CN101836520B - 部件内置配线基板和部件内置配线基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种部件内置配线基板和部件内置配线基板的制造方法。部件内置配线基板包括：绝缘基板；设置在绝缘基板的上表面上的配线图案；设置在绝缘基板的上表面上的多个电极；设置在绝缘基板的上表面上的阻焊剂；分别设置在多个电极上的多个焊锡部；利用多个焊锡部与多个电极接合的电子部件；设置在绝缘基板与电子部件之间的密封树脂部；完全覆盖电子部件和密封树脂层的具有绝缘性的部件固定层；设置在部件固定层上的第二配线图案；和连接第一配线图案与第二配线图案的层间配线部。阻焊剂包围多个电极。密封树脂部完全覆盖多个焊锡部和阻焊剂。部件固定部具有绝缘性，将电子部件和密封树脂层完全覆盖。该部件内置配线基板能够通过简便的工序高效率地制造。

Description

部件内置配线基板和部件内置配线基板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种具备安装有电子部件的核心(core)层的部件内置配线基板和部件内置配线基板的制造方法。
背景技术
近年来，随着电子设备的高功能化、小型化的发展，正在要求能够高密度地安装有电子部件的电路基板。
记载于专利文献1中的电路基板，包括具有被叠层的多个配线层的印刷配线基板、和安装在这些配线层中的内层的电子部件。该电子部件例如为薄片电容器等薄片部件。将安装在印刷配线基板的外层的电子部件的一部分内置于基板内，因此能够将电子部件高密度地安装在印刷配线基板。
内置于印刷配线基板的电子部件主要被限定为电容器、电阻等被动部件的情况较多，包括半导体部件等主动部件的电路基板整体的安装密度的高度化是有限度的。为了内置主动部件，需要制作用于收纳该部件的空腔(cavity)的工序、用于对主动部件进行密封的工序等复杂的工序。
专利文献1：日本特开2007-214230号公报
发明内容
部件内置配线部件包括：绝缘基板；设置在绝缘基板的上表面上的配线图案；设置在绝缘基板的上表面上的多个电极；设置在绝缘基板的上表面上的阻焊剂；分别设置在多个电极上的多个焊锡部；利用多个焊锡部与多个电极接合的电子部件；设置在绝缘基板与电子部件之间的密封树脂部；完全覆盖电子部件和密封树脂层的具有绝缘性的部件固定层；设置在部件固定层上的第二配线图案；和连接第一配线图案与第二配线图案的层间配线部。阻焊剂包围多个电极。密封树脂部完全覆盖多个焊锡部和多个阻焊剂。部件固定部具有绝缘性，完全覆盖电子部件和密封树脂层。
该部件内置配线基板能够通过简便的工序高效率地制造。
附图说明
图1A为表示本发明的实施方式1的部件内置配线基板的制造方法的截面图。
图1B为表示实施方式1的部件内置配线基板的制造方法的截面图。
图1C为表示实施方式1的部件内置配线基板的制造方法的截面图。
图1D为表示实施方式1的部件内置配线基板的制造方法的截面图。
图1E为表示实施方式1的部件内置配线基板的制造方法的截面图。
图2A为表示实施方式1的部件内置配线基板的制造方法的截面图。
图2B为表示实施方式1的部件内置配线基板的制造方法的截面图。
图2C为表示实施方式1的部件内置配线基板的制造方法的截面图。
图2D为表示实施方式1的部件内置配线基板的制造方法的截面图。
图3A为实施方式1的部件内置配线基板的阻焊剂的平面图。
图3B为图3A所示的阻焊剂的沿着线3B-3B的截面图。
图3C为实施方式1的部件内置配线基板的其他的阻焊剂的平面图。
图3D为图3C所示的阻焊剂的沿着线3D-3D的截面图。
图3E为实施方式1的部件内置配线基板的放大截面图。
图3F为实施方式1的安装基板的截面图。
