WO2024009554A1 - 基板及びモジュール - Google Patents

Abstract

第１面１１及び第１面１１と反対側の第２面１２を有し、内部に開口部１３が設けられたコア基板１０と、同じ開口部１３内に設けられた電子部品２０及びメタルポスト９０と、開口部１３内に充填され、第１面１１側の第３面３１及び第２面１２側の第４面３２を有する封止材３０と、を備え、メタルポスト９０は、封止材３０の第３面３１から露出し、かつ、封止材３０の第４面３２から露出する、基板１００。

Description

基板及びモジュール

　本発明は、基板及びモジュールに関する。

　特許文献１には、コア材を貫通する開口が設けられたコア基板と、開口内に収容された複数の種類の電子部品と、開口内に形成され、複数の種類の電子部品をコア基板に固定する樹脂と、を備えるプリント配線板が記載されている（例えば図１参照）。

特開２０１９－２０７９７８号公報

　特許文献１に記載のプリント配線板には、ＣＰＵ等の電子部品が実装されることが想定される。また、プリント配線板をマザーボード等に接続することもある。このような場合に、プリント配線板の上面と下面の導通を取ることが必要となる。

　特許文献１に記載のプリント配線板のコア基板には、上面と下面の導通を取るためのスルーホール導体が設けられている。しかしながら、開口内にはスルーホール導体を設けることができない。そのため、開口の直上にあたる位置に実装した電子部品から、開口の反対面にあたる開口の直下へ導通を取るためには、開口から配線を引き回してスルーホール導体に接続し、反対面において開口の直下まで配線を引き回す必要がある。すなわち、プリント配線板の上下面において開口を迂回する配線を設ける必要がある。このような迂回する配線を形成すると配線長が長くなってしまうという問題がある。

　本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、開口部の直上から直下までを、配線長を長くすることなく簡便に接続できる構造を有する基板を提供することを目的とする。

　本発明の基板は、第１面及び前記第１面と反対側の第２面を有し、内部に開口部が設けられたコア基板と、同じ前記開口部内に設けられた電子部品及びメタルポストと、前記開口部内に充填され、前記第１面側の第３面及び前記第２面側の第４面を有する封止材と、を備え、前記メタルポストは、前記封止材の前記第３面から露出し、かつ、前記封止材の第４面から露出する。

　本発明のモジュールは、本発明の基板の、前記コア基板の前記第１面側に発熱体が実装されたモジュールであって、前記第１面と平行な面で見た上面視において、前記発熱体と前記メタルポストの位置が重なっており、前記発熱体と前記メタルポストが直接接続されている、又は、前記発熱体と前記メタルポストが前記封止材よりも熱伝導率が高い第１材料を介して接続されている。

　本発明によれば、開口部の直上から直下までを、配線長を長くすることなく簡便に接続できる構造を有する基板を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る基板の一例を模式的に示す断面図である。 図２は、図１に示す基板が備えるコア基板、電子部品及びメタルポストの平面図である。 図３は、メタルポストの上面視形状が異なる、本発明の実施形態に係る基板の一例を模式的に示す平面図である。 図４Ａは、同軸ケーブルの作製工程の一例を模式的に示す斜視図である。 図４Ｂは、同軸ケーブルの作製工程の一例を模式的に示す斜視図である。 図４Ｃは、同軸ケーブルの作製工程の一例を模式的に示す斜視図である。 図４Ｄは、同軸ケーブルの作製工程の一例を模式的に示す斜視図である。 図５は、メタルポストの一部が同軸ケーブルである、本発明の実施形態に係る基板の一例を模式的に示す平面図である。 図６は、本発明の実施形態に係るモジュールの一例を模式的に示す断面図である。 図７は、図６に示すモジュールにおける発熱体と基板の各構成要素の位置関係を示す、モジュールの平面図である。 図８は、コア基板に電子部品固定用の粘着フィルムを貼り付ける工程の一例を模式的に示す図である。 図９は、電子部品及びメタルポストを粘着フィルム上に配置する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図１０は、コア基板の開口部に封止材を充填する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図１１は、封止材及びメタルポストを研削又は研磨する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図１２は、ビアを形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図１３は、配線層を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図１４は、ビルドアップ層を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。

　以下、本発明の基板及びモジュールについて説明する。
　しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。

［基板］
　図１は、本発明の実施形態に係る基板の一例を模式的に示す断面図である。図２は、図１に示す基板が備えるコア基板、電子部品及びメタルポストの平面図である。なお、図１は、図２に示すＸ－Ｘ線に沿った断面図である。

　図１及び図２に示す基板１００は、第１面１１及び第１面１１と反対側の第２面１２を有し、内部に開口部１３が設けられたコア基板１０と、同じ開口部１３に設けられた電子部品２０及びメタルポスト９０と、開口部１３内に充填され、第１面１１側の第３面３１及び第２面１２側の第４面３２を有する封止材３０と、を備える。

　さらに、電子部品２０の第１電極２１又はメタルポスト９０の第５面９１に接続された第１ビア導体４０と、電子部品２０の第２電極２２又はメタルポスト９０の第６面９２に接続された第２ビア導体５０と、コア基板１０の第１面１１及び封止材３０の第３面３１に接して設けられた第１ビルドアップ層（再配線層）６０と、コア基板１０の第２面１２及び封止材３０の第４面３２に接して設けられた第２ビルドアップ層（再配線層）７０と、を備えている。

