WO2004091266A1 - 回路基板およびその製造方法 - Google Patents

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Kazuhiro Nishikawa
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a circuit board formed by embedding an electronic component in a resin base material and a manufacturing method thereof.
  • circuit boards used in these devices not only serve as wiring boards for mounting electronic components such as semiconductor chips, resistors, capacitors, and sensors on both sides, but are also thin and compact with these electronic components built into them. A method for realizing the above has been developed.
  • FIG. 6A to FIG. 6D are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the circuit board.
  • the semiconductor chip 21 and the electronic component 23 are arranged at predetermined positions on the main surface of the resin base material 24 made of thermoplastic resin.
  • the semiconductor chip 21 is also a kind of electronic component, but will be described separately.
  • the bump electrode 22 of the semiconductor chip 21 is disposed so as to face the main surface of the resin base material 24.
  • the resin base material 24 on which the semiconductor chip 21 and the electronic component 23 are arranged is arranged in a hot press apparatus having a pair of hot press plates 25 and 26.
  • the resin base material 24 is heated and softened by the lower hot press plate 26.
  • the upper heat press plate 25 is pushed down to press-fit the semiconductor chip 21 and the electronic component 23 into the resin base material 24.
  • the temperature of the pair of hot press plates 25 and 26 is lowered to cure the resin base material 24.
  • FIG. 6C a resin base material 24 in which the semiconductor chip 21 and the electronic component 23 are embedded is obtained.
  • the bump electrode 2 2 of the semiconductor chip 2 1 and the electronic component 2 For example, a conductor paste is screen-printed so as to include the three electrode terminals 2 3 1 and hardened to form the electrode wiring 27. Thereby, the semiconductor chip 21 and the electronic component 23 are built in the resin base material 24, and a circuit board in which these are connected by the predetermined electrode wiring 27 is obtained.
  • polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polyolefin, vinyl chloride, polystreptone, and acrylonitrile tolbutadiene styrene.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the semiconductor chip 2 1 and the electronic component 2 3 can be embedded in the resin base material 24 at a temperature of about 160 °. .
  • FIG. 7A to FIG. 7E are cross-sectional views for explaining main processes when a circuit board is manufactured by this method.
  • a conductor paste is printed on the main surface of the temporary substrate 28 by, for example, screen printing and cured to form the electrode wiring 27.
  • the electrode wiring 27 and the bump electrode 2 2 of the semiconductor chip 21 are connected by a general connection method.
  • This step is performed by inserting a temporary substrate 28 and a resin base material 29 on which a semiconductor chip 21 is mounted between two hot press plates, and applying heat and pressure.
  • a heat radiating plate 30 is attached to the back surface of the resin base material 29 as shown in the drawing. That is, as shown in FIG. 7D, if at least one of the resin base material 29 and the heat sink 30 is heated and pressurized with the temporary substrate 28 remaining, the heat sink 30 is made into the resin base material 29. Can be glued to. Thereafter, as shown in FIG. 7E, by removing the temporary substrate 28, a circuit substrate in which the semiconductor chip 21 and the electrode wiring 27 are embedded in the resin base material 29 is formed. In the case of this method, since it is formed in the resin base material 29 including the electrode wiring 27, not only a thinner circuit board can be realized, but a multilayer circuit board can be easily stacked by further stacking them. Can be made.
  • a base material is formed with a semi-cured thermosetting resin, and the temperature of the base material is equal to or higher than the softening temperature.
  • a method for embedding a semiconductor chip is also being developed. This method is suitable for the production of circuit boards with a small number of built-in components, such as IC force, but it is difficult to set work conditions when many electronic components are built in several times.
  • thermoplastic resin or a thermosetting resin is used as a resin base material. If a thermoplastic resin is used, it is easy to press-fit and embed semiconductor chips and electronic components. Therefore, it is suitable as a method for manufacturing IC cards, memory cards, etc. that are not exposed to high temperatures after the process of embedding semiconductor chips.
  • the present invention solves the above-described conventional problems.
  • a semiconductor chip or an electronic component is embedded in a resin base material, it is performed at a relatively low temperature, and then heat resistance is imparted to the resin base material.
  • An object of the present invention is to provide a highly accurate circuit board and a method for manufacturing the same while suppressing the rate.
  • a method for manufacturing a circuit board according to the present invention comprises heating a resin base material including a thermoplastic component and a crosslinkable component to soften the electronic component having a protruding electrode in the resin base material.
  • the method comprises a step of embedding, a step of cross-linking and curing a crosslinkable component in the resin base material, and a step of forming on the surface of the resin base material an electrode wiring connected to the protruding electrode of the electronic component. That is, a resin base material containing a thermoplastic component and a crosslinkable component is used as the resin base material.
  • thermoplastic component of the resin base material As a result, in the process of embedding the electronic component, it can be easily softened at a relatively low temperature by the thermoplastic component of the resin base material and the electronic component can be press-fitted. Moreover, heat resistance as a circuit board can be improved by bridging crosslinkable components after embedding electronic components. By this manufacturing method, It is possible to realize a circuit board with a small board deformation rate and high board dimension accuracy.
  • the step of embedding the electronic component in the resin substrate includes the step of placing the surface opposite to the protruding electrode forming surface of the electronic component in contact with the resin substrate, and heating and softening the resin substrate to You may make it consist of the process of press-fitting and embedding components in the resin base material.
  • the step of embedding the electronic component in the resin base material includes the step of placing the protruding electrode forming surface of the electronic component in contact with the main surface of the resin base material, and heating and softening the resin base material to make the electronic component.
  • the thickness of the resin base material may be equal to or less than the thickness including the protruding electrodes of the electronic component.
  • the electronic component can be press-embedded in the resin base material by selecting one of the above in consideration of the shape, thickness, thickness variation, etc. of the electronic component.
  • the dimensional accuracy of the circuit board can be improved by improving the heat resistance by crosslinking the crosslinkable component in the resin base material.
  • the degree of freedom in the manufacturing process can be increased.
  • the thickness of the resin base material is equal to or less than the thickness including the protruding electrode of the electronic component.
  • the protruding electrodes can be reliably exposed on the surface of the resin base material.
  • the thickness of the resin base material is preferably substantially the same as the thickness of the electronic component including the projecting electrode, but may be thinner. However, it is desirable that the thickness of the resin base material be thicker than the protruding electrodes so that the electronic component can be securely fixed to the resin base material. If it is thin, it may be press-embedded and then hot-pressed in the same manner using another resin base material so that the entire electronic component is embedded in the resin base material.
  • the step of embedding the electronic component in the resin base material includes a step of temporarily fixing the surface opposite to the protruding electrode forming surface of the electronic component in contact with the temporary substrate, and a temporary substrate on which the electronic component is temporarily fixed. It is good also as the process of arrange
  • a convex portion corresponding to each thickness of the electronic component having a different thickness is provided, and the top of the protruding electrode of the electronic component is aligned and fixed in an anti-static manner. It may be.
  • a protrusion that corrects the thickness of each electronic component is provided on the temporary substrate in advance. It becomes easy to align the tops of the electrodes. Thereby, the protruding electrode of the electronic component can be reliably exposed from the resin base material.
  • the step of embedding the electronic component in the resin base material includes a step of temporarily fixing the surface opposite to the protruding electrode forming surface of the electronic component in contact with the temporary substrate, and a temporary substrate on which the electronic component is temporarily fixed. It consists of a step of placing a resin base material on the top and a step of heating and softening the resin base material to embed an electronic component in the resin base material.
  • the temporary substrate is removed after the step of forming the electrode wiring. May be. By this method, the temporary substrate can be removed after at least the electrode wiring is formed, so that the circuit board can be easily handled until the final process, and the manufacturing yield can be improved.
  • the step of embedding the electronic component in the resin base material includes the step of temporarily fixing the protruding electrode forming surface of the electronic component in contact with the temporary substrate, and the step of heating and softening the resin base material to make the electronic component a resin base.
  • the method includes a step of embedding in the material and a step of removing the temporary substrate, and the thickness of the resin base material may be equal to or less than the thickness including the protruding electrodes of the electronic component.
  • the thickness of the resin substrate is desirably substantially the same as the thickness of the electronic component including the protruding electrode, but may be thinner. However, it is desirable that the thickness of the resin base material be thicker than the protruding electrode so that the electronic component can be securely fixed to the resin base material. If it is thin, it may be press-embedded and then hot-pressed in the same manner using another resin base material so that the entire electronic component is embedded in the resin base material.
