限定されない。また、絶縁樹脂層を感光性とすることで、露光現像によりビアを開口することができる。
機能素子の電極端子（即ち機能素子上に電極として直接形成されるビア、「第一種のビア」ともいう。）と機能素子から離れて（側面に）形成される第二種のビアを絶縁樹脂層から表面へ露出させる方法は、研削または研磨によって内部の第一種及び第二種のビアを同時に基板表面へ露出させることが可能である。
本発明において、表面に露出している導体配線部分の形成は、銅、ニッケル、金、銀、Ｓｎ−Ａｇはんだ等が用いられる。たとえば導体配線を銅メッキにより形成する場合、無電解めっき、スパッタリングでのシード層形成と電解めっき、又は印刷処理とリフロー等を施すことで、好適に形成することができるが、導体配線表面の材質はこれらに限定されない。本発明に係る配線基板に内蔵された機能素子側面に位置するビア金属に関しても、銅、ニッケル、金、銀、Ｓｎ−Ａｇが好適に使用できるがこれらに限定されない。めっきによりビア金属を形成可能であるが、印刷により導電性ペーストを印刷した後に、高温処理してビア内の金属を一体物とすることも可能である。
本発明における、機能素子に形成された電極端子（第一種のビア）は、銅、ニッケル、金、銀等からなる円柱状のポストと呼ばれるものや、Ｓｎ−Ａｇはんだ等のボール上のものや、Ａｕや銅等からなるスタッドバンプ等が好適に使用されるがそれらに限定されない。
また、本発明に係る機能素子内蔵可能な配線基板の最表面には、表面に露出させる導体配線部分を制限し、導体配線の酸化を防ぐ目的や、はんだを使用した実装時に導体配線間でショートが発生するのを防ぐため、必要な箇所のみ開口部を設けたソルダーレジスト層を好適に形成することが可能である。さらにその開口部に露出した導体配線に銅、ニッケル、金、銀、Ｓｎ−Ａｇはんだ等、無電解めっき、電解めっき、印刷処理等を施すことで、酸化防止や、はんだ濡れ性に優れた導体配線の形成が可能となる。
なお本発明に係る配線基板は、多層配線化のために、両面に絶縁層と導体配線層を交互に形成し導体配線間がビアを介して結線された状態とするビルドアップを施すことも可能である。そのような多層化された配線基板や、ダイシングにより個片化の後、別の回路基板、機能素子へ実装された電子部品や、機能素子を内蔵した配線基板を更に内蔵した基板も本発明の請求範囲内となる。
以下に本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
（実施例１）
図１（ａ）、（ｂ）に本発明の第１の実施例を示す。図１（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る配線基板内に配置された、第二種の金属ビア（即ち機能素子電極以外のビア）７の断面構造を示す。図１（ａ）では、電解めっきにより形成された銅による金属ビア７の上面が凹凸１０μｍ以下の平坦度で、且つ絶縁樹脂層８の上面とは高さ±５μｍ以下の誤差で同一平面にあり、（めっき）シード層５５を介して（第１の）導体配線層３と結線されている。シード層５５はＴｉを３０〜２００ｎｍの厚さ、Ｃｕを２００〜４００ｎｍの厚さの順で、スパッタ装置により順次形成した。また金属ビア７の下部には（第２の）導体配線層４が結線され、金属ビア７と導体配線層４との間にシード層は存在しない。異材との境界面を持たないため、金属ビア７と導体配線層４の接続部分は優れた信頼性を維持していることを、温度サイクル試験や高温高湿度試験、曲げ試験により確認した。
金属ビア７の側面で絶縁樹脂層８と接する界面は、０．１〜５μｍのプロファイル（高低差、凹凸）にて樹脂界面が粗化されており、樹脂表面に形成された微細な凹凸部分にビア金属が入り込んだ状態となっており、優れた密着強度を実現することができる。これだけでも十分強度を高くすることができるが、図１に示すように補強材を含む絶縁樹脂を用いる場合には、さらに、絶縁樹脂に含まれる無機補強材、例えばガラスクロス８１やシリカフィラ８２を巻き込んで金属ビア７が形成されているため、さらに金属ビア７と密接に接合されて、優れた密着強度を維持することが可能となり、３次元方向に対しても変形に強い、優れた信頼性の配線基板を得ることが可能となった。
図１（ｂ）は、金属ビア７の上面中心が１０μｍ以上金属ビア７の上面端部より肉厚となるマッシュルーム状に形成されており、また、絶縁樹脂層８の開口部よりもマッシュルーム形状のかさの部分０．１〜１０μｍ程度が大きい形状となっている。そのマッシュルーム状構造の上にめっきシード層５５を介して導体配線層３が形成されている。このマッシュルーム形状のかさの部分が、絶縁樹脂層８に形成された金属ビア７をリベットの機能を果たすため、ｚ軸方向への曲げに対して、優れた信頼性を得ることが出来ることを−５５℃〜１２５℃の熱サイクル試験により確認した。図１（ａ）と同様に、金属ビア７の下部には導体配線層４が結線され、金属ビア７と導体配線層４との間にシード層は存在しない。なお、金属ビア７の側面で絶縁樹脂層８と接する界面の性状については、図１（ａ）で説明したものと同様である。
第二種の金属ビアをマッシュルーム状とした場合であっても、マッシュルーム形状は突出した形となるが、そのほかの機能素子内蔵基板表面は、平坦となる。その場合には、Ｚ軸方向の曲げに対する信頼性を高めることが出来て、マッシュルーム形状の高さを、上に供給する絶縁樹脂層の高さ以下とすることで、高密度な多層配線をビルドアップで形成可能となる。
図１に示すように、金属ビア７と絶縁樹脂層８との境界面にはめっきシード層がない。従って従来技術のようにめっきシード層を設ける場合に生じやすいボイドが発生しないため、構造欠陥の少ない信頼性の高い構造とすることができる。この構造は、後述の製造方法で好適に製造することができる。
（実施例２）
図２（ａ）、（ｂ）に第２の実施例を示す。図２（ａ）は、絶縁樹脂層８に内蔵された機能素子１の電極パッド１５の上に形成された電極端子５と導体配線層３とが、（めっき）シード層５５を介して結線された、本発明に係る配線基板の構造断面図を示す。絶縁樹脂層８としては、味の素ファインテクノ（株）製、「ＡＢＦ−ＧＸ」や日立化成工業（株）製「ＧＥＡ−６７９ＦＧ」等の市販されているプリプレグを使用した。また、硬化前が液状の日立化成工業（株）製「ＰＩＭＥＬ」、新日鐵化学株式会社製「Ｖ−２５９ＰＡ」（商品名）、住友ベークライト株式会社製「スミレジン ＣＲＣ−８３００」（商品名）を使用しての形成も可能であった。
電極端子５は、銅めっきにより高さ５μｍ〜５０μｍで形成した。めっきシード層５５は導体配線層３の底部と絶縁樹脂層８上部の間に位置し、その同一表面上で電極端子５と導体配線層３の間にもめっきシード層５５が存在する。シード層５５としては、絶縁樹脂層８側から導体配線層３底部の間にＴｉを３０〜２００ｎｍの厚さ、Ｃｕを２００〜４００ｎｍの厚さの順で、スパッタ装置により順次形成した。ここで、シード層５５は同様にＣｒ層とＣｕ層の組み合わせやＰｄ層とＣｕ層、Ｔｉ層とＣｕ層の組み合わせで順次スパッタ処理により形成することも可能であった。またシード層５５は、無電解Ｃｕめっきを使用しても形成可能であり、その場合、置換めっきを行うために、若干量のＰｄやＳｎが含まれる。
なお、シード層５５に接する絶縁樹脂層８の上面と、電極端子５の上面は高さ±５μｍ以下の誤差で同一平面にあるようにする。このような構造にすることで、電極端子５と導体配線層３は変位点が少ない平面における接続構造となり、高い製品信頼性を得ることが可能となる。また、導体配線層３の形成工程では、電極端子５の露出部と絶縁樹脂層８の表層とが同一平面上にある状態で配線形成することによって、めっきレジストパターンの露光現像が容易となり、導体配線層３と電極端子５は、位置精度の優れた結線が可能となる。
シード層５５を形成する前処理としては、通常ＫＭｎＯ４、ＮａＭｎＯ４等を使用したデスミア処理により、絶縁樹脂層８、及び露出している電極端子５の表面を粗化するため、通常１０μｍ以下程度の表面粗さを持つことになるが、この粗化処理を行うことで、絶縁樹脂層８とシード層５５、導体配線層３の間の密着強度を強めることが可能となり、製品の信頼性を高めることが可能となる。
導体配線層３は、Ｃｕを５〜２５μｍの厚みで形成した。また不活性な金属が必要な場合としては、Ａｕを使用した。さらに、Ｃｕで配線形成した場合、そのままでも使用できるが、酸化防止のために表面をＮｉとＡｕの無電解めっき処理を行った。表面実装に応じて、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだを導体配線層３の表面にペースト印刷と、リフロー処理で供給した。導体配線層３を形成後は、配線パターン以外の余分なシード層５５を、薬剤による化学エッチングや、ＩＢＥ（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により機械的にエッチングすることで、導体配線層３を回路として使用した。