　コア基板１０としては、樹脂基板、ガラス基板、セラミック基板等を用いることができる。コア基板１０は、その表面又は内部に導体配線が設けられているプリント配線板であってもよい。コア基板１０として好ましくは、エポキシ樹脂等の樹脂とガラスクロス等の補強材とから形成された絶縁性の支持基板（コア材）を使用することができる。支持基板には、シリカ粒子、アルミナ粒子等の無機粒子が含まれていてもよい。

　コア基板１０の第１面１１及び第２面１２は、互いに平行な面であり、コア基板１０の対向する一対の主面を構成している。

　コア基板１０の開口部１３は、コア基板１０を貫通している。コア基板１０を平面視したときの開口部１３の形状は、特に限定されず、図２に示す矩形の他、円形、楕円形、長円形、ｎ角形（ｎは５以上の整数）等であってもよい。

　基板１００は、電子部品２０が埋め込まれた部品埋め込み基板であり、電子部品２０は、コア基板１０の第１面１１及び第２面１２上ではなく、コア基板１０の開口部１３内に収納されている。電子部品２０が収納されている同じ開口部１３内には、メタルポスト９０が収納されている。

　電子部品２０及びメタルポスト９０は、図２に示したように開口部１３内に二次元的に配置されてもよいし、開口部１３内に一次元的に配置されてもよい。前者の場合は、電子部品２０及びメタルポスト９０は、例えば、マトリクス状に配列されてもよいし（図２）、千鳥状に配列されてもよい。

　電子部品２０は、特に限定されず、例えば、コンデンサ（例えば積層セラミックコンデンサ（ＭＬＣＣ））、インダクタ等の受動部品が挙げられる。電子部品２０は、直方体状、円柱状等の長手形状を有するチップ部品である。

　なお、同じ１つの開口部１３内には、１種のみの電子部品２０が配置されていてもよいし、２種以上の電子部品２０が配置（混在）されていてもよい。また、後者の場合、同種の電子部品２０とは、チップ部品のサイズ表記で規格された同一サイズの部品である。サイズ表記は、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ：日本工業規格）とＥＩＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　Ａｌｌｉａｎｃｅ：電子工業会）で定められた表記であり、ＪＩＳでいえば、例えば０６０３等の表記が挙げられる。また、同種の電子部品２０とは、例えば、コンデンサ同士やインダクタ同士のように、電気回路の基本構成部品のうちの同じ種類の部品であってもよい。また、同種の電子部品２０とは、例えば、コンデンサ同士やインダクタ同士のうち、同一の型式を有する部品であってもよい。

　垂直断面において、各電子部品２０の寸法は、コア基板１０の厚さ方向に沿った方向である高さ方向（後述する第１方向Ｄ１又は第２方向Ｄ２に沿った方向）の寸法が、高さ方向と直交する他の方向の寸法よりも大きい形状であることが好ましい。これにより、電子部品２０をより高密度に配置することができる。

　また、電子部品２０は、コア基板１０の第２面１２に対して直交する方向であって第１面１１側に向かう第１方向Ｄ１に第１電極２１を有すると共に第１方向Ｄ１と反対の第２方向Ｄ２に第２電極２２を有している。このように電子部品２０を縦方向に実装することにより、長手形状の電子部品２０をより高密度に配置することができる。

　各電子部品２０において、第１電極２１及び第２電極２２は、それぞれ、長手形状の電子部品２０の長手方向における一方及び他方の端部に位置している。

　封止材３０は、開口部１３内に電子部品２０及びメタルポスト９０を封止するための部材であり、開口部１３内において電子部品２０及びメタルポスト９０の周囲に充填されている。封止材３０は、エポキシ樹脂等の樹脂と、シリカ粒子、アルミナ粒子等の無機粒子から構成されるフィラーとを含んでいる。

　開口部１３内において電子部品２０とメタルポスト９０が接触すると短絡が生じることが懸念される。そこで、電子部品２０とメタルポスト９０の側面が接触した場合の短絡を防止するために、メタルポスト９０の側面に絶縁樹脂でのコーティングを施したり、メタルポスト９０の側面に酸化膜を形成して絶縁性を付与したりしてもよい。
　なお、メタルポスト９０の側面は、メタルポスト９０の第５面９１及び第６面９２以外の面であり、他の導体との接続に使用されない面である。

　図１に示す基板１００では、第１ビア導体４０は、電子部品２０及びメタルポスト９０に少なくとも１つずつ設けられており、電子部品２０及びメタルポスト９０は、第１ビア導体４０を介して第１ビルドアップ層６０に電気的に接続されている。電子部品２０に接続される第１ビア導体４０は、第１ビルドアップ層６０の最もコア基板１０に近い絶縁層６１と、封止材３０の第３面３１とを少なくとも貫通し、対応する電子部品２０の第１電極２１まで達している。また、メタルポスト９０に接続される第１ビア導体４０は、第１ビルドアップ層６０の最もコア基板１０に近い絶縁層６１を少なくとも貫通し、対応するメタルポスト９０が封止材３０の第３面３１から露出した面である第５面９１まで達している。

　また、図１に示す基板１００では、第２ビア導体５０は、電子部品２０及びメタルポスト９０に少なくとも１つずつ設けられており、電子部品２０及びメタルポスト９０は、第２ビア導体５０を介して第２ビルドアップ層７０に電気的に接続されている。電子部品２０に接続される第２ビア導体５０は、第２ビルドアップ層７０の最もコア基板１０に近い絶縁層７１を少なくとも貫通し、対応する電子部品２０の第２電極２２まで達している。また、メタルポスト９０に接続される第２ビア導体５０は、第２ビルドアップ層７０の最もコア基板１０に近い絶縁層７１を少なくとも貫通し、対応するメタルポスト９０が封止材３０の第４面３２から露出した面である第６面９２まで達している。