图4A为表示实施方式2的部件内置配线基板的制造方法的截面图。
图4B为表示实施方式2的部件内置配线基板的制造方法的截面图。
图4C为表示实施方式2的部件内置配线基板的制造方法的截面图。
图5A为表示实施方式3的部件内置配线基板的制造方法的截面图。
图5B为表示实施方式3的部件内置配线基板的制造方法的截面图。
图5C为表示实施方式3的部件内置配线基板的制造方法的截面图。
图6为实施方式3的部件内置配线基板的截面图。
符号说明：
2    绝缘基板
3    配线图案(第一配线图案)
4    阻焊剂
6    焊锡块(solder bump)
7    电子部件
9    密封树脂部
9A   树脂材料(第二树脂材料)
12   预成型料(pre-preg)(第一预成型料)
13   配线层
14   预成型料(第二预成型料)
15   金属箔
15A  配线图案(第二配线图案)
19   叠层体
20   层间配线部
21   部件内置配线基板
22   树脂材料(第一树脂材料)
51   焊剂(flux)
103  电极
106  焊锡部
109   密封树脂部
109A  树脂材料
112   部件固定层
221   部件内置配线基板
具体实施方式
(实施方式1)
图1A～图1E和图2A～图2D为表示本发明的实施方式1的部件内置配线基板的制造方法的截面图。
图1A～图1E为表示核心层1的制造方法的截面图。
如图1A所示，核心层1包括具有上表面2A和与其相反一侧的下表面2B的绝缘基板2。核心层1还包括：设置于上表面2A的配线图案3、设置于上表面2A的多个电极103、设置于上表面2A的阻焊剂4、和设置于下表面2B的配线图案5。绝缘基板2由树脂、陶瓷等绝缘性构件构成。阻焊剂4由绝缘性构件构成，以多个电极103相互隔着阻焊剂4相对的方式包围多个电极103。电极103的上表面103A具有从阻焊剂4露出的部分1103A。
如图1B所示的那样，电子部件7具有多个焊锡块6。在电子部件7的下表面7B设置有焊锡块6。使焊锡块6落于电极103，从而将电子部件7载置于核心层1。使焊锡块6的下端6B与电极103的上表面103A的从阻焊剂4露出的部分1103A接触。另外，在使焊锡块6相接于电极103之前，在电极103的上表面103A或焊锡块6涂敷有焊接接合用的焊剂51。利用包含于焊剂51中的活性剂，将产生在焊锡块6的表面、电极103的上表面103A的氧化膜除去。
将载置有电子部件7的核心层1送至回流(reflow)装置，为了焊接接合而进行加热。由此，如图1C所示的那样，通过使焊锡块6熔融再固化，在电极103的部分1103A形成将电子部件7与电极103接合的焊锡部106。包围电极103的阻焊剂4能够防止熔融的焊锡块6从电极103的上表面103A的部分1103A流出。由此，能够限制焊锡部106向电极103之外扩散，从而形成适当形状的焊锡部106。
将接合有电子部件7的核心层1送至清洗装置。在形成焊锡部106时，存在所涂敷的焊剂51的至少一部分残留于焊锡部106的周围的情况。如图1D所示的那样，在将接合有电子部件7的核心层1浸渍于清洗槽的清洗剂8内的状态下，利用超声波使其振动。由此，对接合电极103与电子部件7的焊锡部106进行清洗，将残留于焊锡部106的周围的焊剂51的至少一部分等不要的残渣除去。在使用焊锡部106接合电子部件7之后，当为了在部件内置配线基板安装其他的电子部件而对核心层1加热时，会导致焊锡部106再次熔融。在残留有焊剂51的情况下，由于包含在焊剂51中的活性剂而熔融的焊锡部106流动，导致焊锡部106的形状变形。通过将残留的焊剂51的部分除去，能够防止熔融的焊锡部106的流动。另外，除了将核心层1浸渍于清洗剂8内的上述的方法以外，也可以通过对核心层1喷射清洗剂来清洗核心层1。
