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【発明の名称】 回路部品内蔵モジュール及びその製造方法
【発明者】 【氏名】祐伯 聖
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内

【氏名】谷口 泰士
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内
【要約】 【課題】高密度で接続信頼性の高い部品内蔵モジュールの製造方法を提供する。

【解決手段】少なくとも２層の配線パターンとビアとを有する配線板(5,5)を作成し、これに回路部品を実装し、別に電気絶縁層(1)にビアを形成したものを準備し、電気絶縁層(1)の上下に配線板(5,5)を載置した後、その上下部にプレス用冶具を載置し、熱プレスにより加熱、加圧処理して回路部品(7)を電気絶縁層(1)に埋設するとともに硬化させ、前記プレス用冶具に面した配線板(5,5)表面に絶縁性樹脂(6,6)を形成し、その上にプレス用冶具を載置し、熱プレスする。回路部品内蔵モジュールは、内層にビアが形成された電気絶縁層(1)が配置され、その両側に回路部品(7)が実装された配線板(5,5)が配置され、回路部品(7)は電気絶縁層(1)に埋設されており、配線板(5,5)の両外側表面には、絶縁性樹脂層(6,6)又は配線パターンの無い部位にダミーパターンが形成されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２層の配線パターンとビアとを有する配線板を作成し、前記配線板に回路部品を実装し、
別に電気絶縁層にビアを形成したものを準備し、
前記電気絶縁層の上下に前記配線板を載置した後、その上下部にプレス用冶具を載置し、熱プレスにより加熱、加圧処理して前記回路部品を前記電気絶縁層に埋設するとともに前記電気絶縁層を硬化させ、
前記プレス用冶具に面した前記配線板表面に絶縁性樹脂を形成し、その上にプレス用冶具を載置し、熱プレスすることを特徴とする回路部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記絶縁性樹脂は、表面実装部品の電極パターンを残し、熱硬化性エポキシ樹脂を主成分とする液状の絶縁樹脂を印刷により形成する請求項１に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記絶縁性樹脂は、感光性エポキシ樹脂を主成分とする液状の絶縁樹脂を塗布後、ホトリソ法により形成する請求項１に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項４】
少なくとも２層の配線パターンとビアとを有する配線板を作成し、前記配線板に回路部品を実装し、
別に電気絶縁層にビアを形成したものを準備し、
前記電気絶縁層の上下に前記配線板を載置した後、その上下部にプレス用冶具を載置し、熱プレスにより加熱、加圧処理して前記回路部品を前記電気絶縁層に埋設するとともに前記電気絶縁層を硬化させ、
前記プレス用冶具に面した前記配線板表面の配線パターンの無い部位にダミーパターン(捨てパターン)を形成し、その上下部にプレス用冶具を載置し、熱プレスすることを特徴とする回路部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項５】
少なくとも前記電気絶縁層に形成したビアと接続される前記配線板の配線パターン内ビアランド直上の前記プレス用治具に面した配線パターンの無い部位にダミーパターン(捨てパターン)を形成する請求項４に記載の回路部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記配線板の配線パターン形成時にダミーパターン(捨てパターン)を形成する請求項４又は５に記載の回路部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記回路部品は、半導体ベアチップを含み、前記配線パターンにフリップチップ実装されている請求項１又は４に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記回路部品は、チップ状の抵抗、コンデンサー及びインダクタから選ばれた少なくとも1つを含んでいる請求項１又は４に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記電気絶縁層は、無機質フィラー７０重量％以上〜９５重量％以下と熱硬化樹脂５重量％以上〜３０重量％以下と少なくとも含んでいる請求項１又は４に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記無機質フィラーは、アルミナ、マグネシア、シリカ、窒化アルミナ及び窒化珪素から選ばれた少なくとも一つを含んでいる請求項９に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びシアネート樹脂から選ばれた少なくとも一つを含んでいる請求項９に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記ビアは、銀、銅、金及びニッケルから選ばれる少なくとも１種類の導電性金属粉体と、エポキシ樹脂からなる樹脂成分を含んでいる、請求項１又は４に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