  • the circuit board manufacturing method of the present invention includes a step of heating and softening a resin base material including a thermoplastic component and a crosslinkable component to embed an electronic component having a protruding electrode in a resin base material, The process of forming the electrode wiring connected to the protruding electrode of the electronic component on the surface of the resin base material, and heating and softening the resin base material to press the electrode wiring and the electronic component into the resin base material
  • the method includes a step of making the electrode wiring and the resin base material the same surface, and a step of crosslinking and curing the crosslinkable component in the resin base material.
  • the surface of the electrode wiring and the surface of the resin substrate can be made substantially the same. Also in this case, the heat resistance as a circuit board can be improved by crosslinking the crosslinkable component in the resin base material after embedding the electrode wiring.
  • the electronic component may be a semiconductor chip
  • the protruding electrode may be a bump electrode.
  • the step of forming the electrode wiring may be performed by printing and curing the conductive material.
  • the thermoplastic component in the resin base material may be a material having a melting point of 50 ° C. to 150 ° C. By setting it within this temperature range, the heating temperature when the electronic component is press-fitted and incorporated can be lowered, and even an electronic component with low heat resistance can be incorporated.
  • the circuit board of the present invention includes a thermoplastic component and a crosslinkable component, a heat resistant substrate cured by crosslinking the crosslinkable component, and exposing at least the surface of the protruding electrode in the heat resistant substrate.
  • the surface of the electrode wiring and the surface of the heat resistant base material may be the same surface.
  • FIG. 1A to FIG. 1D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a circuit board according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A to FIG. 2D are process cross-sectional views for explaining a circuit board manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A to FIG. 3D are process sectional views for explaining a circuit board manufacturing method according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A to FIG. 4D are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing a circuit board according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A to FIG. 5D are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing a circuit board according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6A to 6D are process cross-sectional views illustrating a conventional circuit board manufacturing method.
  • FIGS. 7A to 7E are process cross-sectional views illustrating another conventional circuit board manufacturing method. Best form for
  • FIG. 1A to 1D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a circuit board according to the first embodiment of the present invention.
  • the protruding electrode 2 is not formed on the main surface of the resin base material 3 (hereinafter referred to as the resin base material 3) containing the thermoplastic component and the crosslinkable component.
  • the electronic component 1 having the protruding electrode 2 is arranged with the surfaces facing each other.
  • the electronic component 1 will be described as the semiconductor chip 1 and the protruding electrode 2 will be described as the bump electrode 2.
  • the resin base material 3 on which the semiconductor chip 1 is arranged is placed in a hot press apparatus having a pair of hot press plates 4 and 5, and then heat and pressure are applied to conduct the semiconductor.
  • the body chip 1 is pressed into the resin base material 3 and embedded.
  • the resin base material 3 is fixed in advance on one of the pair of heat press plates 4 and 5, and then the semiconductor chip 1 is disposed on the surface of the resin base material 3, It is good also as a method of heating and pressurizing with the hot press plates 4 and 5.
  • the resin base material 3 in which the semiconductor chip 1 is embedded is taken out from the heat press apparatus, and the crosslinkable component, which is a component contained in the resin base material 1, is cross-linked and cured.
  • the crosslinking reaction for example, ultraviolet irradiation, electron beam irradiation, or a method in which these and a heating action are combined can be used.
  • the heat resistance of the resin substrate 3 is greatly improved, and this is called the heat resistant substrate 70.
  • an electrode wiring 6 connected to the bump electrode 2 is formed on the heat resistant substrate 70.
  • the electrode wiring 6 is formed by a method such as screen printing with a conductive paste, for example.
  • an intermediate base material may be provided between the upper hot press plate 4 and the semiconductor chip 1.
  • a fluororesin sheet or the like is used as the intermediate base material. This intermediate base material prevents the semiconductor chip 1 from being adsorbed to the upper hot press plate 4 and facilitates peeling.
  • Such a method using an intermediate substrate is also effective in the following embodiments.
  • FIGS. 2A to 2D are process cross-sectional views for explaining a circuit board manufacturing method according to the second exemplary embodiment of the present invention.
  • the circuit board manufacturing method according to the present embodiment includes a method in which the bump electrodes 2 of the semiconductor chip 1 are arranged and embedded toward the main surface of the resin base material 8.
  • the bump electrode 2 faces the resin substrate 8 on the main surface of a resin substrate 8 (hereinafter referred to as resin substrate 8) containing a thermoplastic component and a crosslinkable component.
  • resin substrate 8 a resin substrate 8 containing a thermoplastic component and a crosslinkable component.
  • the semiconductor chip 1 is arranged as follows.
  • the semiconductor chip 1 is attached to the resin base material by applying heat and pressure. 8 Press fit and embed.
  • the resin base material 8 in which the semiconductor chip 1 is embedded is taken out, and the crosslinkable component in the resin base material 8 is cross-linked and cured as shown in FIG. 2C.
  • the heat resistance of the resin base material 8 is improved and the heat resistant base material 90 is obtained as in the first embodiment.
  • an electrode wiring 6 connected to the bump electrode 2 is formed on the heat resistant substrate 90.
  • the electrode wiring 6 is formed, for example, by a method such as screen printing using a conductive paste. If the conductive paste is printed and then cured, the semiconductor substrate 1 is embedded in the heat resistant substrate 90, and the circuit board 9 having the electrode wiring 6 formed on the surface is obtained.
  • fluorine is interposed between the hot press plate 4 and the semiconductor chip 1.
  • an intermediate base material such as a resin may be disposed.
  • a fluororesin sheet or the like is used as the intermediate base material. This intermediate base material prevents the semiconductor chip 1 from being adsorbed to the upper hot press plate 4 and facilitates peeling.
  • the resin substrate 8 has the same force as the thickness of the electronic component 1 including the protruding electrode 2.
  • the present invention is not limited to this, and a thinner resin substrate may be used.
  • the thickness of the resin base material 8 may be at least thicker than the protruding electrode 2 so long as the electronic component 1 is fixed when the electronic component 1 is press-fitted.
  • a resin base material having the same composition may be further placed and heat-pressed again to embed the electronic component 1 in the resin base material.
  • Embodiments 1 and 2 polyester, polyolefin, polycarbonate, ABS, polymer alloy, etc. are used as the thermoplastic component in the resin substrate, and vinyl group, isocyanate group are used as the crosslinkable component.
  • a component containing a blocked isocyanate, a glycidyl group, a carboxylate group or the like in the skeleton can be used.
  • the curing treatment method for the crosslinkable component can be appropriately selected according to the crosslinkable component used, such as ultraviolet irradiation or heat treatment.
  • the crosslinkable component in the resin base material is crosslinked and cured to impart heat resistance, and then the electrode wiring is formed.
  • the substrate dimensional accuracy is not deteriorated by the printing formation of the conductive material or the heat treatment during the thermosetting.
  • the cross-linking component may be cross-linked and cured.
  • the present invention is not limited to this.
  • semiconductor chips not only semiconductor chips but also electronic components such as resistors, capacitors, and various sensors that have projecting electrodes on the surface can be embedded in the same manner to manufacture a circuit board. it can.
  • FIG. 3A to 3D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a circuit board according to the third embodiment of the present invention.
  • the temporary board 10 The semiconductor chip 1 is fixed in contact with the temporary substrate 10 so as to face away from the surface on which the bump electrode 2 is formed.
  • an adhesive or the like may be applied to the semiconductor chip 1.
  • the adhesive for example, if a material having a characteristic that loses adhesiveness at the heating temperature at the time of hot pressing is used, the semiconductor chip 1 can be easily peeled off from the temporary substrate 10 at the same time as being embedded by press-fitting.
  • FIG. 3A shows an example in which two semiconductor chips 1 are arranged. However, a plurality of semiconductor chips 1 may be provided, or a combination of semiconductor chips 1 and other electronic components may be used.
  • a resin base material 11 including a thermoplastic component and a crosslinkable component in a heat press apparatus having a pair of heat press plates 4 and 5 (hereinafter referred to as resin base material 11) And a temporary substrate 10 on which the semiconductor chip 1 is fixed.
  • the temporary substrate 10 is arranged so that the bump electrode 2 of the semiconductor chip 1 faces the resin base material 11.
  • heat and pressure are applied by a pair of hot press plates 4 and 5.
  • the semiconductor chip 1 is embedded in the resin base material 11, so that the temporary substrate 10 is removed from the hot press apparatus.
  • the crosslinkable component in the resin base material 11 is crosslinked and cured to impart heat resistance.
  • the resin base material 11 becomes a heat-resistant base material 120 having heat resistance.
  • an electrode wiring 6 connected to the bump electrode 2 is formed on the heat-resistant base material 120.