接着，如图1E所示的那样，在电子部件7的周围利用分配器(dispenser)10将环氧树脂等树脂材料9A填充在核心层1与电子部件7之间的间隙7C内并使其硬化。由此，形成填充于间隙7C、并且对焊锡部106从其周围进行加强的密封树脂部9。密封树脂部9设置在绝缘基板2与电子部件7之间，将焊锡部106、电极103和阻焊剂4完全覆盖。
然后，如图2A所示的那样，通过将核心层1浸渍于强酸溶液等处理液11中，对核心层1实施黑化处理。通过处理液11，配线图案3的上表面3A、配线图案5的下表面5B被氧化，使表面变得粗糙。在表面3A、5B形成由微细的凹凸构成的锚纹(anchor pattern)。由于焊锡部106被密封树脂部9覆盖，因此处理液11不会到达焊锡部106，从而焊锡部106不会受到处理液11的影响。
然后，如图2B所示的那样，将具有开口部102的预成型料12以电子部件7位于开口部102内的方式，重叠于核心层1的绝缘基板2的上表面2A和配线图案3的上表面3A上。使配线层13重叠于预成型料12的上表面12A上。配线层13具有预成型料14和贴附于预成型料14的上表面的铜箔等金属箔15。此外，使配线层16重叠于绝缘基板2的下表面2B、配线图案5的下表面5B。配线层16由预成型料17、贴附于预成型料17的下表面17B的铜箔等金属箔18构成。预成型料14、17具有板形形状。由此，能够得到由核心层1、电子部件7、预成型料12和配线层13、16构成的叠层体19。在预成型料12、14、17中浸渗有环氧树脂等热硬化性树脂。
接着，如图2C所示的那样，利用冲压装置以30kg/cm2左右的压力对叠层体19加压，并且以150℃～200℃左右的温度进行加热。由此，浸渗在预成型料14、12、17中的树脂软化，相接的界面相互熔接。此外，预成型料12与配线图案3的上表面3A粘接，预成型料17与配线图案5的下表面5B粘接。由于在上表面3A和下表面5B形成有微细的锚纹，因此预成型料12、17与表面3A、5B坚固地粘接。进而，在开口部102内，将浸渗在预成型料12、14中的树脂填充于电子部件7与预成型料12、14之间的间隙，使预成型料12、14彼此一体化，形成以覆盖电子部件7、密封树脂部9的方式进行固定的部件固定层112。部件固定层112具有绝缘性。此外，通过加热和加压使预成型料14、17熔接、硬化，分别形成配线层13、16的绝缘层。
接着，如图2D所示的那样，形成贯通叠层体19的通孔20A，在通孔20A的内表面20B通过电镀形成导电层20C。由此，形成连接核心层1的配线图案3、5与配线层13、16的金属箔15、18的层间配线部20。进而，通过对配线层13、16的金属箔15、18加以图案化，形成配线图案15A、18A。
如图2D所示的那样，通过上述的方法，完成包括核心层1、配线层13、16、和安装于核心层1的电子部件7的部件内置配线基板21。电子部件7通过焊锡部106与形成于核心层1的绝缘基板2的上表面2A的电极103接合。配线层13、16构成为将预成型料14、17固化而得到的绝缘层114、117、和分别设置于绝缘层114、117的配线图案15A、18A。绝缘层114为部件固定层112的一部分。在部件固定层112即绝缘层114的上表面114A设置有由金属箔15形成的配线图案15A。
图3A为部件内置配线基板21的电极103和阻焊剂4的平面图。图3B为图3A所示的电极103和阻焊剂4的沿着线3B-3B的截面图。电极103具有圆形形状，设置于绝缘基板2的上表面2A，具有上表面103A。阻焊剂4具有圆环形状，设置于绝缘基板2的上表面2A，以覆盖电极103的上表面103A的外缘部103C的方式将电极103完全包围。电极103的上表面103A具有未被阻焊剂4覆盖而露出的部分1103A。阻焊剂4比电极103的上表面103A的部分1103A高，因此即使载置于电极103的部分1103A的焊锡块6、焊锡部106熔融，阻焊剂4也能够防止其从部分1103A流出。