【請求項１３】
前記請求項１〜１２のいずれか１項に記載の製造方法で得られた部品内蔵モジュールであって、
内層に、ビアが形成された電気絶縁層が配置され、
前記電気絶縁層の両側に回路部品が実装された配線板が配置され、前記回路部品は前記電気絶縁層に埋設されており、
前記配線板の両外側表面には、絶縁性樹脂層又は配線パターンの無い部位にダミーパターン(捨てパターン)が形成されていることを特徴とする回路部品内蔵モジュール。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体などの能動部品やコンデンサーなどの受動部品を内蔵した回路部品内蔵モジュール及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器に対する高性能化及び小型化の要求に伴って、電子機器に用いられる回路基板もまた小型高密度のものが望まれている。このような要求に対して、従来のスルホール構造を有するガラス・エポキシ基板では高密度実装化への対応ができなくなりつつある。このため、高密度実装を実現する手段として、ＬＳＩ間や部品間を最短距離で接続できるインナービア接続法を採用した高密度実装基板の開発が進められている。
【０００３】
このようなインナービア接続法を採用した高密度実装基板として、樹脂基板及びセラミック基板が一般的である。樹脂基板は、樹脂系材料によって構成されるため、熱伝導性が低い。このため、回路部品実装がより高密度になればなるほど部品からの発生する熱を放熱させることは困難となる。一方、セラミック基板は、熱伝導性が高いため放熱性には優れているがコスト高となる。
【０００４】
こうしたことから、最近、注目されているのが、無機質フィラーと熱硬化性樹脂の混合物を基板材料にした高密度実装基板である（例えば特許文献１参照）。この高密度実装基板は、前述した樹脂基板及びセラミック基板と同様にインナービア接続ができ、高密度配線が可能である。また、基板材料に熱伝導性の高い無機質フィラーが含まれているので、樹脂基板よりも放熱性に優れている。また、セラミック基板のように１０００℃以上の高温における製造プロセスが不要であるため、設備コストがかからない。さらに、半導体などの能動部品やコンデンサーなどの受動部品を基板に内蔵することができるので、耐ノイズ性にも優れ、より高密度、高性能化が期待できる。
【０００５】
このような無機質フィラーと熱硬化性樹脂を基板材料にした高密度実装基板の構成及び製造方法を図面を参照しながら説明する。図１４は従来の部品内蔵モジュールの構成を示す断面図である。部品内蔵モジュールは、電気絶縁層１の両面に配線板５を備えている。配線板５に形成された配線パターン４上には、電気絶縁層１に埋設されるように回路部品７と配線板５表面に回路部品７が実装されている。電気絶縁層１にはビア２が形成されていて、配線板５に形成された配線パターン４内のビアランド４ａを介して上下配線板５と電気的に接続されている。
【０００６】
このように構成された部品内蔵モジュールは、以下のようにして製造される。図１０から図１３は、従来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１０を参照すると、ビア２を形成した電気絶縁層１を準備する。電気絶縁層１の材料としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂とアルミナなどの無機質フィラーとを混合したシート状の材料が用いられる。ビア２を形成するためには、レーザ又はパンチャーなどの装置によって電気絶縁層１に貫通穴を形成し、この貫通穴に銀などの導電性金属粉を含む導電性ペーストを充填して形成する。次いで図１１に示す配線パターン４を形成した配線板５を２枚作製し、その内の１枚に回路部品７を実装する。配線板５の材料としては、前述した電気絶縁層１と同等の熱硬化性樹脂と無機質フィラーとの混合材料、又は既存の基板であるガラス・エポキシ基板やセラミック基板が用いられる。次いで図１２及び図１３に示すようにプレス用治具を用い、下金型８ａ、配線板５、電気絶縁層１、配線板５、上金型８ｂの順にプレス用治具にセットした後、熱プレス装置を用いて、加熱、加圧して電気絶縁層１内に回路部品７を埋設すると同時に電気絶縁層１を硬化する。電気絶縁層１を硬化するための加熱温度は、電気絶縁層１の樹脂成分が軟化して回路部品７を埋設し、電気絶縁層１が充分に硬化する温度として１５０〜２６０℃の範囲で選ばれる。そしてプレス用治具から取り出した後、配線板５表面に回路部品７を実装することによって、前述した図１４に示す構成を有する部品内蔵モジュールが得られる。１７は外付けされた回路部品である。
【特許文献１】特開平１１−２２０２６２号公報（第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前述した従来の部品内蔵モジュールの構成では、回路部品７を電気絶縁層１に埋設する際に生じるいくつかの解決すべき課題がある。以下にその理由を詳述する。