  • the electrode wiring 6 is formed, for example, by a method such as screen printing using a conductive pace. If the conductive paste is printed and then cured, the semiconductor chip 1 is embedded in the heat-resistant base material 120 and the circuit board 12 having the electrode wiring 6 formed on the surface is obtained.
  • the semiconductor chip 1 is fixed using the temporary substrate 10, these semiconductor chips 1 are not displaced when hot pressing is performed, so that press-fitting with high positioning accuracy is possible. It becomes. Thereby, the electrode wiring 6 connected to the bump electrode 2 can be formed in a fine pattern. Further, depending on the fixing method to the temporary substrate 10, it can be taken out without being completely cooled in the hot press apparatus and cooled outside the apparatus. With such a method, it is possible to shorten the process time.
  • the resin base material 1 1 is the electronic component 1 including the protruding electrode 2.
  • the present invention is not limited to this, and a thinner resin substrate 8 may be used.
  • the thickness of the resin base material 8 may be at least thicker than the protruding electrode 2 so long as the electronic component 1 can be fixed when the electronic component 1 is press-fitted.
  • a resin base material having the same composition may be further disposed and hot-pressed again to embed the electronic component 1 in the resin base material.
  • a convex portion (not shown) for correcting the thickness of each electronic component may be provided on the temporary substrate 10 in advance.
  • the convex portion may be formed by machining the temporary substrate 10 or may be formed on the temporary substrate 10 with another material.
  • FIG. 4A to FIG. 4D are process cross-sectional views for explaining the circuit board manufacturing method according to the fourth exemplary embodiment of the present invention.
  • the semiconductor chip 1 is fixed at a predetermined position on the main surface of the temporary substrate 10 with the surface on which the bump electrodes 2 are formed facing the temporary substrate 10.
  • an adhesive it is preferable to use an adhesive as in the third embodiment.
  • FIG. 4A shows an example in which two semiconductor chips 1 are arranged, a plurality of semiconductor chips 1 may be used, and semiconductor chips 1 and electronic components such as capacitors and sensors. Can be mixed with
  • thermoplastic base material containing a thermoplastic component and a crosslinkable component on the heat press plate 5 below the heat press apparatus having a pair of heat press plates 4 and 5 And resin base material 1 3
  • the temporary substrate 10 to which the semiconductor chip 1 is fixed is arranged on the upper hot press plate 4 so that the semiconductor chip 1 fixed to the temporary substrate 10 faces the resin base material 13.
  • heating and pressurization are applied by the upper hot press plate 4 and the lower hot press plate 5.
  • the semiconductor chip 1 is press-embedded in the resin base material 13. After embedding, cool and remove from the hot press machine, and remove the temporary substrate 10.
  • the temporary substrate 10 to which the semiconductor chip 1 is fixed is not limited to the method in which the semiconductor substrate 1 is fixed to the hot press plate 4 and then heated and pressurized, but also the temporary substrate 10 It may be placed on the surface of the material 13 and heated and pressed by the hot press plates 4 and 5.
  • the crosslinkable component in the resin base material 13 is crosslinked and cured to impart heat resistance.
  • the heat resistance of the resin base material is improved and the heat resistant base material 140 is obtained.
  • an electrode wiring 6 connected to the bump electrode 2 is formed on the heat resistant base material 140 as shown in FIG. 4D.
  • a conductive paste is formed by a method such as screen printing. If the conductive paste is printed and then cured, the semiconductor substrate 1 is embedded in the heat-resistant substrate 140, and the circuit board 14 having the electrode wiring 6 formed on the surface is obtained.
  • the semiconductor chip 1 is fixed using the temporary substrate 10 in the same manner as in the third embodiment, the semiconductor chip 1 is not displaced during hot pressing, so that the positional accuracy is improved. High press-in burial is possible. Thereby, the electrode wiring 6 connected to the bump electrode 2 can be formed in a fine pattern. Further, depending on the fixing method to the temporary substrate 10, it can be taken out without being completely cooled in the hot press apparatus and cooled outside the apparatus. With such a method, it is possible to shorten the process time.
  • polyester, polyolefin, polycarbonate, ABS, polymer alloy, etc. are used as the thermoplastic component in the resin substrate, and vinyl group, isocyanate group are used as the crosslinkable component.
  • vinyl group, isocyanate group are used as the crosslinkable component.
  • a component containing a blocked isocyanate, a glycidyl group, a carboxylate group or the like in the skeleton can be used.
  • the crosslinkable component in the resin base material is crosslinked and cured to impart heat resistance, and then the electrode wiring is formed.
  • the substrate dimensional accuracy is not deteriorated by the printing formation of the conductive material or the heat treatment during the thermosetting.
  • the crosslinkable component may be crosslinked and cured after the electrode wiring is formed.
  • the semiconductor chip is mounted as the electronic component has been described.
  • the present invention is not limited to this range. In other words, not only semiconductor chips, but also electronic components such as resistors, capacitors, and various sensors .. If at least the surface has a protruding electrode, it is embedded in the same way to manufacture a circuit board. be able to.
  • FIG. 5A to FIG. 5D are process cross-sectional views for explaining the circuit board manufacturing method according to the fifth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A shows that the semiconductor chip 1 is press-fitted and embedded in the resin base material 13 by the method described in the first embodiment, and the electrode wiring 6 is formed without cross-linking the crosslinkable component in the resin base material 13. Shows the state. That is, after the semiconductor chip 1 is press-embedded and the resin base material 13 is cooled, the resin base material 13 is cured. In this state, for example, a conductive paste is printed by screen printing or the like to form the electrode wiring 6. After printing, the resin is cured. In this state, the electrode wiring 6 protrudes from the surface of the resin base material 13.
  • FIG. 5B the resin base material 13 in a state where the electrode wiring 6 is formed is placed in a hot press apparatus having a pair of hot press plates 15 and 16, and heating and pressurization are performed.
  • FIG. 5C shows a state in which the semiconductor chip 1 and the electrode wiring 6 are both pressed and embedded in the resin base material 1 3 by heating and pressurizing.
  • the crosslinkable component in the resin base material 13 is crosslinked and cured.
  • the resin base material 13 is given heat resistance and becomes a heat resistant base material 170. If heat resistance is imparted by this crosslinking reaction, a circuit board 17 as shown in FIG. 5D can be obtained.
  • the crosslinkable component is crosslinked after embedding the electrode wiring 6 in the resin base material 13, not only can the heat resistance be improved, but the surface of the circuit board 17 can be flattened. Therefore, it is possible to easily further increase the number of layers by using such a circuit board 17.
  • Table 1 shows the results of measuring the deformation rate of the resin base material by heating with respect to the sample prepared based on the embodiment of the present invention.
  • the deformation rate of the film which is a resin base material
  • the deformation rate of the film is such that the distance between the two specified points on the resin base material at room temperature and the distance between the two points change due to elongation when heated to each temperature. Expressed as a ratio to the value. The smaller the deformation rate, the better the heat resistance.
  • the embedded semiconductor chip is heated After the semiconductor chip was press-fitted into the resin substrate and embedded, the resin substrate was returned to room temperature and its operating characteristics were evaluated.
  • the thickness of the resin substrate used was 0.1 mm, and the shape of the semiconductor chip was 5 mm X 5 mm X 0.1 mm.
  • Sample 1 shown in Table 1 is .. Using a resin base material made of a material having a segment in which alkoxysilane is grafted as a functional group on a part of the olefin resin, a semiconductor chip is heated in this resin base material at a temperature of 1600 It was press-fitted at a temperature of 35 ° C and a pressure of 35 ON. Sample 2 uses a resin base material made of a material having a segment in which a carboxylic acid group or a hydroxyl group is grafted as a functional group on a part of the olefin resin, and the semiconductor chip is heated at a temperature of Implanted at 1600 ° C and pressurizing pressure 3 5 ON.
  • Comparative Example 1 a semiconductor chip was embedded in a resin base material made of a polyethylene film at a heating temperature of 160 and a pressing force of 35 ON. Further, in Comparative Example 2, a semiconductor chip was embedded in a resin base material made of polyethylene terephthalate (PET) at a heating temperature of 160 ° C. and a pressurizing pressure of 3550 N. In Comparative Example 3, a resin substrate made of a polyimide film was used. Since polyimide films are not thermoplastic, semiconductor chips cannot be embedded. However, it is listed as a comparative example as a representative of the low deformation rate of the resin base material due to heat.
  • PET polyethylene terephthalate
  • sample 1 that is, a resin base material made of a material having a segment grafted with alkoxysilane as a functional group on a part of olefin resin is used.