图3C为实施方式1的部件内置配线基板21的电极103和其他的阻焊剂104的平面图。图3D为图3C所示的电极103和阻焊剂104的沿着线3D-3D的截面图。阻焊剂104具有圆环形状，设置于绝缘基板2的上表面2A，从电极103分离，隔着间隙2103A将电极103完全包围。在间隙2103A露出绝缘基板2的上表面2A。在电极103的上表面103A载置有焊锡块6。即使载置于电极103的部分1103A的焊锡块6、焊锡部106熔融，也会积存于间隙2103A，阻焊剂104能够防止熔融的焊锡块6、焊锡部106向阻焊剂4之外流出。
图3E为部件内置配线基板21的放大截面图。阻焊剂4能够防止熔融的焊锡部106过度地流动，从而防止出现焊桥(solder bridge)。然而，阻焊剂4与预成型料12并非很坚固地粘接。因此，随着阻焊剂4在核心层1的表面所占的比例变大，预成型料12的与核心层1进行粘接的粘接强度下降。
在实施方式1中，阻焊剂4位于密封树脂部9的宽度W1内，未从密封树脂部9突出。部件固定层112设置在绝缘基板2的上表面2A上和配线图案3上，将电子部件7和密封树脂层109完全覆盖。根据该结构，能够确保防止阻焊剂4出现焊桥的功能、和在密封树脂部9的黑化处理中通过可靠地覆盖焊锡部106来保护其免受处理液11的影响的功能。此外，能够防止由于阻焊剂4的面积过大而引起的预成型料12与核心层1之间的粘接力的降低。另外，为了使能够防止预成型料12与核心层1之间的粘接力降低的效果更加可靠，优选阻焊剂4位于电子部件7的宽度W2内，不使其突出到宽度W2之外。
图3F为实施方式1的部件安装基板501的截面图。部件安装基板501包括：部件内置配线基板21；安装在绝缘层114的上表面114A上的电子部件201；和安装在绝缘层117的下表面117B上的电子部件202。电子部件201、202分别与配线图案15A、18A连接。即，部件内置配线基板21的上表面114A构成为安装有电子部件201。部件内置配线基板21的下表面117B构成为安装有电子部件202。此外，配线图案15A、18A构成为分别与电子部件201、202连接。这样，部件内置配线基板21能够高密度地安装电子部件7、201、202。此外，通过将电子部件7安装于核心层1，能够大幅地降低部件内置配线基板21的制造成本。
(实施方式2)
图4A～图4C为表示本发明实施方式2的部件内置配线基板的制造方法的截面图。在图4A～图4C中，对与图1A～图1E所示的部件内置配线基板21相同的部分赋予相同的参照符号，省略其说明。在实施方式1中，在利用焊锡部106接合电子部件7之后，供给树脂材料9A来形成密封树脂部9。在实施方式2中，在将电子部件7载置于核心层1之前，在核心层1涂敷树脂材料109A。
如图4A所示的那样，以覆盖电极103的方式将树脂材料109A供至核心层1的绝缘基板的上表面2A。树脂材料109A包含环氧树脂等热硬化性树脂和有机酸等活性剂。树脂材料109A也可以包含焊锡粒子、银粒子等金属粒子。
接着，如图4B所示的那样，以从被涂敷的树脂材料109A将焊锡块6载置于电极103的上表面103A的部分1103A上的方式，将电子部件7搭载于核心层1。此时，树脂材料109A所包含的活性剂将形成于焊锡块6的表面的氧化膜除去。
如图4C所示的那样，将搭载有电子部件7的核心层1送至回流装置进行加热，导致焊锡块6熔融。使熔融的焊锡块6固化而形成焊锡部106，焊锡部106将电子部件7与电极103接合。通过该加热，使得包含在树脂材料109A中的热硬化性树脂硬化，从而形成将电子部件7与核心层1之间的间隙7C密封的密封树脂部9。