図２（ｂ）は、図２（ａ）の絶縁樹脂層８とシード層５５の密着強度をさらに高めるため、絶縁樹脂層８上にシード層との密着強度の強い絶縁樹脂層８３を形成した構造を示している。絶縁樹脂層８３を使用する場合、電極端子５の研削により一度露出した部分の開口を保つため、絶縁樹脂層８３は、ＣＯ２やＵＶ−ＹＡＧレーザでの加工性に優れたものか感光性タイプの樹脂であることが望ましい。
絶縁樹脂層８３上には図２（ａ）の場合と同様にＣｒとＣｕ、またはＴｉとＣｕを順次スパッタリングすることによってシード層５５を形成した。この絶縁樹脂層８３の開口径は、電極端子５の直径よりも小さくすることで、通常の電極端子５の端子間に引ける配線本数を、増やすことが可能となり、基板全体の体積の収縮が可能となった。
（実施例３）
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に本発明に係る配線基板の第３の実施例を示す。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、基材としての絶縁樹脂層８に機能素子１を内蔵する、本発明に係る配線基板の断面構造図を示している。ＧａＡｓ、シリコンを基材とした機能素子１の上下に１層ずつ１〜２０μｍの厚みで銅メッキによる第１の導体配線層３と第２の導体配線層４が形成されている。機能素子１の銅からなる電極端子５と導体配線層３の間は、図２（ａ）または（ｂ）に示すように結線されている。金属ビア７と導体配線層３の間は、図１（ａ）、（ｂ）の様に結線され、金属ビア７と絶縁樹脂層８の側面も図１（ａ）、（ｂ）のように密着されている。基板１の電極端子面とは反対側の第２の導体配線層４の高さは、絶縁樹脂層８表面より０〜２０μｍ埋没して（即ち表面高さが絶縁樹脂層８の表面よりも低くなって）おり、導体配線層４側面は絶縁樹脂層８に覆われており、導体配線層４の外表面は絶縁樹脂層８に覆われていない。
図３（ａ）の場合には、電極端子５の一部のみが、導体配線層３に結線されている例を示し、この場合には、内蔵された機能素子１に、他の機能素子を電極端子５を介して直接接続することが可能となった。特に、他のデバイスが機能素子１の電極端子５と同じピッチの電極端子を有するチップの場合には、フリップチップ接続により、Ｓｎ−Ａｇの鉛フリーはんだを介して、機能素子１と活性面を向かい合わせて他のデバイスと接続することが可能となり、信頼性が高いと同時に、５ＧＨｚ以上の速い伝送スピードでの２つの機能素子間の信号伝達が可能となった。
図３（ｂ）の場合には、電極端子５をすべて導体配線層３に結線しており、この場合には、導体配線層３での配線回路にて並び替えて、拡大、縮小された配線ピッチでの他の機能素子との接続が可能となる。本技術においては、５０μｍピッチの電極端子５を持つ機能素子１を導体配線層３でピッチ拡大することで、１００μｍピッチの電極パッドを形成し、他の１００μｍピッチの電極端子を持つデバイスと接続することで、高い信頼性と、５ＧＨｚ以上での２つの機能素子間の高速伝送を可能とした。
図３（ｃ）の場合には、機能素子１の電極端子５０１にテーパが存在し、本テーパは、機能素子１の側面に位置する第二種の金属ビア７と同じ方向となっている。電極端子５０１にテーパが存在することによって、導体配線層３と機能素子１の間の絶縁樹脂層８内に電極端子５０１は楔を打つように形成されているため、樹脂の熱膨張によっても、電極端子５０１と絶縁樹脂層８の間で剥離が起こらず製品の信頼性を高めることが可能となった。また図１と同様に、電極端子５０１の側面も０．１〜５μｍのプロファイルでの微細な凹凸を形成することで、電極端子５０１の金属と絶縁樹脂層８の間の密着強度を高めることが可能となり、さらに信頼性を高めることが可能となる。
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）ともに、機能素子１の電極端子５、５０１とは反対側の面は、ダイアタッチメントフィルムと呼ばれる、半硬化樹脂なる接着層２によって機能素子１と導体配線層４とが接続されている。このことにより、機能素子１が発熱する場合には、導体配線層４を通して熱を外に逃がすことが出来て、製品の信頼性向上を得ることができる。
また、導体配線層４が、直上に機能素子が搭載される部分について、機能素子１の外形が８ｍｍ×８ｍｍの場合には、電極端子５と反対面の外形に近い配線パターン、もしくは機能素子１の外形より大きな面積のパターン８．５ｍｍ×８．５ｍｍを形成しておくことで、より効率の高い放熱効果を得ることが出来ることを確認し、同時に基板外側からの衝撃から機能素子１を保護する役割も果たし、信頼性の高い、回路基板構造を形成することが可能となった。機能素子１を保護する効果は機能素子の厚みが２００μｍ以下の場合に大きく、基板曲げによる応力で機能素子１に局所的な応力が掛かることを抑制し、機能素子１の割れ等による破壊から防ぐことが出来ることを確認した。
このように機能素子の放熱を促すため、機能素子内蔵基板の放熱用の配線パターンを設け、かつ放熱パターンは、基板の配線材料と機能素子の間に熱膨張係数の差により発生する応力を緩和するよう自在に設計可能であるため、製品の高信頼化が可能となる。
さらには、導体配線層４が、パターンを形成しているが故に、通常の放熱板などの大面積の金属一体物を機能素子チップ裏面に貼り付けたパッケージより、適所に絶縁樹脂層８が露出する部分を設けているため、機能素子と導体配線層４の間に材質の熱膨張係数差により発生する応力を緩和しやすく、本発明により形成された機能素子内蔵基板は半導体パッケージとして用いた場合に、信頼性が高く超寿命な製品とすることが可能であることを確認した。
導体配線層３、４に関しては、メッキ法、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を使用することが好適に考えられるが、それらに限定されない。
絶縁樹脂層８については、エポキシ、ポリイミド、液晶ポリマー等をベースとしたものが好適に使用されるが、それらに限定されない。また、絶縁樹脂層８の内部に高強度化や、高速伝送性向上を目的として、アラミド不職布、アラミドフィルム、ガラスクロス、シリカフィルムを含有材として好適に使用可能であるが、絶縁樹脂への含有材料はそれらに限定されない。またこれら絶縁樹脂層８は、金属ビア７との境界面において相互にからみあうことが可能で、基板曲げ等の応力に対して優れた信頼性を発揮することが出来る。本実施例においては、絶縁樹脂層８は、エポキシ基材で内部にガラスクロスを含有したもの、及びアラミド不織布を含有したもの、及びアラミドフィルムを使用したものを用いた。またポリイミドも使用できることを確認した。
ダイアタッチメントフィルムとしては、リンテック（株）社製「ＬＥ−４０００」（商品名）、「ＬＥ−５０００」（商品名）、日立化成工業（株）社製「ＤＦ４０２」（商品名）いずれも使用可能であることを確認した。機能素子１の直上に設けられた、導体配線層３に直接電子部品を実装することで、これらの電子部品と機能素子１の電極端子５の間の距離を短くし、優れた高速電気特性を得ることが可能となった。
機能素子１の直上に設けられた、導体配線層３に直接電子部品を実装することで、これらの電子部品と機能素子１の電極端子５の間の距離を短くし、優れた高速電気特性を得ることが可能となる。絶縁樹脂層８は一種類の樹脂で機能素子内蔵基板の基材として使用することも可能であるが、本発明では、樹脂の層数、種類を制限しないために、樹脂層を積層して絶縁樹脂層８とすることも出来る。積層による樹脂層を分けることで、基板表面に近い樹脂層は、外部からの曲げ応力や、クラックの抑制に強いやわらかい樹脂とし、機能素子１に近い絶縁樹脂は、熱膨張係数を機能素子１に近づけることで、樹脂と機能素子間に発生するクラックを抑制し、信頼性を高めることが可能となる。
（実施例４）
図４に本発明の第４の実施例を示す。各層の厚みを１０〜５００μｍとした有機絶縁樹脂層８、１０、１１を基材として、機能素子が内蔵された回路基板構造を示している。シリコン、ガラス、ポリイミドを基材として、蒸着薄膜による抵抗、キャパシタ、インダクタ回路を形成した機能素子１の上下に１層ずつ銅による導体配線層３と導体配線層４が形成されている。最上面が銅からなる機能素子１の電極端子５と導体配線層３の間は図２（ａ）または（ｂ）に示すようにシード層５５を介して結線されている。また、金属ビア７と導体配線層３の間が、図１の（ａ）、（ｂ）の様に結線され、金属ビア７と絶縁樹脂層８の側面も図１（ａ）、（ｂ）のように密着されている。機能素子１の電極端子５が配列している側と反対面は、エポキシ基材の接着層２を介して、導体配線層４の直上に設けられた絶縁樹脂層１０に接着されている。導体配線層４は、外部表面を除いて全体が絶縁樹脂層１０に覆われており、絶縁樹脂層１０の表面より内側に配線が形成されている。