  • sample 1 that is, a resin base material made of a material having a segment grafted with alkoxysilane as a functional group on a part of olefin resin is used.
  • sample 2 that is, a resin base material made of a material having a segment grafted with alkoxysilane as a functional group on a part of olefin resin is used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • Sample 2 is a resin base material made of a material having a segment in which a force sulfonic acid group or a hydroxyl group is grafted as a functional group on a part of the olefin resin, but the deformation rate of the resin base material is lower than that of Sample 1. large. However, it has also been found that if it is used at a temperature of 150 ° C. or less, it can be sufficiently put into practical use.
  • thermoplastic component in the resin substrate is polyester, polyolefin, polycarbonate, ABS, polymer alloy, etc.
  • the bridging component is biell group, isocyanato group, Components containing a blocked isocyanate, a glycidyl group, a carboxylate group or the like in the skeleton can be used.
  • the method of simultaneously pressing a plurality of electronic components using a semiconductor chip as an example has been described.
  • the present invention is not particularly limited to this. It is also possible to press-fit one electronic component at a time and embed all the electronic components, and then crosslink the crosslinkable component to give heat resistance.
  • the resin base material is composed of the thermoplastic component and the crosslinkable component, and the characteristic of the thermoplastic component is dominant in the process of embedding the electronic component in the resin base material. Therefore, the electronic component can be embedded in the resin base material at a relatively low temperature.
  • By improving the heat resistance by crosslinking the crosslinkable component in the resin base material after embedding it is possible to realize a circuit board manufacturing method that is less likely to cause variations in board dimensions and has a low thermal deformation rate. Useful in fields that require thin and small circuit boards such as portable devices.

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Description

明細書
回路基板およびその製造方法 技術分野
本発明は、 樹脂基材中に電子部品を圧入埋設してなる回路基板およびその製造 方法に関する。 背景技術
近年、 携帯電話等の通信機器や携帯型情報端末機器の開発が進んできており、 機器の小型、 軽量、 薄型化に対する要望が強くなつてきている。 これらに用いら れる回路基板も単にその両面に半導体チップ、 抵抗やコンデンサあるいはセンサ 等の電子部品を実装する配線基板としての役割だけでなく、 その内部にこれらの 電子部品を内蔵して薄型、 小型化を実現する方法が開発されてきている。
回路基板中に電子部品を内蔵する方法が、 例えば特開 2 0 0 2— 2 6 1 4 2 1 号公報に開示されている。 図 6 Aから図 6 Dは、 この回路基板の製造方法を説明 する工程断面図である。 まず、 図 6 Aに示すように、 熱可塑性樹脂からなる樹脂 基材 2 4の主面の所定位置に半導体チップ 2 1および電子部品 2 3を配置する。 なお、 半導体チップ 2 1も電子部品の 1種であるが、 区別して説明する。 この従 来例では半導体チップ 2 1のバンプ電極 2 2を樹脂基材 2 4の主面に対向させて 配置している。
次に、 図 6 Bに示すように、 半導体チップ 2 1および電子部品 2 3が配置され た樹脂基材 2 4を一対の熱プレス板 2 5、 2 6を有する熱プレス装置に配置する。 このとき、 下方の熱プレス板 2 6で樹脂基材 2 4を加熱して軟化させる。 この状 態で、 上方の熱プレス板 2 5を押し下げることによって、 半導体チップ 2 1およ び電子部品 2 3を樹脂基材 2 4中に圧入する。 この状態で、 一対の熱プレス板 2 5、 2 6の温度を下げて樹脂基材 2 4を硬化させる。 これにより、 図 6 Cに示す ように半導体チップ 2 1および電子部品 2 3がその内部に埋設された榭脂基材 2 4が得られる。
次に、 図 6 Dに示すように、 半導体チップ 2 1のバンプ電極 2 2と電子部品 2 3の電極端子 2 3 1を含むように、 例えば導体ペーストをスクリーン印刷し、 硬 ィ匕させて、 電極配線 2 7を形成する。 これにより、 半導体チップ 2 1と電子部品 2 3とが樹脂基材 2 4中に内蔵され、 これらを所定の電極配線 2 7により接続し た回路基板が得られる。
このような樹脂基材 2 4の材料としては、 ポリエチレンテレフタレート ( P E T) 等のポリエステル類、 ポリオレフイン、 塩化ビエル、 ポリ力一ボネート、 了 クリロ二トリルブタジエンスチレン等が用いられる。 ポリエチレンテレフタレー ト （P E T) 榭脂を用いた場合、 温度 1 6 0 ° (：、 圧力 4 0 O N程度で半導体チッ プ 2 1および電子部品 2 3を樹脂基材 2 4中へ埋め込むことができる。
また、 仮基板を用いて半導体チップを樹脂基材中に圧入する方法が特開 2 0 0
1一 5 7 4 0 8号公報に開示されている。 図 7 Aから図 7 Eは、 この方法により 回路基板を製造するときの主要な工程を説明するための断面図である。
まず、 図 7 Aに示すように、 仮基板 2 8の主面に、 例えばスクリーン印刷等に よって導体ペーストを印刷し、 硬化させ電極配線 2 7を形成する。 次に、 図 7 B に示すように、 電極配線 2 7と半導体チップ 2 1のバンプ電極 2 2とを一般的に 行われている接続方法により接続する。
次に、 図 7 Cに示すように、 仮基板 2 8の上に熱可塑性樹脂からなる樹脂基材