在形成密封树脂部9之后，与实施方式1同样地，使用图2A～图2C所示的方法能够制造部件内置配线基板21，制造图3E所示的部件安装基板501。
树脂材料109A所包含的活性剂，在形成焊锡部106之后，固熔在密封树脂部9内。即，密封树脂部9能够防止活性剂以与焊锡部106接触的状态残留。因此，即使为了安装图3F所示的电子部件201、202而进行加热、使得焊锡部106再次熔融，也不会流向电极103之外。因此，无需实施方式1中的由图1D所示的清洗核心层1的工序，从而能够以被简化的工序制造图3F所示的部件安装基板501。
(实施方式3)
图5A～图5C为表示本发明实施方式3的部件内置配线基板的制造方法的截面图。在图5A～图5C中，对与图1A～图1E所示的部件内置配线基板21相同的部分赋予相同的参照符号，并且省略其说明。
如图5A所示的那样，将电子部件7通过焊锡块6搭载于图1A所示的核心层1的绝缘基板2的上表面2A。在电子部件7的焊锡块6的下端6B涂敷树脂材料22。在将树脂材料22平面地扩展之后，通过将焊锡块6压至该平面以使其与树脂材料22接触，由于树脂材料22被转印至焊锡部6因而能够进行涂敷。树脂材料22包含环氧树脂等热硬化性树脂和有机酸等活性剂。活性剂具有将形成于焊锡块6的表面的氧化膜除去的活性作用。另外，树脂材料22也可以包含焊锡粒子、银粒子等金属粒子。
接着，如图5B所示的那样，在将树脂材料22涂敷于焊锡块6之后，将电子部件7载置于核心层1，从而将涂敷有树脂材料22的焊锡块6载置于电极103。将载置有电子部件7的核心层1送至回流装置进行加热，使得焊锡块6熔融。将熔融的焊锡块6固化来形成焊锡部106，从而将电子部件7与电极103接合。通过该加热使树脂材料22的热硬化性树脂硬化，形成覆盖焊锡部106的一部分或整体的树脂涂层部122。
接着，如图5C所示的那样，在电子部件7的周围通过分配器10将环氧树脂等树脂材料9A注入核心层1与电子部件7之间的间隙7C内，然后使树脂材料9A硬化。由此，将间隙7C密封，形成从周围加强焊锡部106的密封树脂部209。
图6为实施方式3的部件内置配线基板221的截面图。在图6中，对与图2D所示的部件内置配线基板21相同的部分赋予相同的参照符号，并且省略其说明。在形成密封树脂部209之后，与实施方式1同样地，通过图2A～图2C所示的方法能够制造部件内置配线基板221。在部件内置配线基板221，密封树脂部209进一步覆盖对焊锡部106进行覆盖的树脂涂层部122。
树脂材料22所包含的活性剂，在形成焊锡部106之后，固熔于树脂涂层部122内。即，树脂涂层部122能够防止活性剂以与焊锡部106接触的状态残留。因此，即使为了安装如图3F所示的电子部件201、202而进行加热、使得焊锡部106再次熔融，也不会流向电极103之外。因此，无需实施方式1中的由图1D所示的清洗核心层1的工序，能够通过被简化的工序制造图3F所示的部件安装基板501。
另外，在实施方式1～3中，“上表面”“下表面”等表示方向的用语仅仅表示基板、电子部件等部件内置配线基板的结构部件的位置上的相对方向，并非表示上下方向等绝对方向。
产业上的可利用性：
本发明的部件内置配线基板能够通过简便的工序高效率地制造，因此对于高密度地安装有电子部件的配线基板是有用的。

Claims (13)

1.一种部件内置配线基板，其特征在于，包括：
具有上表面的绝缘基板；
设置在所述绝缘基板的所述上表面上的第一配线图案；
设置在所述绝缘基板的所述上表面上的多个电极；
设置在所述绝缘基板的所述上表面上、包围所述多个电极的阻焊剂；
分别设置在所述多个电极上的多个焊锡部；