　第１ビルドアップ層６０は、電子部品２０同士、メタルポスト９０同士や、電子部品２０及びメタルポスト９０と他の部品やスルーホール、端子等とを電気的に接続しており、少なくとも１つの絶縁層６１と少なくとも１つの配線層６２とが交互に積層されている。

　第２ビルドアップ層７０も同様に、電子部品２０同士、メタルポスト９０同士や、電子部品２０及びメタルポスト９０と他の部品やスルーホール、端子等とを電気的に接続しており、少なくとも１つの絶縁層７１と少なくとも１つの配線層７２とが交互に積層されている。

　メタルポスト９０は、封止材３０の第３面３１から露出し、かつ、封止材３０の第４面３２から露出している。図１に示す基板１００では、コア基板１０の第１面１１側の第１ビア導体４０がメタルポスト９０の第５面９１に接続され、コア基板１０の第２面１２側の第２ビア導体５０がメタルポスト９０の第６面９２に接続されているので、メタルポスト９０を介して第１ビア導体４０と第２ビア導体５０が電気的に接続されている。すなわち、メタルポスト９０がコア基板１０の第１面１１側と第２面１２側を導通可能としている。

　メタルポスト９０は開口部１３内に設けられている柱状導体であるので、メタルポスト９０を開口部１３内に設けることにより、開口部１３の直上から直下までを直線的に、配線長を長くすることなく簡便に接続することができる。すなわち、開口部１３を迂回する配線を形成する必要がない。

　図１に示す基板１００では、メタルポスト９０の第５面９１がコア基板の第１面１１及び封止材３０の第３面３１と同じ面に位置しており、メタルポスト９０の第５面９１は封止材３０の第３面３１から露出している。後述する製造工程により製造した基板ではこれらの面の位置関係はこの関係となる。しかしながら、メタルポスト９０の第５面９１の位置はこの位置に限定されるものではなく、封止材３０の第３面３１より突出していてもよく、陥没していてもよい。言い換えれば、メタルポスト９０の第５面９１の位置が封止材３０の第３面３１よりも図１の上側又は下側に位置していてもよい。
メタルポスト９０の第５面９１が封止材３０の第３面３１から露出するというのは、メタルポスト９０の第５面９１が絶縁層である封止材３０に覆われていないことを意味する。
また、メタルポスト９０の第５面９１がコア基板１０の第１面１１側に位置する導体（図１では第１ビア導体４０）に直接接続されていることが好ましい。
また、メタルポスト９０の第５面９１と、コア基板１０の第１面１１側に位置する導体との間に、比較的薄い絶縁体や高熱伝導性の樹脂が存在していてもよい。

　同様に、図１に示す基板１００では、メタルポスト９０の第６面９２がコア基板の第２面１２及び封止材の第４面３２と同じ面に位置しており、メタルポスト９０の第６面９２は封止材３０の第４面３２から露出している。後述する製造工程により製造した基板ではこれらの面の位置関係はこの関係となる。しかしながら、メタルポスト９０の第６面９２の位置はこの位置に限定されるものではなく、封止材３０の第４面３２より突出していてもよく、陥没していてもよい。言い換えれば、メタルポスト９０の第６面９２の位置が封止材３０の第４面３２よりも図１の下側又は上側に位置していてもよい。
メタルポスト９０の第６面９２が封止材３０の第４面３２から露出するというのは、メタルポスト９０の第６面９２が絶縁層である封止材３０に覆われていないことを意味する。
また、メタルポスト９０の第６面９２がコア基板１０の第２面１２側に位置する導体（図１では第２ビア導体５０）に直接接続されていることが好ましい。
また、メタルポスト９０の第６面９２と、コア基板１０の第２面１２側に位置する導体との間に、比較的薄い絶縁体や高熱伝導性の樹脂が存在していてもよい。

　メタルポスト９０は、コア基板１０の厚さ方向に沿った方向である高さ方向の寸法が、高さ方向と直交する他の方向の寸法よりも大きい形状であることが好ましい。この形状は柱状ともいえ、柱状のメタルポスト９０の長手方向がコア基板１０の厚さ方向に沿った方向となる。

　メタルポスト９０は金属材料からなり、銅又は銅合金からなることが好ましい。メタルポスト９０は金属材料であるので導電性が高く、開口部１３の直上から直下までを直線的に、電気抵抗を小さくして電気的に接続することができる。銅又は銅合金は材料としての体積抵抗率が小さいので、より電気抵抗を小さくすることができる。また、開口部１３の直上から直下までの放熱効果を発揮させることができる。

　同じ開口部内における電子部品とメタルポストの関係について説明する。
　図２には開口部１３内に設けられた電子部品２０とメタルポスト９０を示している。電子部品２０とメタルポスト９０は格子状に配置されているが、千鳥状に配置されてもよく、その他の配置でもよく、その配置のパターンは特に限定されない。

　図２には、メタルポスト９０と開口部１３の壁面１３ａの距離を両矢印Ｓ１で、メタルポスト９０と、メタルポスト９０と最も近い電子部品２０との距離を両矢印Ｓ２で示している。そして、メタルポスト９０と開口部１３の壁面１３ａとの距離Ｓ１よりも、メタルポスト９０と最も近い電子部品２０との距離Ｓ２のほうが小さいことが好ましい。この場合、電子部品２０が動作時に発熱する部品であるときに、電子部品２０から生じた熱をメタルポスト９０を介して外部に放熱させることができる。言い換えると、同じ開口部の中でメタルポストと電子部品の配置位置が離れていると、メタルポストによる放熱効果が発揮されにくいために、メタルポストが電子部品の近くに配置されることが好ましいといえる。