2 9を圧接して、 半導体チップ 2 1を樹脂基材中に埋め込む。 この工程は、 2枚 の熱プレス板の間に半導体チップ 2 1を搭載した仮基板 2 8と樹脂基材 2 9とを 挿入し、 加熱加圧することで行われる。
なお、 このときに図示するように樹脂基材 2 9の裏面に放熱板 3 0を取り付け ている。 すなわち、 図 7 Dに示すように、 仮基板 2 8が残っている状態で樹脂基 材 2 9および放熱板 3 0の少なくとも一方を加熱、 加圧すれば放熱板 3 0を樹脂 基材 2 9に接着できる。 その後、 図 7 Eに示すように、 仮基板 2 8を除去するこ とによって、 樹脂基材 2 9中に半導体チップ 2 1と電極配線 2 7とを埋設した回 路基板が形成される。 この方法の場合、 電極配線 2 7も含めて樹脂基材 2 9中に 形成されるのでより薄型の回路基板を実現できるだけでなく、 これらをさらに積 層して多層構成の回路基板も容易に'作製できる。
また、 半硬化の熱硬化性樹脂で基材を形成し、 この基材の温度を軟化温度以上 ' に上げて半導体チップを埋め込む方法も開発されている。 この方法は、 I C力一 ドのように内蔵する部品が少ない回路基板の製造には向いているが、 多数の電子 部品を数回に分けて内蔵させる場合等には作業条件の設定がむずかしい。
これらの従来の回路基板の製造方法は、 樹脂基材として熱可塑性樹脂または熱 硬化性樹脂を用いている。 熱可塑性樹脂を用いる場合には、 半導体チップや電子 部品を圧入し埋め込むことは容易である。 そのため、 半導体チップを埋設するェ 程以降は高温にさらされることのない用途、 すなわち I Cカードやメモリカード 等を製造する方法として適している。
しかしながら、 複数の半導体素子や電子部品を内蔵し、 より薄型、 小型の回路 基板を実現するためには、回路基板の製造工程での熱履歴による熱変形を防止し、 基板寸法精度を確保することが要求される。 このためには、 軟化点の高い熱可塑 性樹脂を選択しなければならないが、 このような材料を用いると半導体チップゃ 電子部品を圧入し、 埋設するときの加熱温度や加圧力を高くする必要が生じ、 信 頼性を損なうことがある。 発明の開示
本発明は上記従来の課題を解決するもので、 半導体チップや電子部品を樹脂基 材中へ埋設するときには比較的低温で行い、 その後、 樹脂基材に耐熱性を付与す ることで、 基板変形率を抑制して高精度の回路基板およびその製造方法を提供す ることを目的とする。
上記目的を達成するために、 本発明の回路基板の製造方法は、 熱可塑性成分と 架橋性成分とを含む樹脂基材を加熱し軟化させて突起状電極を有する電子部品を 樹脂基材中に埋設する工程と、 樹脂基材中の架橋性成分を架橋し硬化させる工程 と、 電子部品の突起状電極に接続する電極配線を樹脂基材の表面に形成する工程 とを有する方法からなる。 すなわち、 樹脂基材として熱可塑性成分と架橋性成分 とを含む樹脂基材を用いることを特徴としている。 これにより、 電子部品を埋設 する工程では、 樹脂基材の熱可塑性成分により比較的低温で軟化させ、 電子部品 を圧入していくことが容易にできる。 また、 電子部品を埋設後、 架橋性成分を架 橋させることで、回路基板としての耐熱性を向上できる。この製造方法によって、 基板変形率が小さく、 基板寸法精度のよい回路基板を実現できる。
また、 電子部品を樹脂基材中に埋設する工程が、 電子部品の突起状電極形成面 とは反対の面を樹脂基材に接して配置する工程と、 樹脂基材を加熱し軟化させて 電子部品を樹脂基材中に圧入埋設する工程とからなるようにしてもよい。
また、 電子部品を樹脂基材中に埋設する工程が、 電子部品の突起状電極形成面 を樹脂基材の主面に接して配置する工程と、 樹脂基材を加熱し軟化させて電子部 品を樹脂基材中に圧入埋設する工程とからなり、 かつ樹脂基材の厚みが電子部品 の突起状電極を含めた厚み以下とするようにしてもよい。
これらの方法により、 電子部品の形状、 厚み、 厚みのばらつき等を考慮して、 上記のどちらかを選択して電子部品を樹脂基材中に圧入埋設することができる。 埋設後、 樹脂基材中の架橋性成分を架橋して耐熱性を向上させれば、 回路基板の 寸法精度を向上できる。 さらに、 製造工程の自由度も大きくできる。 なお、 電子 部品の突起状電極形成面を樹脂基材の主面に接して配置する方法の場合、 樹脂基 材の厚みが電子部品の突起状電極を含む厚み以下とすることで、 樹脂基材の表面 から突起状電極を確実に露出させることが容易にできる。 このような厚み構成と することで、 突起状電極を確実に樹脂基材の表面に露出させることができる。 な お、 樹脂基材の厚みは突起状電極を含めた電子部品の厚みとほぼ同じ厚みとする ことが望ましいが、 それより薄くてもよい。 ただし、 樹脂基材の厚みは、 突起状 電極より厚くして電子部品を樹脂基材に確実に固定できる程度以上の厚みとする ことが望ましい。 また、 薄い場合には圧入埋設した後に、 さらに別の樹脂基材を 用いて同様に熱プレスし、 電子部品全体を樹脂基材中に埋設するようにしてもよ い。
また、 電子部品を樹脂基材中に埋設する工程が、 電子部品の突起状電極形成面 とは反対の面を仮基板に接して仮固定する工程と、 電子部品が仮固定された仮基 板上に樹脂基材を配置する工程と、 樹脂基材を加熱し軟化させて電子部品を樹脂 基材中に埋設する工程と、 埋設後に仮基板を除去する工程としてもよい。 このと き、 仮基板の電子部品を仮固定する位置に、 厚みの異なる電子部品のそれぞれの 厚みに対応した凸部を設け、 電子部品の突起状電極の頂部を揃えて ί反固定するよ うにしてもよい。 このような方法とすることにより、 個々に電子部品を埋設する場合に比べて、 全ての電子部品を位置精度よく配置してから埋設することができ、 工程を短縮で きる。 なお、 電子部品の突起状電極形成面とは反対の面を仮基板に向けて設置す る場合、 あらかじめそれぞれの電子部品の厚みを補正する凸部を仮基板に設けて おくことで、 突起状電極の頂部を揃えることが容易になる。 これにより、 電子部 品の突起状電極を樹脂基材から確実に露出させることができる。
また、 電子部品を樹脂基材中に埋設する工程が、 電子部品の突起状電極形成面 とは反対の面を仮基板に接して仮固定する工程と、 電子部品が仮固定された仮基 板上に樹脂基材を配置する工程と、 樹脂基材を加熱し軟化させて電子部品を樹脂 基材中に埋設する工程とからなり、 仮基板は電極配線を形成する工程後に除去す るようにしてもよい。 この方法により、 少なくとも電極配線を形成した後に仮基 板を除去することができるので、最終の工程まで回路基板の取扱いが容易となり、 製造歩留まりを改善できる。
また、 電子部品を樹脂基材中に埋設する工程が、 電子部品の突起状電極形成面 を仮基板に接して仮固定する工程と、 樹脂基材を加熱し軟化させて電子部品を樹 脂基材中に埋設する工程と、 仮基板を除去する工程とからなり、 樹脂基材の厚み が電子部品の突起状電極を含めた厚み以下であるようにしてもよい。 この方法に より、 電子部品の突起状電極を樹脂基材の表面から確実に露出させることができ る。 このような厚み構成とすることで、 突起状電極を確実に樹脂基材の表面に露 出させることができる。 なお、 樹脂基材の厚みは突起状電極を含めた電子部品の 厚みとほぼ同じ厚みとすることが望ましいが、 それより薄くてもよい。 ただし、 樹脂基材の厚みは、 突起状電極より厚くして電子部品を榭脂基材に確実に固定で きる程度以上の厚みとすることが望ましい。 薄い場合には圧入埋設した後に、 さ らに別の樹脂基材を用いて同様に熱プレスし、 電子部品全体を樹脂基材中に埋設 するようにしてもよい。
また、 本発明の回路基板の製造方法は、 熱可塑性成分と架橋性成分とを含む樹 脂基材を加熱し軟化させて突起状電極を有する電子部品を樹脂基材中に埋設する 工程と、 電子部品の突起状電極に接続する電極配線を樹脂基材の表面に形成する 工程と、 樹脂基材を加熱し軟化させて電極配線と電子部品とを樹脂基材中に圧入 して電極配線と樹脂基材とを同一面とする工程と、 樹脂基材中の架橋性成分を架 橋し硬化させる工程とを有する方法からなる。
この方法により、 電極配線の表面と樹脂基材の表面とをほぼ同じにすることが できる。 この場合においても、 電極配線を埋設した後に樹脂基材中の架橋性成分 を架橋することで、 回路基板としての耐熱性を向上させることができる。
また、 電子部品が半導体チップで、 突起状電極がバンプ電極であってもよい。 さらに、 電極配線を形成する工程が導電性材料の印刷と硬化によってもよい。 こ れらの方法により、 半導体チップを内蔵した回路基板を安価に作製できる。
また、 樹脂基材中の熱可塑性成分は、 その融点が 5 0 °C〜1 5 0 °Cである材料 としてもよい。 この温度範囲とすることで、 電子部品を圧入して内蔵させるとき の加熱温度を低くでき、 耐熱性の弱い電子部品であっても内蔵化できる。