【０００８】
図１２及び図１３を参照して前述したように、配線パターン４上に実装された回路部品７を電気絶縁層１内に埋設するために加熱、加圧がおこなわれる。これによって、電気絶縁層１に含有している樹脂が軟化して流動し易くなるので容易に回路部品７を埋設することができる。一方、電気絶縁層に形成されているビアは、上下配線板５に形成された配線パターン４内のビアランド４ａと接触し、圧縮されることによって低抵抗なビア接続が得られる。
【０００９】
しかし、配線板５の両面には配線パターン４が形成されているので、熱プレスの際、配線板のプレス冶具に面した配線パターン４部と配線パターン４の無い部位では、配線パターン４の厚み分の段差が生じる。そのため、配線パターン４部に圧力が集中し、配線パターン４の無い部位では圧力が十分にかからない状態となる。その結果、電気絶縁層１に含有している樹脂の流動によって、圧力が十分にかからない配線板５の配線パターン４の無い部位を内側から膨らませる内圧が発生し、配線板５を変形させる現象が生じる。それによって、配線パターン４の無い部位直下の電気絶縁層１に形成されているビア２の圧縮が不十分となるため、ビア２の接続抵抗が高くなり、また信頼性に悪影響を及ぼすなどの問題がある。
【００１０】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、高密度で接続信頼性の高い回路部品内蔵モジュール及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る部品内蔵モジュールの製造方法は、少なくとも２層の配線パターンとビアとを有する配線板を作成し、前記配線板に回路部品を実装し、別に電気絶縁層にビアを形成したものを準備し、前記電気絶縁層の上下に前記配線板を載置した後、その上下部にプレス用冶具を載置し、熱プレスにより加熱、加圧処理して前記回路部品を前記電気絶縁層に埋設するとともに前記電気絶縁層を硬化させ、前記プレス用冶具に面した前記配線板表面に絶縁性樹脂を形成し、その上にプレス用冶具を載置し、熱プレスすることを特徴とする。
【００１２】
本発明の別の回路部品内蔵モジュールの製造方法は、少なくとも２層の配線パターンとビアとを有する配線板を作成し、前記配線板に回路部品を実装し、別に電気絶縁層にビアを形成したものを準備し、前記電気絶縁層の上下に前記配線板を載置した後、その上下部にプレス用冶具を載置し、熱プレスにより加熱、加圧処理して前記回路部品を前記電気絶縁層に埋設するとともに前記電気絶縁層を硬化させ、前記プレス用冶具に面した前記配線板表面の配線パターンの無い部位にダミーパターン(捨てパターン)を形成し、その上下部にプレス用冶具を載置し、熱プレスすることを特徴とする。
【００１３】
本発明の回路部品内蔵モジュールは、前記いずれかに記載の製造方法で得られた部品内蔵モジュールであって、内層に、ビアが形成された電気絶縁層が配置され、前記電気絶縁層の両側に回路部品が実装された配線板が配置され、前記回路部品は前記電気絶縁層に埋設されており、前記配線板の両外側表面には、絶縁性樹脂層又は配線パターンの無い部位にダミーパターン(捨てパターン)が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、プレス用冶具に面した配線板表面の配線パターン部と配線パターンの無い部位の段差を解消するために、絶縁性樹脂、又はダミーパターン(捨てパターン)を形成することによって、熱プレス時の圧力が配線パターン部と配線パターンの無い部位に均等にかかり、基板を変形させること無く電気絶縁層に形成したビアの圧縮が十分となり、低抵抗で接続信頼性の高い回路部品内蔵モジュール及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明においては、プレス用冶具に面した配線板表面に絶縁性樹脂を形成し，その上にプレス用冶具を載置し、熱プレスすることによって、熱プレス時の圧力が配線パターン部と配線パターンの無い部位に均等にかかり、基板を変形させること無く電気絶縁層に形成したビアの圧縮が十分となる。その結果、低抵抗で接続信頼性の高い回路部品内蔵モジュール及びその製造方法を提供することができる。
【００１６】
この実施の形態では、前記絶縁性樹脂の形成は、表面実装部品の電極パターンにマスキングし、熱硬化性エポキシ樹脂を主成分とする液状の絶縁樹脂を印刷により形成することが好ましい。
【００１７】
前記絶縁樹脂の形成は、感光性エポキシ樹脂を主成分とする液状の絶縁樹脂を塗布後、ホトリソ法により表面実装部品の電極パターンを残し形成することが好ましい。
【００１８】
本実施の形態に係る他の部品内蔵モジュールの製造方法においては、プレス用冶具に面した配線板表面の配線パターンの無い部位にダミーパターン(捨てパターン)を形成し，その上下部にプレス用冶具を載置し、熱プレスすることによって、熱プレス時の圧力が配線パターン部と配線パターンの無い部位に均等にかかり、基板を変形させること無く電気絶縁層に形成したビアの圧縮が十分となる。その結果、低抵抗で接続信頼性の高い部品内蔵モジュールの製造方法を提供することができる。
【００１９】