　距離Ｓ１は、基板１００の写真を画像解析することにより求められる。より詳細には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によりコア基板１０の第２面１２に平行な断面の拡大写真を得て、メタルポスト９０と、開口部１３の壁面１３ａのそれぞれについて、画像解析ソフトを用いて、対向する輪郭線上にそれぞれ線分を描画して当該線分間の平均距離を求める。そして、全てのメタルポスト９０について開口部１３の壁面１３ａとの間での当該距離を求めて、その平均値を距離Ｓ１とする。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による写真に代えて、Ｘ線写真を用いてもよい。

　距離Ｓ２は、基板１００の写真を画像解析することにより求められる。より詳細には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によりコア基板１０の第２面１２に平行な断面の拡大写真を得て、メタルポスト９０と最も近い電子部品２０のそれぞれについて、画像解析ソフトを用いて、対向する輪郭線上に線分を描画して当該線分間の平均距離を求める。そして、全てのメタルポスト９０について最も近い電子部品との間での当該距離を求めて、その平均値を距離Ｓ２とする。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による写真に代えて、Ｘ線写真を用いてもよい。

　なお、電子部品が動作時に発熱する部品であるとは、動作時に非動作時よりも高温になる部品を意味する。動作時の電子部品の温度としては１００℃程度まで温度が上昇する部品が例示される。

　メタルポスト９０は金属材料からなるために熱伝導性が高く、放熱効果に優れる。メタルポスト９０の材料としての熱伝導率は１００Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、３００Ｗ／ｍＫ以上であることがより好ましい。

　図２に示す基板１００では、開口部１３内に電子部品２０が複数設けられている。そして、メタルポスト９０の中心軸と、メタルポスト９０に最も近い電子部品２０の中心軸との距離を両矢印Ｃ１で、複数の電子部品２０の中心軸の間の距離を両矢印Ｃ２で示している。そして、メタルポスト９０の中心軸と、メタルポスト９０に最も近い電子部品２０の中心軸との距離Ｃ１が、複数の電子部品２０の中心軸の間の距離Ｃ２と略等距離であることが好ましい。なお、ここでいう略等距離とは、距離Ｃ１と距離Ｃ２が完全に一致することを意味せず、距離Ｃ１を１００％とした場合の相対値として距離Ｃ２の下限が９５％、上限が１０５％の範囲に入ることを意味する。また、１つの開口部内で距離Ｃ１の値及び距離Ｃ２の値は複数箇所で測ることができるのでその平均値を使用する。電子部品２０とメタルポスト９０を同じ開口部１３内に最密配置すると距離Ｃ１と距離Ｃ２の関係がこの関係になる。開口部１３内の空間を有効に使用する観点からは、開口部１３内に何も配置されていない空間が少なく、電子部品２０とメタルポスト９０が最密配置されていることが好ましいといえる。

　図１には、メタルポスト９０の高さ方向の寸法を両矢印Ｈ９０で、電子部品２０の高さ方向の寸法を両矢印Ｈ２０でそれぞれ示している。そして、図１に示す基板１００では、メタルポスト９０の、コア基板１０の厚さ方向に沿った方向である高さ方向の寸法Ｈ９０が、電子部品２０の高さ方向の寸法Ｈ２０よりも大きくなっている。このことは、後述する基板１００の製造工程においてメタルポスト９０を開口部１３内に設ける際に、メタルポスト９０の上端を研削又は研磨してコア基板１０の第１面１１及び封止材３０の第３面３１とメタルポスト９０の第５面９１の位置を揃える工法を取ることに由来する。電子部品２０の第１電極２１には研削及び研磨を行わないので電子部品２０の高さ方向の寸法Ｈ２０の方が小さくなる。
　メタルポスト９０の高さ方向の寸法Ｈ９０と電子部品の高さ方向の寸法Ｈ２０の差は、例えば２０μｍ以上、６００μｍ以下であることが好ましい。

　図１に示す基板１００では、メタルポスト９０の第５面９１と電子部品２０の第１面２１の高さはばらついており、メタルポスト９０の第６面９２と電子部品２０の第２面２２の高さはそろっている。そのことに起因して、封止材３０の第４面３２は、封止材３０の第３面３１に比べてより平坦な面となる。
　より平坦な面である封止材３０の第４面３２には微細な配線を形成することができる。そのため、封止材３０の第４面３２に設ける配線層７２の配線の幅（ライン）のうち最も小さい値である最小のラインは、封止材３０の第３面３１に設ける配線層６２の配線の幅（ライン）のうち最も小さい値である最小のラインよりも細いことが好ましい。これにより、封止材３０の第３面３１に比べてより平坦な封止材３０の第４面３２側に、より高精細なビアや配線を形成することができる。
　また、複数の配線が等間隔で並んでいる場合の配線と配線の間隔をスペースと呼ぶが、配線層７２の配線の最小のスペースが、配線層６２の配線の最小のスペースよりも細いことが好ましい。
　ライン及びスペースを合わせてラインアンドスペースと呼び、ラインアンドスペースが細いと、より高精細な配線となる。配線層７２の配線により高精細な配線を形成できることから、配線層７２の配線の最小のラインアンドスペースが配線層６２の配線の最小のラインアンドスペースより細いことが好ましい。