また、 本発明の回路基板は、 熱可塑性成分と架橋性成分とを含み、 この架橋性 成分を架橋させて硬化した耐熱基材と、 少なくとも突起状電極の表面を露出させ て上記耐熱基材中に埋設された突起状電極を有する電子部品と、 電子部品の突起 状電極に接続し、耐熱基材の表面に形成された電極配線とを有する構成からなる。 この構成により、 電子部品を内蔵するときには比較的低温で行うが、 最終的には 耐熱性の良好な回路基板が得られる。 この結果、 より高信頼性を有し、 基板寸法 精度のよい回路基板を実現できる。
さらに、 上記回路基板において、 電極配線の表面と耐熱基材の表面とが同一面 である構成としてもよい。 この構成により、 表面が平坦な回路基板を得ることが できるので、 より薄型、 小型の回路基板を実現できる。 図面の簡単な説明
図 1 Aから図 1 Dは、 本発明の実施の形態 1にかかる回路基板の製造方法を説 明する工程断面図
図 2 Aから図 2 Dは、 本発明の実施の形態 2にかかる回路基板の製造方法を説 明する工程断面図
図 3 Aから図 3 Dは、 本発明の実施の形態 3にかかる回路基板の製造方法を説 明する工程断面図 図 4 Aから図 4 Dは、 本発明の実施の形態 4にかかる回路基板の製造方法を説 明する工程断面図
図 5 Aから図 5 Dは、 本発明の実施の形態 5にかかる回路基板の製造方法を説 明する工程断面図
図 6 Aから図 6 Dは、 従来の回路基板の製造方法を説明する工程断面図 図 7 Aから図 7 Eは、 従来の他の回路基板の製造方法を説明する工程断面図 発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、 同じ要素については同じ符号を付しており、 説明を省略する場合がある。
(実施の形態 1 )
図 1 Aから図 1 Dは、 本発明の実施の形態 1にかかる回路基板の製造方法を説 明する工程断面図である。 まず、 図 1 Aに示すように、 熱可塑性成分と架橋性成 分とを含む樹脂基材 3 (以下、 樹脂基材 3とする） の主面上に突起状電極 2が形 成されていない面を対向させて、 突起状電極 2を有する電子部品 1を配置する。 なお、 本実施の形態では、 電子部品 1として半導体チップを用いた例で説明する ので、 以下では電子部品 1を半導体チップ 1とし、 突起状電極 2はバンプ電極 2 として説明する。
次に、 図 1 Bに示すように、 半導体チップ 1を配置した樹脂基材 3を一対の熱 プレス板 4、 5を有する熱プレス装置に配置した後、 加熱と加圧とを加えて半導 体チップ 1を樹脂基材 3の中に圧入して埋設する。 なお、 一対の熱プレス板 4、 5のうちの一方の熱プレス板 5上にあらかじめ樹脂基材 3を固定しておいてから、 この樹脂基材 3の表面に半導体チップ 1を配置し、 一対の熱プレス板 4、 5で加 熱と加圧する方法としてもよい。
次に、 図 1 Cに示すように、 半導体チップ 1が埋設された樹脂基材 3を熱プレ ス装置から取り出し、 樹脂基材 1中の含有成分である架橋性成分を架橋し硬化さ せる。 なお、 架橋反応としては、 例えば紫外線照射、 電子線照射、 あるいはこれ らと加熱作用とを複合的に作用させる方法等を用いることができる。これにより、 樹脂基材 3の耐熱性が大きく改善されるので、 これを耐熱基材 7 0とよぶ。 この 後、 図 I Dに示すように、 耐熱基材 7 0上にバンプ電極 2と接続する電極配線 6 を形成する。 電極配線 6は、 例えば導電性ペーストをスクリーン印刷等の方法に より形成する。 導電性ペーストを印刷後、 硬化させれば、 半導体チップ 1が耐熱 基材 7 0中に埋設され 表面に電極配線 6が形成された回路基板 7が得られる。 なお、 図 1 Bに示す埋設工程で、 上方の熱プレス板 4と半導体チップ 1との間 に中間基材を設けてもよい。 この場合、 中間基材として、 例えばフッ素樹脂シー ト等を用いるが、 この中間基材により半導体チップ 1が上方の熱プレス板 4に吸 着されるのを防いで、剥離しやすくできる。このような中間基材を用いる方法は、 以降の実施の形態においても同様に有効である。
(実施の形態 2 )
図 2 Aから図 2 Dは、 本発明の実施の形態 2にかかる回路基板の製造方法を説 明する工程断面図である。 本実施の形態にかかる回路基板の製造方法は、 半導体 チップ 1のバンプ電極 2を樹脂基材 8の主面に向けて配置し、 埋設する方法から なる。
まず、 図 2 Aに示すように、 熱可塑性成分と架橋性成分とを含有する樹脂基材 8 (以下、 樹脂基材 8とする） の主面上にバンプ電極 2が樹脂基材 8と対向する ように半導体チップ 1を配置する。
次に、 図 2 Bに示すように、 樹脂基材 8を一対の熱プレス板 4、 5を有する熱 プレス装置の間に配置した後、 加熱と加圧を加えて半導体チップ 1を樹脂基材 8 の中に圧入埋設する。 半導体チップ 1が埋設された樹脂基材 8を取り出し、 図 2 Cに示すように、 樹脂基材 8中の架橋性成分を架橋し硬化させる処理を行う。 こ れにより実施の形態 1と同様に樹脂基材 8の耐熱性が改善され耐熱基材 9 0とな る。
次に、 図 2 Dに示すように、 耐熱基材 9 0上にバンプ電極 2と接続する電極配 線 6を形成する。 電極配線 6は、 例えば導電性ペーストをスクリーン印刷等の方 法により形成する。 導電性ペーストを印刷後、 硬化させれば、 半導体チップ 1が 耐熱基材 9 0中に埋設され、 表面に電極配線 6が形成された回路基板 9が得られ る。
なお、 図 2 Bに示す埋設工程で、 熱プレス板 4と半導体チップ 1の間にフッ素 樹脂等の中間基材を配置してもよいことは実施の形態 1と同様である。この場合、 中間基材として、 例えばフッ素樹脂シート等を用いるが、 この中間基材により半 導体チップ 1が上方の熱プレス板 4に吸着されるのを防いで、 剥離しやすくでき る。
なお、 本実施の形態では、 樹脂基材 8は突起状電極 2を含めた電子部品 1の厚 みと同じとしている力 本発明はこれに限定されず、 さらに薄い樹脂基材を用い てもよい。この場合、樹脂基材 8の厚みは、少なくとも突起状電極 2より厚くし、 電子部品 1を圧入したときに電子部品 1が固定される程度であればよい。 この場 合、 電子部品 1を圧入後、 さらに同じ組成の樹脂基材を配置して、 再度熱プレス することで電子部品 1を樹脂基材中に圧入埋設してもよい。
なお、 実施の形態 1と実施の形態 2とにおいて、 樹脂基材中の熱可塑性成分と してはポリエステル、 ポリオレフイン、 ポリカーボネート、 A B S、 ポリマーァ ロイ等を、 また架橋性成分としてはビニル基、 イソシァネート基、 ブロック化ィ ソシァネート、 グリシジル基、 カルボン酸塩基等を骨格中に含む成分を用いるこ とができる。 この架橋性成分の硬化処理方法としては、 紫外線照射、 熱処理等、 用いる架橋性成分に応じて適宜選択することができる。
また、 実施の形態 1と実施の形態 2とでは、 樹脂基材中の架橋性成分を架橋し 硬化させ、 耐熱性を付与してから電極配線を形成している。 これにより、 導電性 材料の印刷形成や熱硬化時の熱処理で、基板寸法精度が悪化することがなくなる。 ただし、 電極配線の形成方法として、 例えば光硬化法、'電子線硬化法等を用いる 場合には、 電極配線を形成後に架撟性成分を架橋させて硬化してもよい。
また、 実施の形態 1と実施の形態 2とでは、 電子部品として半導体チップを搭 載した例について説明したが、 本発明はこれに限定されない。 すなわち、 半導体 チップだけでなく、 抵抗やコンデンサあるいは種々のセンサ等の電子部品で、 少 なくともその表面に突起状電極を有するものであれば、 同様にして埋設して回路 基板を製造することができる。
(実施の形態 3 )
図 3 Aから図 3 Dは、 本発明の実施の形態 3にかかる回路基板の製造方法を説 明する工程断面図である。 図 3 Aに示すように、 仮基板 1 0の主面の所定位置に バンプ電極 2が形成された面とは反対の面をむけて半導体チップ 1を仮基板 1 0 に接して固定する。 この固定法としては、 例えば半導体チップ 1に粘着剤等を塗 布しておけばよい。 粘着剤としては、 例えば熱プレス時の加熱温度で粘着性を喪 失する特性を有する材料を用いると、 圧入埋設すると同時に仮基板 1 0から半導 体チップ 1を容易に剥離できる。 図 3 Aでは、 半導体チップ 1を 2個配置した例 を示しているが、 半導体チップ 1はさらに複数であってもよいし、 半導体チップ 1と他の電子部品との混載としてもよい。