この実施の形態では、前記ダミーパターン(捨てパターン)の形成は、少なくとも前記電気絶縁層に形成したビアと接続される前記配線板の配線パターン内ビアランド直上の前記プレス用治具に面した配線パターンの無い部位にダミーパターン(捨てパターン)を形成することが好ましい。
【００２０】
前記ダミーパターン(捨てパターン)の形成は、前記配線板の配線パターン形成時に形成することことが好ましい。
【００２１】
前記回路部品は、半導体ベアチップを含み、前記配線パターンにフリップチップ実装されていることが好ましい。
【００２２】
前記回路部品は、チップ状の抵抗、コンデンサー及びインダクタから選ばれた少なくとも1つを含んでいることが好ましい。
【００２３】
前記電気絶縁層は、無機質フィラー７０重量％以上〜９５重量％以下と熱硬化樹脂５重量％以上〜３０重量％以下と少なくとも含んでいることが好ましい。
【００２４】
前記無機質フィラーは、アルミナ、マグネシア、シリカ、窒化アルミナ及び窒化珪素から選ばれた少なくとも一つを含んでいることが好ましい。
【００２５】
前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びシアネート樹脂から選ばれた少なくとも一つを含んでいることが好ましい。
【００２６】
前記ビアは、銀、銅、金、ニッケルから選ばれる少なくとも１種類の導電性金属粉体と、エポキシ樹脂からなる樹脂成分を含んでいることが好ましい。
【００２７】
本発明において、絶縁性樹脂層の好ましい厚さは５μｍ以上３０μｍ以下である。また、配線パターンの無い部位にダミーパターン(捨てパターン)を形成する場合の好ましい厚さは５μｍ以上３０μｍ以下である。前記の範囲であれば、加圧加熱の際に部品内蔵モジュール製品が傷むことはなく、かつ製品全体の厚さが大きくなることによる問題は発生しにくい。
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１〜図５は本発明の実施の形態１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。図１を参照すると、まず未硬化の電気絶縁層１にビア２を形成して部材５０を作成した。電気絶縁層１は、無機質フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物によって構成されている。無機質フィラーは、アルミナ、マグネシア、シリカ、窒化アルミナ及び窒化珪素から選択される少なくとも1つを含んでいる。このような無機質フィラーを用いると、放熱性に優れた電気絶縁層１が得られる。この無機質フィラーがシリカを含んでいると、電気絶縁層１の誘電率を小さくすることができる。この無機質フィラーの混合物に対する重量比は、70重量％以上９５重量％以下であることが好ましい。熱硬化樹脂は、耐熱性の高いエポキシ樹脂、フェノール樹脂及びシアネート樹脂から選択される少なくとも1つを含んでいる。
【００３０】
ビア２の形成方法は、電気絶縁層１に貫通穴を形成し、その貫通穴に導電ペーストを充填する。貫通穴はレーザ加工又はパンチング加工によって形成することができる。
【００３１】
導電性ペーストは、銀、銅、ニッケル及び金から選ばれる少なくとも１種類の導電性金属粉体とエポキシ樹脂からなる樹脂成分とを含んでいる。
【００３２】
図２に示すように、その内部にビア３及び１層の配線パターン４と表層に２層の配線パターン４及び絶縁性樹脂６を形成した配線板５によって構成される部材６０を２個作成した。表層の配線パターン４は、電気絶縁層１内のビア２と接続するビアランド４ａと最終工程でおこなう表面実装部品の電極パターン４ｂを含む。配線パターン４は、エッチィング、印刷などの方法によって形成できる。特にエッチィングでは、フォトリスグラフイー工法など微細な配線パターン形成法を利用することができる。２個の部材６０のそれぞれ片面に絶縁性樹脂層６，６を形成した。絶縁性樹脂層６，６は、熱硬化性エポキシ樹脂を主成分とする液状の絶縁性樹脂を用いることができ、表面実装部品の電極パターン４ｂをマスキングし、印刷によって形成することができる。絶縁性樹脂層６，６の最終的な厚さは２２μｍとした。
【００３３】
２個の部材６０の内、１個の配線板５の配線パターン上４には、回路部品７を実装した。回路部品７は、半導体、チップ状の抵抗、コンデンサー及びインダクタから選ばれたものであることが好ましい。半導体は、ベアチップによって高密度にフリップチップ実装ができるので特に好ましい。
【００３４】
次に図３及び図４に示すように、プレス用冶具８を用いて、プレス用冶具８a、部材６０、部材５０、プレス用冶具８bの順番に互いに重ね合わせ、加熱、加圧することによって、回路部品7を電気絶縁層１内に埋設すると同時に配線板5と電気絶縁層1を接合した。プレス用治具８は、７mm厚のSUS板を使用した。このプレス用治具８の材質及び板厚みは、高温、高圧に耐えるものであれば、特に制約はない。加熱温度としては、１５０℃以上２６０℃以下の温度が好ましく、電気絶縁層１に含まれている樹脂が硬化する温度以上の温度で加熱する。加圧は、加熱の際に１０ｋｇ／ｃｍ2以上〜２００ｋｇ／ｃｍ2以下の圧力で加圧することが好ましい。
【００３５】
電気絶縁層１が硬化した後にプレス用治具を取り外し、配線板５の表面に回路部品１７を実装することによって、図５に示すように部品内蔵モジュールが得られる。