　なお、メタルポスト９０を電子部品２０の長手方向の長さと同程度の所定の長さに切断してから配置するなど、異なる工法を用いて基板を製造する場合には、メタルポスト９０の高さ方向の寸法Ｈ９０と電子部品２０の高さ方向の寸法Ｈ２０が同じであったり、メタルポスト９０の高さ方向の寸法Ｈ９０が電子部品２０の高さ方向の寸法Ｈ２０より小さくなる場合があり得るが、そのような場合が本発明の範囲から除外されるものではない。

　図１に示す基板１００の断面は、コア基板１０の第２面１２と直交する断面であるが、この断面において、メタルポスト９０は、開口部１３の壁面１３ａと電子部品２０との間に配置されており、メタルポスト９０の線膨張係数が、コア基板１０の線膨張係数と電子部品２０の線膨張係数の間にあることが好ましい。コア基板として用いられる樹脂材料の線膨張係数が４０ｐｐｍ／Ｋ程度、電子部品として想定される積層セラミックコンデンサの線膨張係数が１０ｐｐｍ／Ｋ程度であり、線膨張係数の差に起因して温度変化時に熱応力が加わる。メタルポスト９０として想定される銅の線膨張係数が１６程度であり、コア基板１０の線膨張係数と電子部品２０の線膨張係数の間となる。そこで、メタルポスト９０を開口部１３の壁面１３ａと電子部品２０との間、すなわちコア基板１０と電子部品２０の間に配置することで、コア基板１０の線膨張係数と電子部品２０の線膨張係数の差の影響を緩和し、コア基板１０と電子部品２０の間に加わる熱応力を緩和して、熱応力によるクラックの発生等の不具合を防止することができる。

　図２では、電子部品２０とメタルポスト９０の形状及び大きさは同程度にして描いているが、同じであってもよく、異なっていてもよい。メタルポスト９０を相対的に大きくすることにより、放熱効果を向上させることができる。

　本発明の基板は、第２面と平行な断面において、電子部品の上面視形状が矩形状であり、メタルポストの上面視形状が、四角形以上の多角形の頂点をＲ面取りした形状、五角形以上の多角形、円、楕円、長円、又はレーストラック形状であってもよい。
　また、メタルポストの上面視面積が、電子部品の上面視面積と同じか大きくてもよい。

　図３は、メタルポストの上面視形状が異なる、本発明の実施形態に係る基板の一例を模式的に示す平面図である。図３には、上面視形状が円形であるメタルポスト９３を備える基板１０１を示している。また、基板１０１において電子部品２０の上面視形状は矩形状であり、その４角が角ばっている（面取りされていない）形状である。

　基板の製造方法（詳しくは後述する）において、電子部品２０を封止材３０で封止する際に、真空下においてコア基板１０の第１面１１上に、熱硬化性樹脂とフィラーとを含む未硬化のフィルムを積層する。その後、このフィルムを加熱プレスして軟化させることによって、開口部１３内に熱硬化性樹脂及びフィラーを充填する。この際に、図２に示すように電子部品２０及びメタルポスト９０の上面視形状が全て矩形状である場合に比べて、図３に示すようにメタルポスト９３の上面視形状が円形であると、メタルポスト９３の付近において軟化した樹脂の流動性が高くなり、その結果、気泡噛みやフィラーの詰まりが抑制されるため、充填性が向上する。充填性が向上することにより応力集中が防止され、樹脂の剥がれや破損、ダメージを防ぐことができる。この効果は、メタルポストの上面視形状の図形が矩形状よりもその角が角ばっていない形状であれば発揮されるので、メタルポストの上面視形状が四角形以上の多角形の頂点をＲ面取りした形状、五角形以上の多角形、楕円、長円、又はレーストラック形状の場合であっても同様に発揮される。

　メタルポストは、金属線の外周が樹脂被覆層で被覆され、樹脂被覆層の外周が金属被覆層で被覆された、同軸ケーブル形状であってもよい。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄは、同軸ケーブルの作製工程の一例を模式的に示す斜視図である。また、図５は、メタルポストの一部が同軸ケーブルである、本発明の実施形態に係る基板の一例を模式的に示す平面図である。

　同軸ケーブル９７(図４Ｃ参照)は、図４Ａに示す金属線９４の外周を図４Ｂに示す樹脂被覆層９５で被覆し、樹脂被覆層９５の外周を図４Ｃに示す金属被覆層９６で被覆することにより得られる。メタルポストとして同軸ケーブルを使用する場合、同軸ケーブル９７の長さが開口部１３の厚さと同じ又は少し長くなるように切断する(図４Ｄ参照)。

　金属線９４及び金属被覆層９６としては銅又は銅合金が好ましく用いられる。樹脂被覆層９５としては、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）等が好ましく用いられる。

　図５に示す基板１０２は、金属からなるメタルポスト９０と同軸ケーブル９７からなるメタルポストを備えている。同軸ケーブル９７もコア基板１０の第１面１１側と第２面１２側を導通可能とする。また、同軸ケーブル９７は高周波特性に優れるため、高周波信号伝送用の配線として使用することができる。また、コア基板１０を貫通する導体としてのスルーホールに同軸ケーブルのような構造を持たせることは製造工程上難しいので、同軸ケーブル９７を開口部１３に配置することにより簡便に高周波特性に優れた上下導通のための配線を設けることができる。

　図５に示す基板１０２は金属からなるメタルポスト９０と同軸ケーブル９７からなるメタルポストをともに備えているが、同軸ケーブル９７のみをメタルポストとして備えていてもよい。また、金属からなるメタルポスト９０と同軸ケーブル９７からなるメタルポストの位置関係、個数の割合も特に限定されるものではない。