次に、 図 3 Bに示すように、 一対の熱プレス板 4、 5を有する熱プレス装置に 熱可塑性成分と架橋性成分を含む樹脂基材 1 1 (以下、樹脂基材 1 1とする）と、 半導体チップ 1が固定された仮基板 1 0とを配置する。 この場合、 仮基板 1 0は 半導体チップ 1のバンプ電極 2が樹脂基材 1 1に対向するように配置する。 この ように配置した後、 一対の熱プレス板 4、 5により加熱と加圧を加える。 これに より、 半導体チップ 1が樹脂基材 1 1中に埋設されるので、 熱プレス装置から取 り出し仮基板 1 0を取り外す。
仮基板 1 0をとりはずした後、 図 3 Cに示すように樹脂基材 1 1中の架橋性成 分を架橋させて硬化して耐熱性を付与させる。 これにより樹脂基材 1 1は耐熱性 を有する耐熱基材 1 2 0となる。 さらに、 図 3 Dに示すように耐熱基材 1 2 0上 にバンプ電極 2と接続する電極配線 6を形成する。 電極配線 6は、 例えば導電性 ペース卜をスクリーン印刷等の方法により形成する。 導電性ペーストを印刷後、 硬化させれば、 半導体チップ 1が耐熱基材 1 2 0中に埋設され、 表面に電極配線 6が形成された回路基板 1 2が得られる。
本実施の形態においては、 仮基板 1 0を使用して半導体チップ 1を固定してい るため熱プレスするときに、 これらの半導体チップ 1がずれることがないので位 置精度の高い圧入埋設が可能となる。 これにより、 バンプ電極 2と接続する電極 配線 6をファインパターンで形成することができる。 また、 仮基板 1 0への固定 方法によっては、 熱プレス装置内で完全に冷却することなく取り出し、 装置の外 で冷却することもできる。 このような方法とすれば工程時間を短縮することも可 能である。
なお、 本実施の形態では、 樹脂基材 1 1は突起状電極 2を含めた電子部品 1の 厚みと同じとしているが、 本発明はこれに限定されず、 さらに薄い樹脂基材 8を 用いてもよい。 この場合、 樹脂基材 8の厚みは、 少なくとも突起状電極 2より厚 くし、 電子部品 1を圧入したときに電子部品 1が固定できる程度であればよい。 この場合、 電子部品 1を圧入後、 さらに同じ組成の樹脂基材を配置して、 再度熱 プレスすることで電子部品 1を樹脂基材中に圧入埋設してもよい。
なお、 電子部品の厚みが異なる場合には、 仮基板 1 0の上にあらかじめ個々の 電子部品の厚さを補正する凸部 （図示せず） を設けておくとよい。 この凸部は、 仮基板 1 0を機械加工して形成したものでもよいし、 仮基板 1 0の上に別材料で 形成したものでもよい。 このような仮基板を使用することにより、 厚みの異なる 電子部品を複数用いても、 突起状電極を同一平面上に露出させることができる。 また、 複数同時に圧入埋設するときの電子部品に対する制約が緩くなり、 種々の 電子部品を一括して圧入埋設することができる。
(実施の形態 4 )
図 4 Aから図 4 Dは、 本発明の実施の形態 4にかかる回路基板の製造方法を説 明する工程断面図である。 まず、 図 4 Aに示すように、 仮基板 1 0の主面の所定 位置に、 バンプ電極 2が形成された面を仮基板 1 0に対向させて半導体チップ 1 を固定する。 この固定については、 実施の形態 3と同じように粘着剤を用いるこ とがよい。なお、図 4 Aでは、半導体チップ 1を 2個配置した例を示しているが、 さらに複数の半導体チップ 1を用いてもよいし、 また半導体チップ 1と抵抗ゃコ ンデンサあるいはセンサ等の電子部品との混載も可能である。
次に、 図 4 Bに示すように、 一対の熱プレス板 4、 5を有する熱プレス装置の 下方の熱プレス板 5の上に熱可塑性成分と架橋性成分を含む樹脂基材 1 3 (以下、 樹脂基材 1 3とする） を配置する。 一方、 半導体チップ 1が固定された仮基板 1 0は、 仮基板 1 0に固定された半導体チップ 1が樹脂基材 1 3に対向するように 上方の熱プレス板 4に配置する。 このようにした後、 上方の熱プレス板 4と下方 の熱プレス板 5とで加熱と加圧を加える。 この加熱と加圧により、 半導体チップ 1が樹脂基材 1 3中に圧入埋設される。 埋設後、 冷却して熱プレス装置から取り 出し、仮基板 1 0を取り外す。なお、半導体チップ 1が固定された仮基板 1 0は、 熱プレス板 4に固定してから加熱加圧する方法だけでなく、 仮基板 1 0を樹脂基 材 1 3の表面上に載せておいて熱プレス板 4、 5により加熱加圧してもよい。 次に、 図 4 Cに示すように、 樹脂基材 1 3中の架橋性成分を架橋し硬化させて 耐熱性を付与する。 このように架橋性成分を架橋させることで樹脂基材の耐熱性 が向上し、 耐熱基材 1 4 0となる。
このように耐熱性を付与した後、 図 4 Dに示すように耐熱基材 1 4 0上にバン プ電極 2と接続する電極配線 6を形成する。 電極配線 6は、 例えば導電性ペース トをスクリーン印刷等の方法により形成する。 導電性ペーストを印刷後、 硬化さ せれば、 半導体チップ 1が耐熱基材 1 4 0中に埋設され、 表面に電極配線 6が形 成された回路基板 1 4が得られる。
本実施の形態においても実施の形態 3と同様に仮基板 1 0を使用して半導体チ ップ 1を固定しているため、 熱プレスするときに半導体チップ 1がずれることが ないので位置精度の高い圧入埋設が可能となる。 これにより、 バンプ電極 2と接 続する電極配線 6をファインパターンで形成することができる。 また、 仮基板 1 0への固定方法によっては、熱プレス装置内で完全に冷却することなく取り出し、 装置の外で冷却することができる。 このような方法とすれば工程時間を短縮する ことも可能である。
なお、 図 4 Aから図 4 Dに示すように、 半導体チップ 1のバンプ電極 2形成面 側を仮基板 1 0に対向させて仮固定する場合は、 電子部品の厚みが異なっていて も特に仮基板 1 0に凸部を形成する必要はない。
また、 実施の形態 3と実施の形態 4とにおいて、 樹脂基材中の熱可塑性成分と してはポリエステル、 ポリオレフイン、 ポリカーボネート、 A B S、 ポリマーァ ロイ等を、 また架橋性成分としてはビニル基、 イソシァネート基、 ブロック化ィ ソシァネート、 グリシジル基、 カルボン酸塩基等を骨格中に含む成分を用いるこ とができる。
さらに、 実施の形態 3と実施の形態 4では、 樹脂基材中の架橋性成分を架橋し 硬化させ、 耐熱性を付与してから電極配線を形成している。 これにより、 導電性 材料の印刷形成や熱硬化時の熱処理で、基板寸法精度が悪化することがなくなる。 ただし、 電極配線の形成方法として、 例えば光硬化法、 電子線硬化法等を用いる 場合には、 電極配線を形成後に架橋性成分を架橋させて硬化してもよい。 また、 実施の形態 3と実施の形態 4とでは、 電子部品として半導体チップを搭 載した例について説明したが、 本発明はこの範囲に限定されるものではない。 す なわち、.半導体チップだけでなく、 抵抗やコンデンサあるいは種々のセンサ等の 電子部品で.. 少なくともその表面に突起状電極を有するものであれば、 同様にし て埋設して回路基板を製造することができる。
(実施の形態 5 )
図 5 Aから図 5 Dは、 本発明の実施の形態 5にかかる回路基板の製造方法を説 明する工程断面図である。 図 5 Aは、 実施の形態 1で説明した方法により半導体 チップ 1を樹脂基材 1 3中に圧入埋設し、 さらに樹脂基材 1 3中の架橋性成分を 架橋させずに電極配線 6を形成した状態を示す。 すなわち、 半導体チップ 1を圧 入埋設後、 樹脂基材 1 3を冷却すると樹脂基材 1 3は硬化する。 この状態で、 例 えば導電性ペーストをスクリーン印刷等により印刷して電極配線 6を形成する。 印刷した後、 硬化させるが、 この状態では電極配線 6は樹脂基材 1 3の表面から 突出している。
次に、 図 5 Bに示すように、 電極配線 6まで形成された状態の樹脂基材 1 3を 一対の熱プレス板 1 5、 1 6を有する熱プレス装置に配置し、 加熱と加圧を加え る。 加熱と加圧を行い、 半導体チップ 1および電極配線 6をともに樹脂基材 1 3 中に圧入埋設した状態を図 5 Cに示す。
この後、 樹脂基材 1 3中の架橋性成分を架橋し硬化させる。 この架橋化により 樹脂基材 1 3は耐熱性が付与されて耐熱基材 1 7 0となる。 この架橋化反応によ り耐熱性を付与すれば、 図 5 Dに示すような回路基板 1 7が得られる。 このよう に、 樹脂基材 1 3中に電極配線 6を埋設した後に架橋性成分を架橋させれば耐熱 性を向上できるだけでなく、 回路基板 1 7の表面が平坦にできる。 したがって、 このような回路基板 1 7を用いて、 さらに多層化することも容易にできる。 本発明の実施の形態に基づいて作製したサンプルについて、 加熱による樹脂基 材の変形率を測定した結果を表 1に示す。 樹脂基材であるフィルムの変形率は、 樹脂基材上の定められた 2点間の室温での距離と、 それぞれの温度まで加熱した ときに伸びが生じて上記 2点間の距離が変化した値との比率で表した。 なお、 こ の変形率は小さい方が耐熱性を有する。 また、 埋設された半導体チップは、 加熱 と加圧を加えて半導体チップを樹脂基材中に圧入して埋設後、 樹脂基材を室温ま で戻してその動作特性も評価した。なお、使用した樹脂基材の厚みは 0 . l mm、 半導体チップの形状は 5 mm X 5 mm X 0 . 1 mmである。
