JPWO2011062252A1

JPWO2011062252A1 - 部品内蔵モジュールの製造方法および部品内蔵モジュール

Info

Publication number: JPWO2011062252A1
Application number: JP2011541958A
Authority: JP
Inventors: 重夫西村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2013-04-11
Anticipated expiration: 2030-11-19
Also published as: WO2011062252A1; JP5354224B2; US20120218721A1

Abstract

はんだ等の接合材のスプラッシュの発生を抑えることができる、部品内蔵モジュールの製造方法を提供する。本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法は、金属薄板１１を用意する工程と、金属薄板１１の一方の主面上に、導電性ペーストを塗布して硬化させることで導電性厚膜パッド１２を設ける工程と、導電性厚膜パッド１２上に接合材１３を設ける工程と、接合材１３を介してチップ部品１４を導電性厚膜パッド１２上に実装する工程と、前記一方の主面上に、チップ部品１４を覆うように樹脂層１７を設ける工程と、金属薄板１１をパターニングして、表面電極２１を形成する工程と、を備えることを特徴としている。

Description

本発明は、樹脂層の内部にチップ部品が埋設された部品内蔵モジュールの製造方法に関する。また、本発明は、樹脂層の内部にチップ部品が埋設された部品内蔵モジュールに関する。

近年、電子機器の小型化に伴い、積層コンデンサ等のチップ部品を実装するための回路基板の小型化が求められている。これを受けて、回路基板内部にチップ部品を埋設してモジュールを作製することにより、回路基板の実装面積を削減し、回路基板の小型化を図ることが行なわれている。中でも、樹脂層の内部にチップ部品が埋設された部品内蔵モジュールは、軽量であり、かつセラミック基板のように高温焼成を伴わないため、内蔵するチップ部品に制約が少ないという利点がある。

この部品内蔵モジュールは、例えば特許文献１のように製造される。特許文献１には、金属薄板上にはんだを介してチップ部品を実装し、チップ部品を覆うように樹脂層を形成した後で、金属薄板をパターニングする部品内蔵モジュールの製造方法が開示されている。

特開２００５−２６５７３号公報

特許文献１では、チップ部品を固定するためのはんだを、絶縁層に設けられた開口部に充填しており、多くのはんだが必要である。そして、内蔵されたチップ部品の底面は絶縁層と接しているが、この底面と絶縁層との界面には微妙な隙間が生じやすい。そしてこの隙間に、溶融、膨張したはんだが流れる、いわゆるはんだのスプラッシュ現象が発生する可能性が高くなるという問題が生じていた。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであり、はんだ等の接合材のスプラッシュの発生を抑えることができる、部品内蔵モジュールの製造方法、および部品内蔵モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法は、金属薄板を用意する工程と、前記金属薄板の一方の主面上に、導電性ペーストを塗布して硬化させることで導電性厚膜パッドを設ける工程と、前記導電性厚膜パッド上に接合材を設ける工程と、前記接合材を介してチップ部品を前記導電性厚膜パッド上に実装する工程と、前記一方の主面上に、前記チップ部品を覆うように樹脂層を設ける工程と、前記金属薄板をパターニングして、表面電極を形成する工程と、を備えることを特徴としている。

本発明では、導電性厚膜パッドを設けることにより、導電性厚膜パッドを介して対向するチップ部品と金属薄板との距離を大きくすることができる。そのため、チップ部品と金属薄板との間に樹脂層が充填されやすくなり、はんだ等の接合材のスプラッシュを抑えることができる。

また、本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法では、前記導電性厚膜パッドを設ける工程において、前記導電性ペーストを硬化させた後に、前記導電性厚膜パッドの表面を研磨して平坦化することが好ましい。

この場合、チップ部品を導電性厚膜パッド上に実装する際に、チップ部品が傾きにくくなる。また、導電性厚膜パッドを研磨することでその中の金属粒子を露出させて、導電性厚膜パッドに対する接合材の濡れ性を向上させることができる。

また、本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法では、前記金属薄板を用意する工程において、あらかじめ前記一方の主面が粗面化された前記金属薄板を用意することが好ましい。