［モジュール］
　続いて、本発明の基板に発熱体が実装された本発明のモジュールについて説明する。
　本発明のモジュールは、本発明の基板の、コア基板の第１面側に発熱体が実装されたモジュールであって、第１面と平行な面で見た上面視において、発熱体とメタルポストの位置が重なっており、発熱体とメタルポストが直接接続されている、又は、発熱体とメタルポストが封止材よりも熱伝導率が高い第１材料を介して接続されている。
　また、第１面と平行な面で見た上面視において、発熱体の面積に対してメタルポストの位置が重なっている部分の面積が１０％以上、１００％以下であることが好ましい。

　図６は、本発明の実施形態に係るモジュールの一例を模式的に示す断面図である。図７は、図６に示すモジュールにおける発熱体と基板の各構成要素の位置関係を示す、モジュールの平面図である。なお、図６は、基板のＹ－Ｙ線（図７に示す）に沿った断面図であり、図７には発熱体の位置を二点鎖線で追記している。

　図６及び図７に示すモジュール２００は、図１及び２に示した基板１００のコア基板１０の第１面１１側（正確には第１ビルドアップ層６０の上）に発熱体１１０が実装されたモジュールである。

　発熱体１１０としては、ＣＰＵ、メモリ等の半導体部品、ＬＥＤ等の発光素子、インダクタ、コンデンサ等の受動部品といった電子部品が挙げられる。発熱体１１０は使用時に発熱する性質の部品であれば特に限定されない。

　発熱体１１０が実装される位置は、図７に示すように、第１面１１と平行な面で見た上面視において、発熱体１１０とメタルポスト９０の位置が重なっている。すなわち、発熱体１１０の直下にメタルポスト９０が位置しているといえる。このような位置関係であると、発熱体１１０で生じた熱をメタルポスト９０を介してコア基板１０の第２面１２側に伝達させる（放熱させる）ことができる。発熱体１１０からの放熱の経路を図６に矢印で示している。また、発熱体１１０は、その直下に位置しているメタルポスト９０と電気的に接続されていてもよい。

　発熱体とメタルポストが電気的に接続されている場合、その形態としては、発熱体とメタルポストが直接接続される形態、又は発熱体とメタルポストが封止材よりも熱伝導率が高い第１材料を介して接続される形態が挙げられる。図６に示す形態は、後者の形態であり、第１材料が第１ビア導体４０及び第１ビルドアップ層６０の配線層６２である形態といえる。第１ビア導体４０及び配線層６２は導電性を有しており、封止材３０よりも熱伝導率が高い材料である。第１材料は金属材料であることが好ましく、銅又は銅合金であることがより好ましい。第１材料の熱伝導率が封止材３０より高いことにより、第１材料を介して発熱体１１０からの熱が効率よくメタルポスト９０に伝わる。

　また、発熱体とメタルポストが電気的に接続されていない場合、発熱体とメタルポストの間には比較的薄い絶縁体や高熱伝導性の樹脂が存在することにより、発熱体とメタルポストの間での熱伝導性が保たれていることが好ましい。
　また、発熱体から封止材の第３面及びメタルポストを経由し封止材の第４面に至る経路における熱抵抗が、発熱体から封止材の第３面を経由し、メタルポストを経由せず封止材の第４面に至る経路の熱抵抗よりも小さいことが好ましい。

　また、コア基板における第２面側に、封止材よりも熱伝導率が高い第２材料が設けられ、メタルポストと第２材料が接続されていることが好ましい。図６において、第２材料は第２ビア導体５０及び第２ビルドアップ層７０の配線層７２に相当する。図６では、コア基板１０の第２面１２側においてメタルポスト９０と第２ビア導体５０が接続されており、さらに配線層７２が第２ビア導体５０に接続されている。第２ビア導体５０及び配線層７２は導電性を有しているので、発熱体１１０からの電気信号の伝送が必要な場合にはコア基板の第２面１２側への信号伝送の役割を担うことができる。

　また、第２ビア導体５０及び配線層７２が封止材３０よりも熱伝導率が高い材料であると、第２材料を介して発熱体１１０からの熱を発熱体１１０が実装された面と反対側の面に伝えることができる。第２材料は金属材料であることが好ましく、銅又は銅合金であることがより好ましい。

　なお、本発明のモジュールにおいては、コア基板の第１面側に実装されている発熱体に加えて、第２面側に実装されている別の発熱体を備えていてもよい。また、コア基板に実装されている発熱体は１つであってもよく複数であってもよい。発熱体が複数実装されている場合は、いずれの発熱体に対しても第１面と平行な面で見た上面視において、発熱体とメタルポストの位置が重なっていることが好ましいが、全ての発熱体について発熱体とメタルポストの位置が重なっていなくてもよい。上面視において発熱体とメタルポストの位置が重なっている発熱体が１つでも存在すれば本発明のモジュールに含まれる。また、本発明の基板においてコア基板の第１面と第２面に区別は無いので、基板のいずれか一方の面に発熱体が実装されていれば、発熱体が実装されている面をコア基板の第１面側の面とみなす。

［基板の製造方法］
　基板１００は、以下の方法により製造することができる。図８は、コア基板に電子部品固定用の粘着フィルムを貼り付ける工程の一例を模式的に示す図である。

　まず、図８に示すように、コア基板１０に開口部１３を形成し、コア基板１０の第２面１２に電子部品及びメタルポスト固定用の粘着フィルム８０を貼り付ける。

　図９は、電子部品及びメタルポストを粘着フィルム上に配置する工程の一例を模式的に示す断面図である。

　次に、図９に示すように、電子部品２０を粘着フィルム８０上に配置する。例えば、第１電極２１が上方向を、第２電極２２が下方向を向くように電子部品２０を粘着フィルム８０上に配置する。これにより、第２電極２２が粘着フィルム８０に貼り付けられる。また、メタルポスト９０も粘着フィルム８０上に配置する。メタルポスト９０の高さは電子部品２０の第１電極２１及びコア基板１０の第１面１１よりも高くなるようにしておく。