上下の導体配線層３と４は、ビア内部にめっき銅やＳｎ−Ａｇ系粉末を含む導電性ペーストにより充填した金属ビア７を介して結線されている。本発明では、絶縁樹脂の層数、種類を制限する必要はなく、絶縁樹脂層８、絶縁樹脂層１０、絶縁樹脂層１１の三層を使用している。このように絶縁樹脂層を分けることで、基板表面に近い絶縁樹脂層１０、１１は、ポリイミド系樹脂や、エポキシ系樹脂として、外部からの曲げ応力や、クラックの抑制に強いやわらかい樹脂とし、機能素子１に近い絶縁樹脂層８は、ガラスクロスや、ガラスフィラ、アラミド不織布、アラミドフィルムを含有した有機樹脂とし、熱膨張係数を機能素子１に近づけることで、樹脂と機能素子間に発生するクラックを抑制し、信頼性を高めることが可能となった。
また、絶縁樹脂層を分けることにより、耐熱温度の高い樹脂と低い樹脂、コストの高い樹脂と低い樹脂の組み合わせで使用することが可能となり、製品信頼性の向上と同時に、低コスト化を実現することが可能となる。有機絶縁樹脂層８、１０、１１の厚みは、内蔵する機能素子の厚みに応じて変化させることが可能である。絶縁樹脂層９のように機能素子の電極端子外周に予め絶縁層が設けられている場合には、絶縁樹脂層９と密着の良い樹脂が絶縁樹脂層１１として選択可能となる。樹脂層の組み合わせ数に関しては、三層に限定されず、製造工程の中で樹脂層を多層に積み重ねることが可能である。
また本構造が、図３（ｂ）の構造と異なる効果を得られるのは、絶縁樹脂層１０を接着層２と導体配線層４の間に存在させることで、動作時の発熱量の低い機能素子１を内蔵する場合に、機能素子１の直上と直下の基板表面に、導体配線層３、導体配線層４の二つの導体配線パターンを形成できるということである。これらの本発明による機能素子内蔵基板の表面に露出した導体配線パターン上に電子部品の表面実装や、半導体フリップチップ接続等が可能となり、実装に基板面積を有効活用可能で、基板面積を小さくすることが出来て、製品の小型化に貢献できる。
（実施例５）
図５には、本発明による第５の実施例であり、有機絶縁樹脂層８を基材とする機能素子１が内蔵された回路基板構造を示している。機能素子１の上に１層、厚み１０μｍの銅による導体配線層３が形成され、機能素子１の下に２層、厚み１０μｍの銅による導体配線層４１と厚み１０μｍの銅による導体配線層４が形成されている。シリコン基材による機能素子１の電極端子５と導体配線層３の間はシード層５５を介して結線されている。機能素子１の電極端子５が配列している側と反対面は、接着層２を介して導体配線層４の直上に設けられた導体配線層４１に接着されている。導体配線層３と導体配線層４１の間が機能素子１の側面に位置する銅による金属ビア７を介して結線され、導体配線層４１と導体配線層４の間が銅による導体ビア７１を介して結線されている。さらに、導体配線層４の高さは、絶縁樹脂層８よりも低くなっており、導体配線層４の側面は絶縁樹脂層８に接しているが、導体配線層４表面は絶縁樹脂層８で覆われていない。
本発明においては、機能素子１の上下面に位置する導体配線層数を自由に設定することが可能となる。導体配線層４１を導体配線層４の直上に設けることで、グランド等の設計自由度増大による良好な電気特性を得ることが可能となった。銅配線を多面積で使用することで良好な放熱性を得ることが可能となった。さらに、銅による導体配線層４の機能素子直下部分に回路パターンが有る場合に、導体配線層４１の機能素子搭載位置を機能素子外形より大きく平坦なパターンを形成することで、良好な機能素子チップ搭載性が得られた。
（実施例６）
図６、７、８、９は、本発明による第６の実施例を示す。図６は、有機絶縁樹脂層８、１０、１１を基材として機能素子１を内蔵した基板の表裏にソルダーレジスト層５１を形成した構造を示している。機能素子１の上下に１層ずつ導体配線層３と導体配線層４が形成され、機能素子の電極端子５と導体配線層３の間が図２（ａ）または（ｂ）に示すようにシード層５５を介して結線されている。金属ビア７と導体配線層３の間は、図１（ａ）、（ｂ）の様に結線され、金属ビア７と絶縁樹脂層８の境界面も図１（ａ）、（ｂ）のように密着されている。上下の導体配線層３と４の間は、ビア内部に金属や導電性ペーストにより充填した金属ビア７を介して結線されている。機能素子１の電極端子５が配列している側と反対面は、導体配線層４の直上に設けられた絶縁樹脂層１０に接着されている。また、導体配線層４の高さが、絶縁樹脂層１０表面より低くなっており、導体配線層４に位置する各々導体配線層側面は絶縁樹脂層１０に覆われているが、導体配線層４表面は絶縁樹脂層１０に覆われていない。
ソルダーレジストは、液状のソルダーレジストを使う場合には印刷法、又はスピンコート法により供給され、ドライフィルムのソルダーレジストを使用する場合にはラミネート法によって供給され、その後、露光現像処理、本硬化を行うことで、厚み２〜５０μｍで必要な開口部５２を設けたソルダーレジストを形成した。この開口部５２には、図７に示すようにはんだボール５３を搭載した後にＢａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ（ＢＧＡ）パッケージとして使用可能であった。
導体配線層４の基板表面は、図３（ｂ）に示したように、すでに絶縁樹脂層１０の表面と同じもしくは窪んだ位置に導体配線面が配置されるため、ソルダーレジスト層５１を必要とせず図８に示すように直接はんだボール５３を形成することも可能であり、ソルダーレジスト層を形成しない分、コストの低減につながり、且つ、ソルダーレジストと絶縁樹脂層１０の間でのクラックの発生を抑制することが可能となる。しかし図７のように、導体配線層３の存在する面においては、電子部品１２を表面実装時のリフローで無鉛はんだ１３や、第二のＬＳＩ、無線素子等の機能素子１１１のはんだボール５３１等が溶融することによる導体配線間ショートを防ぐために電極端子部分のみを開口させたソルダーレジスト層５１を設けることが望ましいため、基板が薄く、基板の反りを防ぐ場合には、基板表裏構造の対称性を保つため導体配線層４の表面側にもソルダーレジスト層５１を設けるのが好ましい。
更に図９に示すように、はんだボール５３が形成された面が図８と反対に機能素子１の電極端子５側の面であっても構わない。この場合には、内蔵された機能素子１の電極端子５と、このパッケージがはんだボール５３を介して結線されるマザーボード等の回路基板との間の配線長さを短くすることが可能で、高速電気特性に優れた製品を得ることが可能となる。図６、７、８、９の構造の場合には、図３（ｂ）の場合に絶縁樹脂層８の一種類の樹脂が機能素子内蔵基板の基材として使用されているのに対して、本発明では、樹脂の層数、種類を制限しないために、樹脂層８、樹脂層１０、樹脂層１１の三層使用している。
このように樹脂層を分けることで、基板表面に近い樹脂層１０、１１は、外部からの曲げ応力や、クラックの抑制に強いやわらかい熱膨張係数約６０ｐｐｍ／Ｋの樹脂とし、機能素子１に近い絶縁樹脂層８は、熱膨張係数を機能素子１に近づけるためシリカフィラとガラスクロスを含有した約３０ｐｐｍ／Ｋの樹脂を使用し、樹脂と機能素子間に発生するクラックを抑制し、温度サイクル試験や曲げ試験での信頼性を高めることが可能となった。
また、樹脂層を分けることにより、耐熱温度が２００℃以上と高いポリイミド系の樹脂と耐熱温度が１８０℃以下と低いエポキシ系の樹脂、コストの高い樹脂と低い樹脂の組み合わせで使用することが可能となり、製品信頼性の向上と同時に、低コスト化を実現することが可能となった。有機樹脂層８、１０、１１の厚みは、内蔵する機能素子の厚みに応じて変化させることが可能である。樹脂層の組み合わせに関しては、三層に限定されない。
図６に示すように絶縁樹脂層１０を機能素子１の裏面を固定する際の接着剤としても用いることが出来る。絶縁樹脂層１０をラミネート法によって供給した後、仮硬化させることで、形状を保ち、その上に機能素子１を搭載することにより実現できた。
また図６、７、８、９の構造の場合には、図３（ｂ）の構造と異なる効果を得られるのは、絶縁樹脂層１０を接着層２と導体配線層４の間に存在させることで、動作時の発熱量の低い機能素子１を使用する場合に、機能素子１の直上と直下の基板表裏に、導体配線パターンを形成できるということである。さらにこれらの配線間は、金属ビア７を介して接続されているため、これらの回路基板を縦に積層することが可能となり、高密度な実装体を形成可能である。
また全てのビアは機能素子１の電極端子５に対して上方からレーザ加工をしているため、ビアのテーパ（ビア底部と上部の内径の大小関係）は同一の方向を向いており、導体配線層４のある基板面に対して、内径が小さく、反対面の導体配線層３のある基板面に対して内径が大きくなるよう設置されている。このとき金属ビア７の底部は、レーザでの加熱によりビア外周樹脂形状が一部１０μｍ程度内径が膨れた状態になることがある。テーパが同一方向であることは、ビア内部を金属めっきする工程において、めっき部分の観察が容易で、良好なめっき状態と不良箇所の判別がつきやすく、製品の品質を高めることが可能となる。
金属ビア７については、金属ビア７上部の内径に対する高さの比が、１：１より大きくなる場合、無鉛半田ペーストや、導電性ペーストを印刷法により充填させ、熱処理を加えることで、ビア内部の金属粒子間を一体化させることも可能であった。これらの基板両面に設けられた導体配線パターン上に電子部品の表面実装や、半導体フリップチップ接続等が可能となり、実装に基板面積を有効活用可能で、基板面積を小さくすることが出来て、製品の小型化に貢献できた。