この場合、粗面化された部分には、接合材が濡れ広がりにくくなる。したがって、はんだ等の接合材のスプラッシュの発生をさらに抑えることが可能になる。

また、本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法では、前記表面電極を形成する工程において、前記表面電極と前記導電性厚膜パッドの接する部分が、前記表面電極と前記樹脂層とが接する部分で囲まれるように前記金属薄膜をパターニングすることが好ましい。

この場合、接合材が溶融、膨張したとしても、接合材を導電性厚膜パッド上に留めることができる。したがって、接合材の流出を抑え、はんだ等の接合材のスプラッシュの発生をさらに抑えることができる。

また、本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法では、前記樹脂層を設ける工程の後に、前記樹脂層にビアホールを形成し前記ビアホールに導電性材料を充填することで、一端が前記接合材と電気的に接続されているビア導体を形成する工程を備えることが好ましい。

この場合、３次元的な配線が可能である。

また、本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法では、前記ビア導体を形成する工程において、前記導電性厚膜パッドを底面としてビアホールを形成することが好ましい。

この場合、ビアホール形成時に、金属薄板へのダメージを防止することができる。また、導電性厚膜パッドの高さ分だけビア導体の高さを抑えることができる。したがって、ビア導体の小径化が可能である。

また、本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法では、前記ビア導体を形成する工程において、前記接合材を底面としてビアホールを形成することが好ましい。

この場合、導電性厚膜パッドと接合材の高さ分だけビア導体の高さを抑えることができる。したがって、ビア導体の更なる小径化が可能である。

また、本発明に係る部品内蔵モジュールは、一対の主面を有する平板状の樹脂層と、樹脂層内に配置されたチップ部品とを備え、樹脂層の少なくとも一方の主面上に表面電極が形成され、その表面電極の樹脂層側の表面上に導電性厚膜パッドが形成され、その導電性厚膜パッドの表面電極と反対側の表面上に、チップ部品が接合材により実装されていることを特徴としている。

また、本発明に係る部品内蔵モジュールでは、前記導電性厚膜パッドが導電性樹脂であることが好ましい。

本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法、および本発明に係る部品内蔵モジュールは、導電性厚膜パッドを設けることにより、導電性厚膜パッドを介して対向するチップ部品と金属薄板との距離を大きくすることができる。その結果、チップ部品の下部に樹脂層が充填されやすくなり、はんだ等の接合材のスプラッシュの発生を抑えることができる。

本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図である。本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図である。本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図である。本発明に係る部品内蔵モジュールの実装例を示す断面図である。本発明に係る部品内蔵モジュールの拡大断面図である。

以下において、本発明を実施するための形態について説明する。

（実施形態１）
図１、２は実施形態１の部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図である。

まず、図１（Ａ）のように、金属薄板１１を用意する。金属薄板１１の材質としては、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｇ−Ｐｔ，Ａｇ−Ｐｄ等の金属を用いることができる。金属薄板１１の厚みは、９〜１００μｍであることが好ましい。

また、あらかじめ一方の主面が粗面化された金属薄板１１を用意することが好ましい。この場合、粗面化された部分には、接合材が濡れ広がりにくくなる。したがって、はんだ等の接合材のスプラッシュの発生を抑えることが可能になる。粗面化された部分の表面粗さは、ＪＩＳＢ０６０１−２００１に準拠して測定した場合に、Ｒａ＝３μｍ〜１０μｍとなることが好ましい。

次に、図１（Ｂ）のように、金属薄板１１の一方の主面上に、導電性ペーストを塗布して硬化させることで導電性厚膜パッド１２を設ける。導電性ペーストは、例えば印刷等で塗布することができる。そして、例えば熱処理によりペーストを硬化させることができる。導電性厚膜パッド１２の材質は、例えばＡｇ−エポキシ系導電性ペースト等の導電性樹脂を用いることができる。導電性厚膜パッド１２の厚みは５μｍ〜５０μｍが好ましい。

導電性厚膜パッド１２は印刷等の厚膜工法で形成される。めっき工法で同様のパッドを設ける場合には、めっきを部分的に成長させる必要があり、工程が煩雑化して、パッドの厚みを増やす場合に時間がかかる。また、めっき工程は環境負荷が大きい問題もあるためである。