　図１０は、コア基板の開口部に封止材を充填する工程の一例を模式的に示す断面図である。

　次に、図１０に示すように、電子部品２０及びメタルポスト９０を封止材３０で封止する。具体的には、真空下においてコア基板１０の第１面１１上に、熱硬化性樹脂とフィラーとを含む未硬化のフィルムを積層する。その後、このフィルムを加熱プレスして軟化させることによって、開口部１３内において電子部品２０及びメタルポスト９０の周囲に熱硬化性樹脂及びフィラーを充填する。

　図１１は、封止材及びメタルポストを研削又は研磨する工程の一例を模式的に示す断面図である。

　次に、図１１に示すように、コア基板１０の第１面１１側において封止材３０及びメタルポスト９０を研削又は研磨する。コア基板１０の第１面１１、封止材３０の第３面３１及びメタルポスト９０の第５面９１が揃うようにする。研削又は研磨後にはメタルポスト９０の第５面９１は封止材３０の第３面３１から露出する。一方、電子部品２０の第１電極２１は封止材３０で覆われていて露出していない。この工程において電子部品２０は研削又は研磨しないようにする。

　図１２は、ビアを形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。

　次に、図１２に示すように、粘着フィルム８０を剥がした後、コア基板１０の第１面１１及び封止材３０の第３面３１上に絶縁層６１を形成すると共に、コア基板１０の第２面１２及び封止材３０の第４面３２上（図１２では下）に絶縁層７１を形成する。なお、粘着フィルム８０は、剥がさずにそのまま用いることも可能である。そして、ＣＯ_２レーザー等により、絶縁層６１にビア８２を形成して電子部品２０の第１電極２１及びメタルポスト９０の第５面９１を露出させると共に、絶縁層７１にビア８３を形成して電子部品２０の第２電極２２及びメタルポスト９０の第６面９２を露出させる。なお、ビア８２の形成の際には電子部品２０の第１電極２１を覆う封止材３０も除去してビア８２を形成する。

　図１３は、配線層を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。

　次に、図１３に示すように、めっき（例えばセミアディティブ工法）を用いて、ビア８２及びビア８３を埋めて第１ビア導体４０及び第２ビア導体５０を形成すると共に配線層６２及び配線層７２を形成する。

　図１４は、ビルドアップ層を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。

　その後、図１４に示すように、必要に応じてレイヤーを追加して、第１ビルドアップ層６０及び第２ビルドアップ層７０を形成する。

　以上により、基板１００を製造することができる。この工程により製造された基板１００では、メタルポスト９０の第５面９１が封止材３０の第３面３１と同じ高さに位置して封止材３０の第３面３１から露出し、第１ビア導体４０と接続される。また、メタルポスト９０の第６面９２が封止材３０の第４面３２と同じ高さに位置して封止材３０の第４面３２から露出し、第２ビア導体５０と接続される。また、メタルポスト９０の高さ方向の寸法が、電子部品２０の高さ方向の寸法よりも大きくなる。

　本明細書には、以下の内容が開示されている。

＜１＞
　第１面及び前記第１面と反対側の第２面を有し、内部に開口部が設けられたコア基板と、
　同じ前記開口部内に設けられた電子部品及びメタルポストと、
　前記開口部内に充填され、前記第１面側の第３面及び前記第２面側の第４面を有する封止材と、を備え、
　前記メタルポストは、前記封止材の前記第３面から露出し、かつ、前記封止材の第４面から露出する、基板。

＜２＞
　前記メタルポストは、前記コア基板の厚さ方向に沿った方向である高さ方向の寸法が、前記高さ方向と直交する他の方向の寸法よりも大きい形状である、＜１＞に記載の基板。

＜３＞
　前記電子部品は動作時に発熱する部品であり、前記メタルポストと前記開口部の壁面との距離よりも、前記メタルポストと最も近い前記電子部品との距離のほうが小さい、＜１＞又は＜２＞に記載の基板。

＜４＞
　前記開口部に前記電子部品が複数設けられており、
　前記第２面と平行な断面において、前記メタルポストの中心軸と、前記メタルポストに最も近い前記電子部品の中心軸との距離が、前記複数の電子部品の中心軸の間の距離と略等距離である、＜１＞から＜３＞のいずれか１つに記載の基板。

＜５＞
　前記メタルポストは、前記コア基板の厚さ方向に沿った方向である高さ方向の寸法が、前記電子部品の高さ方向の寸法よりも大きい、＜１＞から＜４＞のいずれか１つに記載の基板。

＜６＞
　前記メタルポストの線膨張係数は、前記コア基板の線膨張係数と前記電子部品の線膨張係数の間にあり、
　前記第２面と直交する断面において、前記メタルポストは、前記開口部の壁面と前記電子部品との間に配置されている、＜１＞から＜５＞のいずれか１つに記載の基板。

＜７＞
　前記第２面と平行な断面において、
　前記電子部品の上面視形状が矩形状であり、
　前記メタルポストの上面視形状が、四角形以上の多角形の頂点をＲ面取りした形状、五角形以上の多角形、円、楕円、長円、又はレーストラック形状である、＜１＞から＜６＞のいずれか１つに記載の基板。