（実施例７）
図１０には、本発明による第７の実施例を示す。図１０は、有機樹脂層８、１０、１１を基材として機能素子１が内蔵された配線基板構造を示している。ＧａＡｓ基材による厚み２０μｍの機能素子１の上下に、１層ずつ導体配線層３と導体配線層４が形成されている。機能素子１の電極端子５と導体配線層３の間は、Ｔｉ及びＣｕを順次スパッタリングすることによって形成されたシード層５５を介して結線されている。金属ビア７と導体配線層３の間は、図１（ａ）、（ｂ）の様に結線され、金属ビア７と絶縁樹脂層８の境界面も図１（ａ）、（ｂ）のように結線されている。上下の導体配線層３と４の間は、ビア内部に金属や導電性ペーストを充填した金属ビア７を介して結線されている。機能素子１は、電極端子５が配列している側と反対面で導体配線層４に接着層２を介して接着されている。導体配線層４の高さは、絶縁樹脂層８表面より約５μｍ低くなっており、導体配線層４側面は絶縁樹脂層８に覆われているが、導体配線層４表面は絶縁樹脂層８に覆われていない。また、導体配線層３よりも一層上にさらに導体配線層３２を配置し、導体配線層３との間は導体ビア１５１を介して接続されている。
図１０では、本機能素子内蔵基板の導体配線層３及び導体配線層３よりも一層上に位置する導体配線層３２の一部には、チタン窒化物やチタン酸化物にて抵抗体４０１を形成し、また、タンタル酸化物や、ストロンチウム・チタン酸化物での誘電体４０２を形成し、また、スパイラル形状または、ミアンダー形状によるインダクタ４０３を含む配線基板構造を示している。
実施例７にかかわらず、本機能素子内蔵基板の導体配線層３及び導体配線層３よりも一層上に位置する導体配線層３２の一部には、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃ、Ｍｎ、Ｉｒ、Ｔｉ、Ｎ、Ｏの何れか一つ以上の元素を含む抵抗体が存在し、また、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｔａ、Ｓｉ、Ａｕ、Ｎ、Ｏのいずれか一つ以上の元素を含む誘電体が存在し、また、スパイラル形状または、ミアンダー形状によるインダクタを含む機能素子１が内蔵されることができる。
ここで本発明では、導体配線層３２より機能素子１の電極端子５へと結線している導体ビア１５２の底部には、シード層５５と異なるシード層が設けてあっても構わない。また、これらの抵抗体、誘電体、インダクタが機能素子１の電極端子５とは反対面に形成されても構わない。本発明においては、上記の抵抗体、誘電体、インダクタのうち、いずれか一つ以上含むことにより、基板に内蔵もしくは基板に表面実装により搭載する受動素子の体積を減らすことが可能で、且つ優れた電気特性を得ることが出来る。さらに、ＬＳＩ上に形成することでＱ値が小さくなるために困難なインダクタの形成も本発明による機能素子内蔵基板では容易に形成できるため、小さな体積での高機能化を得ることが可能となる。
図１０に示す本発明に係る機能素子内蔵基板には、ソルダーレジスト層を形成して使用することも可能であり、またコア基板として機能素子が内蔵された層の両面に複数の導体配線層と絶縁樹脂層を設けることも可能となり、高機能な多層配線基板とすることも出来る。
（実施例８）
図１１には、本発明による第８の実施例を示す。図１１は、有機絶縁樹脂層８を基材として、機能素子１の側面に金属またはセラミックスによる中間層４０４を設けた機能素子内蔵配線基板構造を示している。機能素子１の上下に１層ずつ導体配線層３と導体配線層４が形成されている。機能素子の電極端子５と導体配線層３の間は、図２（ａ）または（ｂ）に示すようにシード層５５を介して結線されている。金属ビア７と導体配線層３の間は、図１（ａ）、（ｂ）の様に結線され、金属ビア７と絶縁樹脂層８の側面も図１（ａ）、（ｂ）のように密着されている。機能素子１は、電極端子５が配列している側と反対面で導体配線層４に接着層２を介して接着されている。また導体配線層４の高さが、全て絶縁樹脂層８の表面と同じ、もしくは低くなっており、導体配線層４側面は絶縁樹脂層８に覆われているが、導体配線層４表面は絶縁樹脂層８に覆われていない。
ここで、中間層４０４は、基板に強度を与えるためのもので、製品の信頼性を高めることが出来る。ここでは、内蔵する機能素子１の厚みに応じて、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４やコバール合金系を使用した。この中間層へ、導体配線層３、４よりＣｕめっきビアを介して結線する（図示せず）ことで、グランド層として用いることができ、優れた電気特性を得ることが出来た。さらに機能素子１の発熱量が大きい場合には、中間層を金属とすることで優れた放熱特性のある機能素子内蔵基板とすることが可能となる。また、中間層４０４をＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等からなるセラミックス基板で形成した場合には、そのセラミックス基板内部に複数の導体配線層を形成しておくことで、更に多層の機能素子内蔵基板を得ることが可能であった。
機能素子１の電極端子５と導体配線層３の間が図２（ａ）または（ｂ）の第２の実施例に示すように結線することにより、さらに配線間の結線位置精度、及び構造としての製品信頼性を高めることが可能となる。図１１に示す機能素子内蔵基板には、ソルダーレジスト層を形成して使用することも可能であり、またコア基板として、サブトラクティブ工法により機能素子が内蔵された層の両面に複数の導体配線層と絶縁樹脂層を低コストで設けることも可能となり、高機能な多層配線基板とすることができた。
（実施例９）
図１２は、本発明に係る第９の実施例であり、有機（絶縁）樹脂層８、１０、１１を基材とする機能素子内蔵配線基板構造を示している。機能素子１の上下に１層ずつ導体配線層３と導体配線層４が形成されている。機能素子の電極端子５と導体配線層３の間は図２（ａ）または（ｂ）に示すようにシード層５５を介して結線されている。金属ビア７と導体配線層３の間は、図１（ａ）、（ｂ）の様に結線され、金属ビア７と絶縁樹脂層８の側面も図１（ａ）、（ｂ）のように密着されている。上下の導体配線層３と４の間は、ビア内部に金属めっきや導電性ペーストを充填した金属ビア７を介して結線されている。機能素子１の電極端子５が配列している側と反対面は、導体配線層４の直上に設けられた絶縁樹脂層１０に直接接着されている。また導体配線層４の高さは、全て絶縁樹脂層１０表面と同じ、もしくは低くなっており、導体配線層４側面は絶縁樹脂層１０に覆われているが、導体配線層４表面は絶縁樹脂層１０に覆われていない。
図１２の構造の場合には、図３（ｂ）の場合に接着層２を介して、絶縁樹脂層１０に機能素子１が接着されていたのに対し、接着層２を介さずに機能素子１を絶縁樹脂層１０に接着している。絶縁樹脂層１０自体が樹脂であるがために、硬化前の半硬化の状態で、機能素子１の電極端子５と反対面を直接絶縁樹脂層１０に熱を加えながら、加圧搭載することで、絶縁樹脂層１０は熱により流動性を増して、機能素子１と密着することが可能となる。このことにより、約２〜４０μｍの厚みを持つ接着層２が必要なくなり、内蔵基板の薄化を実現できる。また、絶縁樹脂層１０を機能素子１と導体配線層４の間に存在させることで、動作時の発熱量の低い機能素子１を内蔵する場合に、機能素子１の直上と直下の基板表裏に、導体配線パターンを形成できる。
これらの導体配線パターン上に電子部品の表面実装や、半導体フリップチップ接続等が可能となり、実装に基板面積を有効活用可能で、基板面積を小さくすることが出来て、製品の小型化に貢献できる。また全てのビアのテーパは同一の方向を向いており、導体配線層４のある基板面に対して、内径が小さく、反対面に対して内径が大きくなるよう設置されている。
さらに、図１２では、機能素子１の片側にある活性面に電極端子５が設けられているが、機能素子と導体配線層３の電極ピッチを調整している。予め、銅ポストと呼ばれる円柱状の銅や、一層以上の導体配線層を絶縁樹脂層９の内部に形成したものが好適に使用されるが、形状や材質に限定されるものでは無い。また、これらの電極端子は、表面に露出している場合には、素子搭載時のアライメントマークが明瞭に見えるため、搭載精度を高める効果があるが、電極端子が絶縁樹脂層９の中に埋没している場合には、表面保護の効果があり、機能素子搭載時の作業性が良くなる効果がある。
ここで絶縁樹脂層９は、日立化成工業社製「ＰＩＭＥＬ」、ＤＯＷ社製「ＢＣＢ」、などを使用したが、限定されるものではない。また、本発明による回路基板構造では、樹脂内部に機能素子を内蔵する場合、コスト低減のために絶縁樹脂層９を機能素子上に形成せずに使用することも可能である。
（実施例１０）