また、図示していないが、導電性ペーストを硬化させた後に、導電性厚膜パッドの表面を研磨して平坦化することが好ましい。この場合、チップ部品を導電性厚膜パッドに実装する際に、チップ部品が傾きにくくなる。また、導電性厚膜パッドを研磨することでその中の金属粒子を露出させて、導電性厚膜パッドに対する接合材の濡れ性を向上させることができる。接合材の濡れ性の向上は、チップ部品と導電性厚膜パッドとの導通の信頼性の向上につながる。

そして、図１（Ｃ）のように、導電性厚膜パッド１２上に、接合材１３を設ける。接合材１３の例としてははんだが挙げられる。接合材１３を設ける方法としては、スクリーン印刷によりはんだペーストを印刷する方法や、ディスペンサによりクリームはんだを塗布する方法などが挙げられる。

そして、図２（Ｄ）のように、接合材１３を介してチップ部品１４を導電性厚膜パッド１２上に実装する。具体的には、チップ部品１４を接合材１３上に設置した後に、接合材１３を加熱し溶融させる。チップ部品１４は、積層体１５と端子電極１６とを備えている。接合材１３は加熱による溶融により、チップ部品１４の端子電極１６の全面に濡れ上がる。

そして、図２（Ｅ）のように、金属薄板１１のチップ部品１４が実装されている一方の主面上に、チップ部品１４を覆うように樹脂層１７を設ける。導電性厚膜パッド１２の高さを確保することで、導電性厚膜パッド１２を介して対向する金属薄板１１とチップ部品１４の距離を大きくすることができる。そのため、チップ部品１４の下部にも樹脂層１７を充填させることができ、はんだ等の接合材のスプラッシュの発生を抑えることができる。

樹脂層１７は、次のように設けることができる。例えば無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含有する未硬化のシート状のプリプレグを金属薄板１１上に配置し、位置合わせをする。そして、金属薄板１１とチップ部品１４の上にプリプレグを重ねて圧着することで、樹脂中にチップ部品１４を埋設した樹脂層１７を設けることができる。プリプレグを圧着する際には、加熱することが好ましい。これにより、プリプレグに含有される熱硬化性樹脂が硬化し、樹脂層１７と金属薄板１１やチップ部品１４との接合状態を良好にすることができる。なお、本実施例では、チップ部品１４を覆う側と逆側のプリプレグの主面にも、金属薄板１１が接合されている。プリプレグに含有される熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂等を用いることができる。また、プリプレグに含有される無機フィラーとしては、シリカ粉末、アルミナ粉末等の無機粉末を用いることができる。

そして、金属薄板をパターニングして、図２（Ｆ）のように表面電極２１を形成する。金属薄板のパターニングの方法としては、フォトリソグラフィーやエッチング等が挙げられる。

そして、図３（Ｇ）のように、表面電極２１と樹脂層１７にビアホール１８を形成する。本実施形態では、ビアホール１８は、接合材１３が底面となるように形成される。ビアホールの形成方法としては、レーザーやドリルなどが挙げられる。そして、図３（Ｈ）のように、ビアホール１８に導電性材料を充填することで、一端が接合材１３と電気的に接続されているビア導体１９を形成する。ビア導体１９により、三次元的な配線が可能となる。

図４は部品内蔵モジュール１の実装例を示す断面図である。部品内蔵モジュール１は、コア基板３１上にはんだ等で固定されて実装される。コア基板３１は単層または多層の基板である。また、コア基板３１はマザーボード３２上にはんだ等で固定されて実装される。部品内蔵モジュール１は、コア基板３１を介さずに直接マザーボード３２に実装されても良い。

図５に、図４の（Ａ）と（Ｂ）に対応した部分の部品内蔵モジュールの拡大断面図を示す。

図５（Ａ）は、導電性厚膜パッド１２上にチップ部品１４が実装された例である。図５（Ａ）のように、表面電極２１と導電性厚膜パッド１２の接する部分が、表面電極２１と樹脂層１７とが接する部分で囲まれるように金属薄膜をパターニングすることが好ましい。この場合、表面電極２１は、導電性厚膜パッド１２の表面電極２１と接する面の全面を覆うようにパターニングされている。また、表面電極２１の導電性厚膜パッド１２と接する面の面積が、導電性厚膜パッド１２の表面電極２１と接する面の面積よりも大きくなる。この構造によれば、接合材１３が溶融、膨張したとしても、接合材１３を表面電極２１の領域内に留めることができる。