＜８＞
　前記メタルポストが銅又は銅合金である、＜１＞から＜７＞のいずれか１つに記載の基板。

＜９＞
　前記メタルポストは、金属線の外周が樹脂被覆層で被覆され、前記樹脂被覆層の外周が金属被覆層で被覆された、同軸ケーブル形状である、＜１＞から＜８＞のいずれか１つに記載の基板。

＜１０＞
　＜１＞から＜９＞のいずれか１つに記載の基板の、前記コア基板の前記第１面側に発熱体が実装されたモジュールであって、
　前記第１面と平行な面で見た上面視において、前記発熱体と前記メタルポストの位置が重なっており、
　前記発熱体と前記メタルポストが直接接続されている、又は、前記発熱体と前記メタルポストが前記封止材よりも熱伝導率が高い第１材料を介して接続されている、モジュール。

＜１１＞
　前記第１材料は、金属材料である＜１０＞に記載のモジュール。

＜１２＞
　前記コア基板における第２面側に、前記封止材よりも熱伝導率が高い第２材料が設けられ、前記メタルポストと前記第２材料が接続されている＜１０＞又は＜１１＞に記載のモジュール。

＜１３＞
　前記第２材料は、金属材料である＜１２＞に記載のモジュール。

　１０　コア基板
　１１　第１面
　１２　第２面
　１３　開口部
　１３ａ　開口部の壁面
　２０　電子部品
　２１　第１電極
　２２　第２電極
　３０　封止材
　３１　第３面
　３２　第４面
　４０　第１ビア導体
　５０　第２ビア導体
　６０　第１ビルドアップ層
　６１　絶縁層
　６２　配線層
　７０　第２ビルドアップ層
　７１　絶縁層
　７２　配線層
　８０　粘着フィルム
　８２、８３　ビア
　９０、９３　メタルポスト
　９１　第５面
　９２　第６面
　９４　金属線
　９５　樹脂被覆層
　９６　金属被覆層
　９７　同軸ケーブル
　１００、１０１、１０２　基板
　１１０　発熱体
　２００　モジュール
　Ｃ１　メタルポストの中心軸と電子部品の中心軸との距離
　Ｃ２　複数の電子部品の中心軸間の距離
　Ｄ１　第１方向
　Ｄ２　第２方向
　Ｈ２０　電子部品の高さ
　Ｈ９０　メタルポストの高さ
　Ｓ１　メタルポストと開口部の壁面との距離
　Ｓ２　メタルポストと電子部品との距離

 

Claims (13)

1. 　第１面及び前記第１面と反対側の第２面を有し、内部に開口部が設けられたコア基板と、
   　同じ前記開口部内に設けられた電子部品及びメタルポストと、
   　前記開口部内に充填され、前記第１面側の第３面及び前記第２面側の第４面を有する封止材と、を備え、
   　前記メタルポストは、前記封止材の前記第３面から露出し、かつ、前記封止材の第４面から露出する、基板。
2. 　前記メタルポストは、前記コア基板の厚さ方向に沿った方向である高さ方向の寸法が、前記高さ方向と直交する他の方向の寸法よりも大きい形状である、請求項１に記載の基板。
3. 　前記電子部品は動作時に発熱する部品であり、前記メタルポストと前記開口部の壁面との距離よりも、前記メタルポストと最も近い前記電子部品との距離のほうが小さい、請求項１又は２に記載の基板。
4. 　前記開口部に前記電子部品が複数設けられており、
   　前記第２面と平行な断面において、前記メタルポストの中心軸と、前記メタルポストに最も近い前記電子部品の中心軸との距離が、複数の前記電子部品の中心軸の間の距離と略等距離である、請求項１～３のいずれかに記載の基板。
5. 　前記メタルポストは、前記コア基板の厚さ方向に沿った方向である高さ方向の寸法が、前記電子部品の高さ方向の寸法よりも大きい、請求項１～４のいずれかに記載の基板。
6. 　前記メタルポストの線膨張係数は、前記コア基板の線膨張係数と前記電子部品の線膨張係数の間にあり、
   　前記第２面と直交する断面において、前記メタルポストは、前記開口部の壁面と前記電子部品との間に配置されている、請求項１～５のいずれかに記載の基板。
7. 　前記第２面と平行な断面において、
   　前記電子部品の上面視形状が矩形状であり、
   　前記メタルポストの上面視形状が、四角形以上の多角形の頂点をＲ面取りした形状、五角形以上の多角形、円、楕円、長円、又はレーストラック形状である、請求項１～６のいずれかに記載の基板。
8. 　前記メタルポストが銅又は銅合金である、請求項１～７のいずれかに記載の基板。
9. 　前記メタルポストは、金属線の外周が樹脂被覆層で被覆され、前記樹脂被覆層の外周が金属被覆層で被覆された、同軸ケーブル形状である、請求項１～８のいずれかに記載の基板。
10. 　請求項１～９のいずれかに記載の基板の、前記コア基板の前記第１面側に発熱体が実装されたモジュールであって、
    　前記第１面と平行な面で見た上面視において、前記発熱体と前記メタルポストの位置が重なっており、
    　前記発熱体と前記メタルポストが直接接続されている、又は、前記発熱体と前記メタルポストが前記封止材よりも熱伝導率が高い第１材料を介して接続されている、モジュール。
11. 　前記第１材料は、金属材料である請求項１０に記載のモジュール。
12. 　前記コア基板における第２面側に、前記封止材よりも熱伝導率が高い第２材料が設けられ、前記メタルポストと前記第２材料が接続されている請求項１０又は１１に記載のモジュール。
13. 　前記第２材料は、金属材料である請求項１２に記載のモジュール。

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