図１３、１４に本発明の第１０の実施例を示す。図１３は、機能素子１、３１をおのおの内蔵した配線基板を、接着層４０による絶縁性接続及び導電性ペーストを充填したビア４５による導電性接続により、機能素子を縦に積層した、複数個の機能素子を内蔵した配線基板断面図である。
ここで、接着層４０は、エポキシ、ポリイミド、液晶ポリマー等をベースとしたものが好適に使用されるが、それらに限定されない。また、接着層４０の内部に高強度化や、高速伝送性向上を目的として、アラミド不職布、アラミドフィルム、ガラスクロス、シリカフィルムを含有材として好適に使用可能であるが、絶縁樹脂層への含有材料はそれらに限定されない。本実施例においては、接着層４０は、通常のプリプレグ材と呼ばれるエポキシ樹脂にガラスクロスを含有したものや、エポキシ樹脂にアラミド不織布を含有したもので、厚みが２０〜８０μｍのものを使用した。また、ここで使用する導電性ペーストは、Ｓｎ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ等の元素から成る粉末を含み、組成は、製造プロセスの温度に応じて決定した。また、粉末粒径もビア４５の内径が１００μｍ以下である場合に、１０μｍ以下とした。
機能素子１、３１のように、内蔵されている機能素子の電極端子面が互いに向き合うように設置されている場合、機能素子間の最短距離での電気的接続を得ることが可能となり、高速電気特性に優れた機能素子内蔵回路基板とすることが出来る。
また、図１３の構造では基板両面において、本発明による製造方法によって高さ位置が均一な導体配線表面が露出するため、この回路基板は半導体のフリップチップ接続などに使用する場合に、ＬＳＩと回路基板導体配線間の距離を常に一定とすることが可能で、信頼性の高い接続が可能となる。
また、基板両面に位置する導体配線層４、３４は、これらの配線層を取り囲む絶縁樹脂層４２、１０より窪んだ位置で表面を露出しており、後に表面にはんだ金属等でＢＧＡボールや他のデバイスを接合する際にソルダーレジスト層を形成する必要がなく、低コストな製品形成が可能となる。
更に本実施例では、図１３のように本発明に係る機能素子内蔵基板同士を接続しているが、機能素子内蔵基板と別の多層配線基板を接着層４０による絶縁性接続及び導電性ペーストによるビア４５による導電性接続により接続することによっても本発明に係る機能素子内蔵基板を形成することが可能である。
また、これらの貼り合せにより接続される機能素子内蔵基板を含む二つの基板の外形の寸法は異なってもよく、効率的に機能素子内蔵基板の体積を小さくすることが可能となる。
図１４は、図１３に示したような、本発明に係る機能素子を二つ積層した状態の機能素子内蔵基板３０１、３０２をさらに、接着層４０による絶縁性接続及び導電性ペーストによるビア４５による導電性接続により積層した機能素子内蔵の配線基板構造断面を示している。このように、複数種類の機能素子を積層することにより、各々の機能素子間の配線長を短くすることが可能であり、表面実装では二次元方向へしか、電子部品を実装できなかった問題を克服し、三次元的に高集積な電子部品の実装を可能とする。
（実施例１１）
図１５、図１６に本発明の第１１の実施例を示す。図１５は、機能素子内蔵基板をコア基板として用いて、両面にセミアディティブ工法を用いて、厚み１０〜８０μｍの絶縁樹脂層２１、２２を、厚み１〜２５μｍの銅による導体配線２５、２６間に存在させて、導体配線間は導体ビア２３、２４等により結線させて積み上げた回路基板構造を示している。この構造は、近年の微細ピッチな機能素子の電極端子配列を、回路基板表面に近づくにつれ拡大させる効果がある。さらには、機能素子を内蔵したコア基板の作製場所と、その後の両面の配線層をビルドアップする場所を別々にすることが可能で、後者は、設備導入等を必要としないため製品コストも安く抑えることが出来る。
図１６は、図１５に示した本発明による機能素子内蔵基板を使用して、マザーボードと接続される面に０．５ｍｍピッチのはんだボール５３を形成し、反対面には、抵抗、キャパシタからなる電子部品１２と機能素子１１１をはんだ１３、５３１を介して接続したパッケージとしての構造を示している。機能素子１と機能素子１１１を短距離で結線することで、高速電気特性を向上させることが可能となった。また、３次元的に機能素子を配置することで実装面積を減らし、製品の小型化に貢献することが可能となった。
（製造方法の実施例１）
図１７に、本発明の製造方法の第１の実施例を示す。図１７（ａ）に示すように、先ず銅から成る支持板１０１にドライフィルム、ワニスのめっきレジストを供給し、露光現像の後にめっき法により、第１のニッケル配線パターン１０２を厚み０．５〜２０μｍめっきする。このとき配線パターン１０２は、支持板１０１がＣｕやステンレス等の金属の場合にその支持板１０１をエッチングにより除去する場合、エッチング液に溶けないことが望ましいため、支持板１０１とは異なる材質が望ましい。また、支持板除去後に表面に露出する金属となるため、金やはんだめっきも好適に利用可能であるが、それらに限定されない。また、更に配線パターン１０２は、一つのめっき層ではなく、数種類のめっき層から成っても構わない。
なお、支持板の除去方法が、化学エッチングではなく、機械的に支持板を研磨する場合や応力で支持板を引き剥がす場合などは、配線パターン１０２は無くても構わない。支持板は、Ｓｉ、ガラス、アルミニウム、ステンレス、ポリイミド、エポキシ等からなる単材料、または複合材料が好適に使用されるがそれらに限定されない。また、支持板は導電材料でない場合には、スパッタや無電解めっきによりめっきシード金属を供給することで、配線パターン１０２を形成することが可能となる。
支持板がエッチング以外の方法で除去する場合には、離型材を予め支持板材料内部に供給する方法が好適に使用されるがそれらに限定されない。例えばガラス、アルミニウム、ステンレス、ポリイミド、シリコン、エポキシ等からなる単材料からなる板に接着された離型層として、二層の銅箔銅箔間に離型層を形成した三井金属鉱業（株）社製キャリア付極薄銅箔「Ｍｉｃｒｏ Ｔｈｉｎ （ＭＴ）」シリーズや、住友スリーエム（株）社製の片面離型テープ「ＰＴＦＥテープ」が支持板として好適に使用できるが、複合の材料からなる支持板は、これらに限定されない。
その後、めっきレジストを剥離しないか、一度剥離してから新しいめっきレジストによるパターンを形成して第２の銅配線パターン１０３を５〜２０μｍの厚みでめっき法により形成し、めっきレジストを剥離した。このとき配線パターン１０３は、配線パターン１０２上に存在するのが望ましい。配線パターン１０３は支持板除去後に導体配線層として残るため、金、銅、ニッケル等を使用することが可能であるが、これらに限定されない。この後、絶縁樹脂層と導体配線層を何層か交互に形成しても良い。
続く工程では、図１７（ｂ）のように有機樹脂よりなる厚み１０〜３０μｍの接着層２を介して、１０〜７２５μｍの厚みの機能素子１を配線パターン１０３の上に加熱と加圧により搭載する。このとき素子が搭載される部分には、ベタの金属エリアが形成されるよう配線パターン１０３を形成しておくと、支持板を除去後にその部分が放熱板の機能を果たすため望ましいが、それらに限定されない。
機能素子１にはあらかじめ、円柱状、もしくは多層配線からなる電極端子５が設けられるが、その他Ａｕ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５の形状はこれらに限定されない。電極端子５の材質も、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ等からなるがこれらに限定されない。チップ活性面の保護が必要な場合には絶縁樹脂層９を供給してもよい。絶縁樹脂層９がある場合、搭載前の機能素子の電極端子５は絶縁樹脂層９に埋蔵して表面に露出していなくても構わない。
続く工程では、図１７（ｃ）のように機能素子１の電極端子５側より何層かの絶縁樹脂層８、１０、１１を、樹脂がエポキシを含む場合にはピーク１６０〜３００℃の真空プレスにより供給し硬化させる。樹脂の供給方法は、真空ラミネート法や、真空プレス法が好適に使用されるがそれらに限定されない。樹脂がポリイミドを含む場合には、スピンコート法などでのポリイミド樹脂を供給後、ピーク温度２００〜４００℃での樹脂キュアを行った。供給導体配線層や支持板の上に絶縁樹脂層を供給する際、配線層や支持板の表面を粗化することで、絶縁樹脂層との間の密着強度を高めることが可能である。このとき、支持板を除去した際に本機能素子内蔵の基板が反らないように、適正な樹脂層の組み合わせ及び樹脂層の配置順番とする。
また機能素子の側面に配置する絶縁樹脂層８に、ガラスクロスや、アラミドフィルム等の流動しない物質が含まれる場合には、予め機能素子の外形と同じか、一方向の幅が０．１〜１ｍｍ程度大きいくらいに、絶縁樹脂層８に空間を設けておき、樹脂中に含有されるプレス時に流動しない物質が機能素子を破損しないようにする。絶縁樹脂層の層数、種類は、内蔵される機能素子１の厚みや基板全体の厚みに応じて適宜判断することが可能であり、単層であっても構わない。