【００３６】
以上のように、プレス用冶具８に面した配線板５表面の配線パターン４部と配線パターン４の無い部位の段差を解消するために、絶縁性樹脂６を形成することによって、熱プレス時の圧力が配線パターン４部と配線パターン４の無い部位に均等にかかり、配線板５を変形させること無く電気絶縁層１に形成したビア２の圧縮が十分となり、低抵抗で接続信頼性の高い部品内蔵モジュールを提供することができる。
【００３７】
（実施の形態２）
図６〜図９は本発明の実施の形態２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。図１〜図６を参照して前述した部品内蔵モジュールの製造方法の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。図６を参照すると、未硬化の電気絶縁層１にビア２を形成した部材５０を作成した。ビア２は、前述した実施の形態１と同様の方法によって形成することができる。
【００３８】
図７に示すように、その内部にビア３及び１層の配線パターン４と表層に２層の配線パターン４及びダミーパターン４ｃとを形成した配線板５によって構成される部材７０を２個作成した。ダミーパターン４ｃは、表層の配線パターン４の形成時に、同様の方法で配線パターン４の無い部位に形成した。ダミーパターン４ｃの材料は銅であり、その厚さは
１５μｍとした。
【００３９】
次に図８に示すように、プレス用冶具８を用いて、プレス用冶具８a、部材７０、部材５０、プレス用冶具８bの順番に互いに重ね合わせ、加熱、加圧することによって、図９に示すように、回路部品7を電気絶縁層内1に埋設すると同時に配線板5と電気絶縁層1を接合した。
【００４０】
次に図９に示すように、電気絶縁層１が硬化した後にプレス用治具を取り外し、配線板５の表面に回路部品１７を実装することによって、部品内蔵モジュールを得た。
【００４１】
以上のように、プレス用冶具８に面した配線板５表面の配線パターン４部と配線パターン４の無い部位の段差を解消するために、配線パターン４の無い部位にダミーパターン４ｃを形成することによって、熱プレス時の圧力が配線パターン４部と配線パターン４の無い部位に均等にかかり、配線板５を変形させること無く電気絶縁層１に形成したビア２の圧縮が十分となり、低抵抗で接続信頼性の高い部品内蔵モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態1に係る部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図。
【図２】同、部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図。
【図３】同、部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図。
【図４】同、部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図。
【図５】同、部品内蔵モジュールの構成を示す断面図。
【図６】本発明の実施の形態２に係る部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図。
【図７】同、部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図。
【図８】同、部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図。
【図９】同、部品内蔵モジュールの構成を示す断面図。
【図１０】従来の部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図。
【図１１】従来の部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図。
【図１２】従来の部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図。
【図１３】従来の部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図。
【図１４】従来の部品内蔵モジュールの構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１ 電気絶縁層
２ 電気絶縁層内ビア
３ 配線板内ビア
４ 配線パターン
４ａ ビアランド
４ｂ 表面実装部品電極
４ｃ ダミーパターン
５ 配線板
６ 絶縁性樹脂
７ 埋設された回路部品
８ａ，８ｂ プレス治具
１７ 回路部品
【出願人】 【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地
【出願日】 平成１６年２月４日（２００４．２．４）
【代理人】 【識別番号】１１０００００４０
【氏名又は名称】特許業務法人池内・佐藤アンドパートナーズ
【公開番号】 特開２００５−２２３０９６（Ｐ２００５−２２３０９６Ａ）
【公開日】 平成１７年８月１８日（２００５．８．１８）
【出願番号】 特願２００４−２８５６６（Ｐ２００４−２８５６６）