また、図５（Ａ）では、表面電極２１の主面上で導電性厚膜パッド１２が設けられる部分は平坦化されている。そして、導電性厚膜パッド１２が設けられる部分以外の部分が粗面化されている。接合材１３が溶融、膨張して表面電極２１上に流れ出た場合でも、粗面化された部分の存在により接合材１３が表面電極２１上に濡れ広がりにくくなる。したがって、接合材１３の流出を抑えることができ、はんだ等の接合材のスプラッシュの発生を抑えることができる。

図５（Ｂ）は、導電性厚膜パッド１２上に形成された接合材１３を底面としてビアホール１８を形成し、導電性材料を充填してビア導体１９を形成した例である。この場合、ビア導体１９と表面電極２１との間には導電性厚膜パッド１２と接合材１３が存在することになる。したがって、例えばレーザーでビアホールを形成した場合には、表面電極２１のダメージを小さくすることができる。また、ビア導体１９の高さを導電性厚膜パッド１２と接合材１３の分だけ抑えることができる。そのため、例えばレーザーでビアホールを形成した場合には、ビア導体１９の小径化が可能である。

なお、導電性厚膜パッド１２を底面としてビア導体１９を形成しても良い。この場合でも、図５（Ｂ）と同様の効果が得られる。

以上、本発明の部品内蔵モジュールの製造方法がこの内容に限定されることはなく、発明の趣旨を損なわない範囲で、適宜工程に変更を加えることができる。

１部品内蔵モジュール
１１金属薄板
１２導電性厚膜パッド
１３接合材
１４チップ部品
１５積層体
１６端子電極
１７樹脂層
１８ビアホール
１９ビア導体
２１表面電極
３１コア基板
３２マザーボード

Claims

金属薄板を用意する工程と、
前記金属薄板の一方の主面上に、導電性ペーストを塗布して硬化させることで導電性厚膜パッドを設ける工程と、
前記導電性厚膜パッド上に接合材を設ける工程と、
前記接合材を介してチップ部品を前記導電性厚膜パッド上に実装する工程と、
前記一方の主面上に、前記チップ部品を覆うように樹脂層を設ける工程と、
前記金属薄板をパターニングして、表面電極を形成する工程と、
を備える、部品内蔵モジュールの製造方法。
前記導電性厚膜パッドを設ける工程において、前記導電性ペーストを硬化させた後に、前記導電性厚膜パッドの表面を研磨して平坦化する、請求項１に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
前記金属薄板を用意する工程において、あらかじめ前記一方の主面が粗面化された前記金属薄板を用意する、請求項１または２に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
前記表面電極を形成する工程において、前記表面電極と前記導電性厚膜パッドの接する部分が、前記表面電極と前記樹脂層とが接する部分で囲まれるように前記金属薄膜をパターニングする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
前記樹脂層を設ける工程の後に、前記樹脂層にビアホールを形成し前記ビアホールに導電性材料を充填することで、一端が前記接合材と電気的に接続されているビア導体を形成する工程を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
前記ビア導体を形成する工程において、前記導電性厚膜パッドを底面としてビアホールを形成する、請求項５に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
前記ビア導体を形成する工程において、前記接合材を底面としてビアホールを形成する、請求項５に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
一対の主面を有する平板状の樹脂層と、
前記樹脂層内に配置されたチップ部品とを備えた部品内蔵モジュールであって、
前記樹脂層の少なくとも一方の主面上に表面電極が形成され、当該表面電極の前記樹脂層側の表面上に導電性厚膜パッドが形成され、当該導電性厚膜パッドの前記表面電極と反対側の表面上に、前記チップ部品が接合材により実装されている部品内蔵モジュール。
前記導電性厚膜パッドが導電性樹脂である、請求項８に記載の部品内蔵モジュール。