続く工程において、図１７（ｄ）に示すように、ＣＯ２レーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザ等のレーザ装置を用いて、支持板付近の配線パターン１０３までφ２０〜８００μｍのビアホール６７を開口した。その後、薬液によりデスミア処理を行い、ビアホール内部の配線パターン１０３上の樹脂残渣を取り除くと同時に、ビアホール６７の内側面樹脂表面を粗化する。この際、絶縁樹脂層８、１０、１１に含有されるガラスクロスや、シリカフィラ、アラミド不織布、アラミカフィル等の補強材が表面に露出してもかまわない。
希硫酸等の弱酸により開口部の配線パターン１０３を洗浄した後、支持板１０１を給電層として、銅の電解めっきを行い、図１７（ｅ）のようにビアホール内に金属ビア７を形成した。銅のほか、金、ニッケル等で電解めっきすることも可能である。この際、絶縁樹脂層１１上にめっきレジスト層形成の必要が無いため、低コストなプロセスとすることが可能となる。電解めっきによりビアホール６７内部は、全体がめっき金属により充填されたフィルドビア７となり、図１７（ｅ）のようにビアの上部にめっき金属がマッシュルーム状に形成されてもかまわない。
金属ビア７は、予め内側面が粗化された絶縁樹脂層にめっきされるため、アンカー効果を生み、優れた密着性を得ることが可能となる。さらに、予め樹脂層表面より露出していた絶縁樹脂層８、１０、１１に含有されるガラスクロスや、シリカフィラ、アラミド不織布、アラミカフィル等の補強材を巻き込んでめっきされるため、金属ビア７と樹脂内部の補強材の間においても高い接合強度が得られ、本機能素子内蔵基板は、曲げ等の応力に対して、高い信頼性を得ることが出来る。
金属ビア７の形成には、無電解めっき法による金属充填や、導電性ペーストを印刷法により充填してもよいが、これらの方法に限定されない。いずれの場合においても、絶縁樹脂との間にアンカー効果や樹脂補強材との接合により高い密着強度を達成できる。
続く工程において、図１７（ｆ）のように研削、もしくは研磨法を使用して、機能素子１の電極端子５の絶縁樹脂層１１からの頭だしを行い、同時に機能素子チップの側面位置に設けられた金属ビア７の周辺の絶縁樹脂層１１より露出した部分を削り、金属ビア７の上部を絶縁樹脂層１１と同じ高さとすることが可能となる。このため、金属ビア７、絶縁樹脂層１１、電極端子５の全てが実質的に同一平面上に位置する。続く図１７（ｇ）で希硫酸等の弱酸により配線部を洗浄した後、銅、ニッケルなどの無電解めっきまたは、Ｔｉ層とＣｕ層の組み合わせ、Ｐｄ層とＣｕ層の組み合わせ、Ｃｒ層とＣｕ層の組み合わせからなる一つ以上の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、続く配線めっき工程でのシード層とした。その他、シード層を構成する元素は、図１３に示した抵抗体、インダクタ、キャパシタの形成工程が効率的に進行するよう選択した。シード層を無電解めっきや、スパッタリングによって供給した後に、導体配線層３形成時に、めっきレジスト形成のために露光を行うが、全平面範囲で焦点が合うため、ライン幅５μｍでの微細な導体配線層３の形成が高歩留まりで可能となった。
１〜３０μｍ厚みでの銅めっき配線形成後は、めっきレジストを除去し、配線部分以外のシード層をエッチングすることで、導体配線層３を完成させた。本発明においては、支持板除去前に導体配線層３に絶縁樹脂層、導体配線層を交互に形成することで、機能素子１上にビアを介して接続される多層配線を得ることも出来る。導体配線層３は、印刷法によっても形成可能である。その場合にも、全平面範囲において、平坦であるがために、印刷性に優れ、微細な配線を形成可能となる。金属ビア７をバフ研磨等によりマッシュルーム状の上部分を完全に削らない場合には、配線の微細度は平坦な場合と比べると小さくなるが、マッシュルームのかさの部分が樹脂層に対するリベットの役割をなし、信頼性をさらに向上させることが出来る。支持板を放熱板として用いる場合には、図１７（ｇ）の状態でのパッケージとして使用可能で、本発明の請求する範囲となる。
続く工程で、図１７（ｈ）のように支持板１０１が銅の場合、銅エッチング液によりエッチングし、ニッケルからなる導体配線層１０２を露出させた。このとき、導体配線層１０２の高さは、外周を取り囲む絶縁樹脂層１０と同じ高さとなっている。
このままでも配線基板として使用可能であるが、続く工程図１７（ｉ）のようにニッケル導体配線層１０２を支持板１０１のエッチングに用いた薬液と異なる、ニッケルリムーバー等によりエッチングし、銅からなる導体配線層１０３を表面に露出させることも可能である。このとき導体配線層１０３の高さは、周りを取り囲む絶縁樹脂層１０より０．５〜２０μｍ程度低い位置となり、絶縁樹脂層１０がソルダーレジスト層として機能することも可能になる。また、導体配線層１０２、１０３は支持板上に順次配線形成された配線層であり、表面には樹脂層が介在せず、信頼性の高い実装の可能な回路基板を得ることが可能となる。また、導体配線層１０２、１０３の高さは、元々、支持板上に形成されたものであるため均一で、半導体素子、ＢＧＡパッケージ等で表面実装される電極端子として好適に使用でき、高い接続信頼性を得ることが出来る。このようにして得られた機能素子内蔵回路基板は、このままの状態で使用可能であるが、更に任意の開口部を持つ５〜３０μｍの厚みのソルダーレジスト層を形成し、次の多デバイスの表面実装に使用することも可能である。
また、図１７（ｈ）、または（ｉ）の状態をコア基板として、両面にアディティブ法、セミアディティブ法、サブトラクティブ法を用いて、絶縁樹脂層と交互に導体配線層を形成することで図１８のように、多層配線を持つ機能素子内蔵基板を形成することが可能であった。さらには、図１７（ｈ）、または（ｉ）の状態の機能素子内蔵基板は、ダイシングにより個片化の後に他の回路基板への内蔵も可能である。
支持板は、金属以外でも、ガラス、シリコン、セラミックスによる剛性の有る材料であれば、導体元素によるシード層をスパッタ蒸着することで、めっきにより導体配線層４が形成可能で、支持板を除去する工程においては、エッチング以外に、研磨によっても、離型層での引き剥がしによっても支持板を取り除くことが出来ることを確認した。
このように、支持板の上に配線層と絶縁樹脂層を形成し、その上に機能素子を搭載する方法を用いることで、機能素子が脆い場合においても、搭載時の加圧によっても支持板が変形しないため機能素子に応力がかからず、機能素子自体を破損するおそれがない。また、その後に絶縁樹脂層をプレスやラミネートにより機能素子外周に供給する場合においても、下地に支持板があるため、機能素子を破損せずに信頼性の製品が製造可能となる。
さらに、支持板を付けたままの状態で、機能素子の端子部分上方に配線層をビルドアップできるため、絶縁樹脂層の総厚みが薄い場合でも、ビア加工やめっき工程、絶縁層の供給工程にて、基板の曲げによる機能素子の破損が無く、作業性に優れる。また、機能素子よりも下に位置する支持板部分の配線層へ直接ビアを形成することが可能で、支持板が金属である場合には、無電解めっきをせずにアスペクト比の大きいビア内部のめっき加工を可能とし、電気的信頼性を高めることが出来る。
さらに支持板を除去して基板裏面の導体配線を露出させるため、支持板のあった部分は樹脂表面より導体配線表面が同じ位置か、低くくぼんだ形状とすることが出来て、ソルダーレジストを供給せずに表面樹脂がソルダーレジストの役割を果たすことが出来て、且つ支持板の上に形成された導体配線の高さは均一となり、その位置は、半導体等の実装時に高い接続信頼性を得ることが出来る。尚、支持板を除去する際に機能素子面が表面に露出することはなく、工程中でのチップの損傷を防ぐことが可能となる。
さらに機能素子の接続と同時に回路基板を形成できるため、従来の回路基板形成に必要な費用と機能素子の実装に必要な費用の合計であるパッケージ全体として形成するために必要なコストを削減することを可能とする。そして３次元的に機能素子を短距離で回路基板内に集積することを可能とし、高速伝送特性に優れた製品を形成可能とする。
本発明においては内蔵される機能素子の電極端子を研削により、表面に露出させた上で、配線形成を行うために、めっきレジストパターンの露光現像は、その電極端子を直接確認しながら、露光現像ができるため、優れた位置精度での配線形成が可能となり、高仕様の配線回路が形成可能となる。
また、内蔵された機能素子とは直接接続されていない金属ビアの形成も、レーザ等によりビアホールを形成した後に、デスミア処理、またアッシャー処理を行なうことでビアホール底部の支持板上の樹脂残渣を無くし、同時に、ビアホール内部の樹脂面を荒らすことが可能となる。このような手段の場合、絶縁樹脂内部にガラスクロス、アラミド繊維、アラミカフィルム、シリカ樹脂等の信頼性を上昇させるための添加物を混入させることが出来る。また、デスミア処理等により、それらの添加物は表面に露出するため、続くビア内部の支持板を給電層としたビア内部めっきにより、めっき金属中に絶縁樹脂及び絶縁樹脂への添加物を内部に巻き込む金属ビアを形成可能で、金属は周辺樹脂層、添加剤の間に高強度を持つ複合材料とすることが出来て、高信頼性を得ることが出来る。