表 1に示す試料 1は.. ォレフィン樹脂の一部に官能基としてアルコキシシラン をグラフトしたセグメントを有する材料からなる樹脂基材を用いて、 この樹脂基 材中に半導体チップを加熱温度 1 6 0 °C、 加圧力 3 5 O Nで圧入埋設した。 また、 試料 2は、 ォレフィン樹脂の一部に官能基としてカルボン酸基または水 酸基をグラフトしたセグメントを有する材料からなる樹脂基材を用いて、 この樹 脂基材中に半導体チップを加熱温度 1 6 0 °C、 加圧力 3 5 O Nで圧入埋設した。
表 1
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また、 比較例 1は、 ポリエチレンフィルムからなる樹脂基材中に半導体チップ を加熱温度 1 6 0 、 加圧力 3 5 O Nで埋設したものである。 さらに、 比較例 2 は、 ポリエチレンテレフタレート ( P E T) からなる樹脂基材中に半導体チップ を加熱温度 1 6 0 °C、 加圧力 3 5 0 Nで埋設したものである。 比較例 3は、 ポリ イミドフィルムからなる樹脂基材を用いた。 ポリイミドフィルムは熱可塑性でな いため、 半導体チップを埋設することはできない。 しかし、 熱による樹脂基材の 変形率が小さい代表として比較例に挙げた。
表 1に示す結果より、 試料 1、 すなわちォレフィン樹脂の一部に官能基として アルコキシシランをグラフトしたセグメントを有する材料からなる樹脂基材を用 いて、 アルコキシシラン架橋を反応させて耐熱性を付与した試料では、 比較例 2 のポリエチレンテレフタレート （P E T) を用いる樹脂基材より耐熱性が優れる ことが確認できた。
また、 試料 2はォレフイン樹脂の一部に官能基として力ルポン酸基または水酸 基をグラフトしたセグメントを有する材料からなる樹脂基材であるが、 試料 1に 比べると樹脂基材の変形率が大きい。しかし、 1 5 0 °C以下の温度で使用すれば、 充分実用に供することができることも見出された。
なお、 本実施の形態において、 樹脂基材中の熱可塑性成分としてはポリエステ ル、 ポリオレフイン、 ポリカーボネー卜、 A B S、 ポリマ一ァロイ等を、 また架 橋性成分としてはビエル基、 イソシァネ一ト基、 ブロック化イソシァネート、 グ リシジル基、 カルボン酸塩基等を骨格中に含む成分を用いることができる。
また、 本実施の形態では、 電子部品として半導体チップを搭載した例につい て説明したが、 本発明はこれに限定されない。 すなわち、 半導体チップだけでな く、 抵抗やコンデンサあるいは種々のセンサ等の電子部品で、 少なくともその表 面に突起状電極を有するものであれば、 同様に埋設して回路基板を製造すること が きる。
また、 実施の形態 1から 5までにおいて、 半導体チップを例として電子部品を 複数個同時に熱プレスする方法により説明したが、 本発明は特にこれに限定され ない。 電子部品を 1個づっ圧入埋設し、 すべての電子部品を埋設した後、 架橋性 成分を架橋させて耐熱性を付与させるようにしてもよい。 産業上の利用可能性
以上のように本発明によれば、 樹脂基材が熱可塑性成分と架橋性成分とで構成 されており、 樹脂基材中に電子部品を埋設する工程では熱可塑性成分の特性が支 配的であるので比較的低い温度で電子部品を樹脂基材中に埋設することができる。 埋設後、 樹脂基材中の架橋性成分を架橋させることにより耐熱性を向上させるこ とで、'基板寸法のバラツキが生じにくく、 かつ熱変形率の小さい回路基板の製造 方法を実現できるので、 携帯機器等の薄型、 小型の回路基板を必要とする分野で 有用である。

Claims

請求の範囲
1 . 熱可塑性成分と架橋性成分とを含む樹脂基材を加熱し軟化させて突起状電 極を有する電子部品を前記樹脂基材中に埋設する工程と、 前記樹脂基材中の前記 架橋性成分を架橋し硬化させる工程と、 前記電子部品の前記突起状電極に接続す る電極配線を前記樹脂基材の表面に形成する工程とを有することを特徴とする回 路基板の製造方法。
2 . 前記電子部品を前記樹脂基材中に埋設する工程が、 前記電子部品の前記突 起状電極形成面とは反対の面を前記樹脂基材に接して配置する工程と、 前記樹脂 基材を加熱し軟化させて、 前記電子部品を前記樹脂基材中に圧入埋設する工程と からなることを特徴とする請求項 1に記載の回路基板の製造方法。
3 . 前記電子部品を前記樹脂基材中に埋設する工程が、 前記電子部品の前記突 起状電極形成面を前記樹脂基材の主面に接して配置する工程と、 前記樹脂基材を 加熱し軟化させて、 前記電子部品を前記樹脂基材中に圧入埋設する工程とからな り、 かつ前記樹脂基材の厚さが前記電子部品の前記突起状電極を含めた厚さ以下 であることを特徴とする請求項 1に記載の回路基板の製造方法。
4 . 前記電子部品を前記樹脂基材中に埋設する工程が、 前記電子部品の前記突 起状電極形成面とは反対の面を仮基板に接して仮固定する工程と、 前記電子部品 が仮固定された前記仮基板上に前記樹脂基材を配置する工程と、 前記樹脂基材を 加熱し軟化させて、 前記電子部品を前記樹脂基材中に埋設する工程と、 埋設後に 前記仮基板を除去する工程とからなることを特徴とする請求項 1に記載の回路基 板の製造方法。
5 . 前記仮基板の前記電子部品を仮固定する位置に、 厚みの異なる前記電子部 品のそれぞれの厚みに対応した凸部を設け、 前記電子部品の前記突起状電極の頂 部を揃えて仮固定することを特徴とする請求項 4に記載の回路基板の製造方法。
6 . 前記電子部品を前記樹脂基材中に埋設する工程が、 前記電子部品の前記突 起状電極形成面とは反対の面を仮基板に接して仮固定する工程と、 前記電子部品 が仮固定された前記仮基板上に前記樹脂基材を配置する工程と 前記樹脂基材を 加熱し軟化させて、 前記電子部品を前記樹脂基材中に埋設する工程とからなり、 前記仮基板は前記電極配線を形成する工程後に除去することを特徴とする請求項 1に記載の回路基板の製造方法。
7 . 前記電子部品を前記樹脂基材中に埋設する工程が、 前記電子部品の前記突 起状電極形成面を仮基板に接して仮固定する工程と、 前記樹脂基材を加熱し軟化 させて、 前記電子部品を前記樹脂基材中に埋設する工程と、 前記仮基板を除去す る工程とからなり、 前記樹脂基材の厚みが前記電子部品の前記突起状電極を含め た厚み以下であることを特徴とする請求項 1に記載の回路基板の製造方法。
8 . 熱可塑性成分と架橋性成分とを含む樹脂基材を加熱し軟化させて突起状電 極を有する電子部品を前記樹脂基材中に埋設する工程と、 前記電子部品の前記突 起状電極に接続する電極配線を前記樹脂基材の表面に形成する工程と、 前記樹脂 基材を加熱し軟化させて前記電極配線と前記電子部品とを前記樹脂基材中に圧入 して前記電極配線と前記樹脂基材とを同一面とする工程と、 前記樹脂基材中の前 記架橋性成分を架橋し硬化させる工程とを有する回路基板の製造方法。
9 . 前記電子部品が半導体チップで、 前記突起状電極がバンプ電極であること を特徴とする請求項 1または請求項 8に記載の回路基板の製造方法。
1 0 . 前記電極配線を形成する工程が、 導電性材料の印刷と硬化によることを 特徴とする請求項 1または請求項 8に記載の回路基板の製造方法。
1 1 . 前記熱可塑性成分は、 その融点が 5 0 °C〜1 5 0 °Cであることを特徴と する請求項 1または請求項 8に記載の回路基板の製造方法。
1 2 . 熱可塑性成分と架橋性成分とを含み、 前記架橋性成分を架橋させて硬化 した耐熱基材と、 少なくとも突起状電極の表面を露出させて前記耐熱基材中に埋 設された前記突起状電極を有する電子部品と、 前記電子部品の前記突起状電極に 接続し、 前記耐熱基材の表面に形成された電極配線とを有することを特徴とする 回路基板。
1 3 . 前記電極配線の表面と前記耐熱基材の表面とが同一面であることを特徴 とする請求項 1 2に記載の回路基板。
PCT/JP2004/004756 2003-04-02 2004-04-01 回路基板およびその製造方法 WO2004091266A1 (ja)

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