また、第二種のビアホール内の金属めっきは、支持板から給電することで樹脂厚みよりも高くめっきした場合にマッシュルーム上の金属ビアとすることが出来る。その場合、マッシュルーム状めっき金属は絶縁樹脂上にリベットとしての役割も同時に果たすことが出来るようになるため、更なる高信頼性を得ることが可能となる。
機能素子の電極端子（第一種の金属ビア）と、金属めっき後の第二種のビアを同時に研削、もしくは研磨することにより、本発明による機能素子内蔵基板は優れた平坦性を有する。内蔵された機能素子の電極端子側とは反対面も支持板上での配線形成を行っているため、支持板除去工程を含む製造工程終了後は、機能素子内蔵基板の表裏両面に位置する配線層、及び絶縁層が平坦な構造となることも大きな特徴である。このように表面が平坦であることは、製品の平坦性も高めることが可能であり、後に多層配線をビルドアップする場合には、優れた配線密度を持たせることが可能となる。
（製造方法の実施例２）
図１８には、本発明の製造方法の第２の実施例を示す。図１７（ａ）と同様に図１８（ａ）で０．１〜１．０ｍｍ厚みの銅支持板１０１上に厚み２〜２０μｍのニッケル配線層１０２、５〜３０μｍの銅からなる導体配線層１０３をそれぞれめっき法により形成した。その後、図１８（ｂ）のように厚み１０〜５００μｍのポリイミドまたはエポキシ成分を含む絶縁樹脂層１０を真空ラミネーターにより供給し硬化した。絶縁樹脂層１０は、支持板を除去した後も機能素子直下に存在するため、導体配線層１０２、１０３を放熱板効果を狙った広い面積のベタパターンと出来るほか、導体配線層１０２、１０３をＢＧＡパッドや、フリップチップ用パッドなどの任意の配線形状とすることが可能となる。樹脂層の供給は、真空ラミネーターや、真空プレス機、ロールコーター、スピンコート、カーテンコートなどが好適に使用されるがそれらに限定されない。
続く工程で、図１８（ｃ）のようにシリコン基材からなる機能素子１をエポキシ系ダイアタッチメントフィルムによる厚み１０〜３０μｍの接着層２を介して、絶縁樹脂層１０へ接着した。図１８（ｂ）の直後に絶縁樹脂層１０をキュアしても良いが、絶縁樹脂層１０を半硬化の状態で、機能素子１をマウントすれば、接着層２を使用せずに機能素子チップの搭載が可能となる。
その後、図１８（ｄ）のように絶縁樹脂層８、金属又はセラミックスによる中間層４０４を真空ラミネーターや、真空プレスにより供給し、図１８（ｅ）のように機能素子１外周を樹脂で封止した。このとき、絶縁樹脂層の数は、１種類以上で使用可能で、支持板除去後に本回路基板の反りの少ないよう設計するのが製品の信頼性、製造時の作業性に望ましく、機能素子の材料との密着性に関しても考慮して絶縁層の配置を決めることが望ましい。
また機能素子の側面に配置する絶縁樹脂層８に、ガラスクロスや、アラミドフィルム等の流動しない物質が含まれる場合には、予め機能素子の外形と同じか一方向の幅が０．１〜１ｍｍ程度大きいくらいに、絶縁樹脂層８に空間を設けておき、樹脂中に含有されるプレス時に流動しない物質が機能素子を破損しないようにする。
金属（ＳＵＳ３４０等）又はセラミックスによる中間層４０４は、基板の厚みが薄い場合に、反りを防ぎ、剛性を高めるために効果がある。この中間層４０４は、導体配線層１０３と導体配線層３の間を結線するためのビアホール６７形成のため、レーザ加工を以後の工程で行うために、予め、任意の場所にビアホール６７の外形より大きなサイズで化学エッチングにより開口し、機能素子１の存在箇所となる部分には機能素子１の外形と同じか大きいサイズで開口した。
続く工程において、図１８（ｆ）に示すように、ＣＯ２レーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザ等のレーザ装置を用いて、支持板付近の導体配線層１０３へφ５０〜８００μｍのビアホール６７を開口した。その後、薬液によりデスミア処理を行い、ビアホール内部の導体配線層１０３上の樹脂残渣を取り除くと同時に、ビアホール６７の内側面樹脂を粗化した。この際、絶縁樹脂層８、１０に含有されるガラスクロスや、シリカフィラ、アラミド不織布、アラミカフィル等の補強材が表面に露出してもかまわない。
続く工程において、図１７（ｅ）のように銅の電解めっきを行うことで、ビアホール内に金属ビア７を形成した。この際、絶縁樹脂層１１上にめっきレジスト層形成の必要が無いため、低コストなプロセスとすることが可能となる。電解めっきによりビアホール６７内部は、全体がめっき金属により充填されたフィルドビア７となり、図１７（ｅ）のようにビアの上部にめっき金属がマッシュルーム状に形成されてもかまわない。
金属ビア７は、予め粗化された絶縁樹脂層にめっきされるため、アンカー効果を生み、優れた密着性を得ることが可能となる。さらに、予め樹脂表面より露出していた絶縁樹脂層８、１０に含有されるガラスクロスや、シリカフィラ、アラミド不織布、アラミカフィル等の補強材を巻き込んで図１のようにめっきされるため、金属ビア７と樹脂内部の補強材の間においても高い接合強度が得られ、本機能素子内蔵基板は、曲げ等の応力に対して、高い信頼性を得ることが出来た。金属ビア７の形成には、無電解めっき法による金属充填や、導電性ペーストを印刷法により充填してもよいが、これらの方法に限定されない。絶縁樹脂との間にアンカー効果や樹脂補強材との接合により高い密着強度を達成できる。
続く工程において、図１８（ｇ）のように研削法を使用して、機能素子１の電極端子５の絶縁樹脂層８からの頭だしを行い、同時に機能素子チップの側面位置に設けられた金属ビア７の周辺絶縁樹脂層８より露出した部分を削り、金属ビア７の上部を絶縁樹脂層８と同じ高さとすることが可能であった。このため、金属ビア７、絶縁樹脂層８、電極端子５の全てが基板自体の反りを除き凹凸５μｍ以下の同一平面上に位置するため、続く図１８（ｈ）でのシード層を無電解めっきや、スパッタリングによって供給した後に、導体配線層３形成時に、めっきレジスト形成のために露光を行うが、全平面範囲で焦点が合うため、微細な導体配線層３の形成が高歩留まりで可能となった。
めっき後は、めっきレジストをアルコール等で除去し、配線部分以外のシード層を酸等によりエッチングすることで、導体配線層３を完成させる。導体配線層３は、印刷法によっても形成可能である。その場合にも、全平面範囲において、平坦であるがために、印刷性に優れ、微細な配線を形成可能となる。金属ビア７をバフ研磨等によりマッシュルーム状の上部分を完全に削らない場合には、配線の微細度は平坦な場合と比べると小さくなるが、マッシュルームのかさの部分が樹脂層に対するリベットの役割をなし、信頼性をさらに向上させることが出来る。支持板を放熱板として用いる場合には、図１８（ｈ）の状態でのパッケージとして仕様可能で、本発明の請求する範囲となる。
その後の工程は、図１７（ｈ）、（ｉ）と同様で図１８（ｉ）で銅支持板１０１を除去し、図１８（ｊ）で、導体配線層１０３を表面に露出させる。このようにして得られた機能素子内蔵回路基板は、このままの状態で使用可能であるが、更に任意の開口部を持つ５〜３０μｍの厚みのソルダーレジスト層を形成し、次の多デバイスの実装に使用することも可能である。このとき片面のみにソルダーレジスト層を形成しても良い。また、図１８（ｉ）、（ｊ）の状態をコア基板として、両面にアディティブ法、セミアディティブ法、サブトラクティブ法を用いて、絶縁樹脂層と交互に導体配線層を形成することが可能であった。
（製造方法の実施例３）
図１９には、本発明の製造方法の第３の実施例を示す。図１９（ａ）に示すように予めガラス支持板１０１上にソルダーレジストとなる絶縁層５１としてエポキシ系樹脂５〜３０μｍを供給し、その上の層に無電解銅めっきの後、銅による導体配線層４を５〜３０μｍ厚みで形成する。その後、めっきレジストを除去し、配線パターン以外の無電解銅めっきをエッチングにより取り除く。
その後の図１８（ｃ）〜（ｈ）の工程と同様に、絶縁樹脂層１０の供給、電極端子５を形成した機能素子１を搭載後、絶縁樹脂層８、１１により機能素子１の外周を樹脂封止し、金属ビア７を介して、導体配線層３、４を接続することで、機能素子１と本発明による回路基板とを電気的に接続した。
続く工程において、図１９（ｂ）に示したようにガラス支持板１０１を薬液や、研磨により除去することで、表面に絶縁樹脂層５１を露出させ、レーザ等で本回路基板に実装される部品の電極端子に該当する部分に対してビア（開口部）５２を開口することで、ソルダーレジストとして機能させる。さらに反対面にもビアを開口した５〜３０μｍの厚みのソルダーレジスト層５１を形成する。
続いて、図１９（ｃ）のようにはんだボール５３を片側のソルダーレジストの開口部に搭載し、このようなはんだボール付きの機能素子内蔵基板をパッケージとして複数個を、各パッケージの電気検査後、図１９（ｄ）用に積層とリフローすることで、二つ以上の機能素子内蔵基板を積層することが可能となった。機能素子を複数種類、複数個を一つの機能素子内蔵基板にするのと比較して、一つの機能素子を内蔵した機能素子内蔵基板を積層する場合には、全体の体積が大きくなるが、途中工程において、各機能素子内蔵基板の電気検査が出来るメリットがあり、製品の歩留まりを高めることが可能となった。
（製造方法の実施例４）
図２０には、本発明の製造方法の第４の実施例を示す。Ｓｉ基材からなる機能素子１を内蔵した本発明に係る機能素子内蔵基板４１０を使用して、更に複数の本発明による機能素子内蔵基板を大型基板４１１に内蔵することで、機能素子内蔵基板４１０をコア層として、片面、もしくは両面に、銅配線層と絶縁層を一層以上設けた。この時、機能素子１の各々の電極端子５と結線されて端子ピッチを拡大された配線層が機能素子内蔵基板４１０の表面に存在するように設計しておくことで、機能素子内蔵基板４１０は、大型基板４１１に内蔵する前に、電気検査が容易となった。また、電気検査により良品と判定された直径８インチの機能素子内蔵基板４１０のみを５００ｍｍ×６００ｍｍサイズの大型基板４１１に内蔵することで、製品の歩留まりを高めることが可能となり、大型板での処理工程により製造コストを下げることが可能となった。
さらに、機能素子内蔵基板４１０は、内蔵される機能素子１の電極端子５から直接配線層を結線しているために、微細配線パターンの形成可能なセミアディティブ法を用いて形成したが、５００ｍｍ×６００ｍｍサイズの大型基板４１１での配線工程では、微細配線ではないがコストの低いサブトラクティブ工法での配線形成が可能であるという場合には、２箇所での製造に分業することが作業上効率的で、歩留まりの良く、低コストな製品量産が可能となった。
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。

Claims (26)

  1. １以上の導体配線層と１以上の絶縁樹脂層とを積層してなる配線基板であって、
    該絶縁樹脂層を貫通してなる１以上の金属ビアを含み、
    該絶縁樹脂層は、粒子状及び／又は繊維状の補強成分を含み、
    該金属ビアと該絶縁樹脂層との境界面において、該金属ビアは、該補強成分を内部に巻き込んだ強化構造であることを特徴とする、配線基板。
  2. 前記絶縁樹脂層と前記金属ビアとの前記境界面が、０．１〜５μｍの範囲のプロファイル（凹凸高さ）で粗化されていることを特徴とする、請求項１に記載の配線基板。
  3. 前記絶縁樹脂層と前記金属ビアとの前記境界面に、金属からなるめっきシード層が形成されていないことを特徴とする、請求項１又は２に記載の配線基板。
  4. １以上の導体配線層と１以上の絶縁樹脂層とを積層してなる配線基板であって、
    該絶縁樹脂層を貫通してなる１以上の金属ビアを含み、
    該金属ビアと該絶縁樹脂層との境界面が、該金属ビアと該絶縁樹脂とがめっきシード層を介さずに直接相互にかみ合う凹凸状の境界断面構造を有することを特徴とする、配線基板。
  5. １以上の機能素子を前記絶縁樹脂層内に含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の配線基板。
  6. 内蔵された前記機能素子の回路面即ち活性面には１以上の電極端子が形成され、該機能素子の活性面の最も近傍に配置する第１の前記導体配線層と該機能素子の活性面とが、該電極端子を介して結線されていることを特徴とする、請求項５に記載の配線基板。
  7. 少なくとも１つの前記電極端子の、前記第１の導体配線層に接する部分の電極端子内径が、前記機能素子の活性面に接する部分の電極端子内径より大きいことを特徴とする、請求項６に記載の配線基板。
  8. 前記機能素子の活性面に形成された前記電極端子が、前記第１の導体配線層との結線部分境界面にめっきシード層を有し、該電極端子側面の前記樹脂層との境界面にはめっきシード層を有しないことを特徴とする、請求項６又は７に記載の配線基板。
  9. 前記機能素子の活性面とは反対面側に位置する前記配線基板最表面の第２の前記導体配線層が、該第２の導体配線層の配線表面部を除いて前記絶縁樹脂に覆われていることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一に記載の配線基板。
  10. 前記第１の導体配線層と前記第２の導体配線層が、前記機能素子から離れて位置する前記金属ビアを介して結線されていることを特徴とする、請求項９に記載の配線基板。
  11. 前記金属ビアは、該金属ビアの側面に接する絶縁樹脂との境界面及び前記第２の導体配線層との境界面にはめっきシード層が存在せず、前記第１の導体配線層との境界面にはめっきシード層が存在することを特徴とする、請求項１０に記載の配線基板。
  12. 前記金属ビアが前記第１の導体配線層と結線される箇所において、該金属ビアはその中央部が外周部よりも肉厚で上部が外側に張り出したかさ状部を持つマッシュルーム形状に形成され、かつ前記第２の導体配線層との境界面よりも該第１の導体配線層との境界面での内径のほうが大きなリベット状に形成されていることを特徴とする、請求項１１に記載の配線基板。
  13. 前記配線基板の両面側に前記絶縁樹脂層と前記導体配線層が交互に配置され、各該導体配線間は前記金属ビアを介して結線されていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一に記載の配線基板。
  14. 前記樹脂層に、前記配線基板の機械的強度を増加させるための中間層を含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一に記載の配線基板。
  15. 金属製又はセラミック製の支持板上に、前記絶縁樹脂層を基材として、前記導体配線層及び前記機能素子が積層搭載されていることを特徴とする、請求項５〜１４のいずれか一に記載の配線基板。
  16. 請求項１〜１５のいずれか一に記載の配線基板を使用して形成されていることを特徴とする電子デバイス。
  17. １以上の導体配線層と１以上の絶縁樹脂層とを積層してなり、該絶縁樹脂層は、粒子状及び／又は繊維状の補強成分を含み、該絶縁樹脂層を貫通してなる１以上の金属ビアを含む配線基板の製造方法であって、
    該金属ビアと該絶縁樹脂層との境界面において、該金属ビアが該補強成分を内部に巻き込んだ強化構造を形成させることを特徴とする、製造方法。
  18. １以上の導体配線層と１以上の絶縁樹脂層とを積層してなり、該絶縁樹脂層を貫通してなる１以上の金属ビアを含む配線基板の製造方法であって、
    該金属ビアと該絶縁樹脂層との境界面に、該金属ビアと該絶縁樹脂とがめっきシード層を介さずに直接相互にかみ合う凹凸状の境界断面構造を形成させることを特徴とする、製造方法。
  19. 前記金属ビアは、前記絶縁樹脂層のビアホール内側面を粗化し、導体板を給電層とする電解めっき、無電解めっき、又は印刷による導電性ペーストの充填により形成されることを特徴とする、請求項１７又は１８に記載の製造方法。
  20. 支持板の上に、第１の導体配線層及び絶縁樹脂層を少なくとも各一層形成する工程と、
    該絶縁樹脂層にビアホールを形成し、該ビアホール内側面の該絶縁樹脂を粗化する工程と、
    該支持板を給電層として該ビアホール内部にめっきにより金属ビアを形成する工程と、
    を含むことを特徴とする、配線基板の製造方法。
  21. 前記ビアホール内部に前記金属ビアを形成する工程が、めっきに替えて印刷により導電性ペーストを充填させて金属ビアを形成する工程であることを特徴とする、請求項２０に記載の製造方法。
  22. 機能素子を少なくとも１つ搭載し、該機能素子の周囲に絶縁樹脂層を形成する工程と、
    該機能素子の上に一層以上の第２の導体配線層を形成した後に、該支持板を取り除く工程と、
    をさらに含む、請求項２０又は２１に記載の製造方法。
  23. 研磨もしくは研削により前記金属ビア上部を平坦化するとともに、前記機能素子の電極端子部分直上の前記絶縁樹脂を除去する工程をさらに含む、請求項２２に記載の製造方法。
  24. 前記支持板が予め離型層を形成したものであり、製造工程中に該支持板が該離型層より取り除かれることを特徴とする、請求項２０〜２３のいずれか一に記載の製造方法。
  25. 前記支持板が、銅、鉄、チタン、ニッケル、クロム、アルミニウム、パラジウム、コバルトのいずれかのひとつ以上の金属元素を含むことを特徴とする、請求項２０〜２４のいずれか一に記載の製造方法。
  26. 請求項１〜１５のいずれか一に記載の配線基板をコア基板として、該コア基板の両面に絶縁樹脂層と導体配線層を交互に形成する工程と、各該導体配線層間を結線する金属ビアを形成する工程とを含むことを特徴とする、配線基板の製造方法。
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