利用所述多个焊锡部与所述多个电极接合的电子部件；
设置在所述绝缘基板与所述电子部件之间、将所述多个焊锡部和所述阻焊剂完全覆盖的密封树脂部；
设置在所述绝缘基板的所述上表面上和所述第一配线图案上、将所述电子部件和所述密封树脂层完全覆盖的具有绝缘性的部件固定层；
设置在所述部件固定层上的第二配线图案；和
连接所述第一配线图案与所述第二配线图案的层间配线部。
2.一种部件内置配线基板的制造方法，其特征在于，包括：
准备核心层的步骤，所述核心层具有：
具有上表面的绝缘基板；
设置在所述绝缘基板的所述上表面上的第一配线图案；
设置在所述绝缘基板的所述上表面上的电极；和
设置在所述绝缘基板的所述上表面上、包围所述电极的阻焊剂；
准备具有焊锡块的电子部件的步骤；
按照使所述焊锡块落于所述电极上的方式，将所述电子部件载置于所述核心层上的步骤；
通过使所述焊锡块熔融、固化，形成将所述电子部件与所述电极接合的焊锡部的步骤；
形成在所述电子部件与所述核心层之间的间隙将所述焊锡部和所述阻焊剂完全覆盖的密封树脂部的步骤；
在形成所述密封树脂部的步骤之后，使所述第一配线图案的上表面粗糙化的步骤；
设置覆盖所述第一配线图案的进行过所述粗糙化的所述上表面和所述电子部件的预成型料的步骤；
在所述预成型料的上表面设置金属箔来制作叠层体的步骤；
通过对所述叠层体进行加热，由所述预成型料形成将所述核心层、所述电子部件和所述金属箔固定的部件固定层；和
形成连接所述第一配线图案与所述金属箔的层间配线部的步骤。
3.如权利要求2所述的部件内置配线基板的制造方法，其特征在于：
所述阻焊剂防止所述熔融的焊锡块向所述阻焊剂之外流动。
4.如权利要求2所述的部件内置配线基板的制造方法，其特征在于，还包括：
在将所述电子部件载置于所述核心层上的步骤之前，在所述电极或所述焊锡块涂敷焊剂的步骤；和
清洗所述焊锡部的步骤；
形成所述焊锡部的步骤包括按照所述被涂敷的焊剂的至少一部分残留于所述焊锡部的周围的方式来形成所述焊锡部的步骤，
清洗所述焊锡部的步骤包括将所述焊剂的所述残留的至少一部分除去的步骤。
5.如权利要求4所述的部件内置配线基板的制造方法，其特征在于：
形成所述密封树脂部的步骤包括：在清洗所述焊锡部的步骤之后，将树脂材料注入到所述电子部件与所述核心层之间并使其硬化的步骤。
6.如权利要求2所述的部件内置配线基板的制造方法，其特征在于：
形成所述密封树脂部的步骤包括：在将所述电子部件载置于所述核心层上的步骤之前，向所述绝缘基板的所述上表面、所述电极和所述阻焊剂上供给树脂材料的步骤，
将所述电子部件载置于所述核心层上的步骤包括：穿过所述被涂敷的树脂材料，按照使所述焊锡块落在所述电极上的方式，将所述电子部件载置于所述核心层上的步骤。
7.如权利要求6所述的部件内置配线基板的制造方法，其特征在于：
所述树脂材料包含将焊锡的氧化膜除去的活性剂。
8.如权利要求2所述的部件内置配线基板的制造方法，其特征在于，还包括：
在将所述电子部件载置于所述核心层上的步骤之前将第一树脂材料涂敷于所述焊锡块的步骤，
将所述电子部件载置于所述核心层上的步骤包括：穿过被涂敷的所述第一树脂材料，按照使所述焊锡块落在所述电极上的方式，将所述电子部件载置于所述核心层上的步骤。
9.如权利要求8所述的部件内置配线基板的制造方法，其特征在于：
所述第一树脂材料包含将焊锡的氧化膜除去的活性剂。
10.如权利要求8所述的部件内置配线基板的制造方法，其特征在于：
形成所述密封树脂部的步骤包括：在将所述电子部件载置于所述核心层上的步骤之后，将第二树脂材料注入到所述电子部件与所述核心层之间并使其硬化的步骤。
11.如权利要求2所述的部件内置配线基板的制造方法，其特征在于：
所述预成型料包括具有开口部的第一预成型料和具有板形形状的第二预成型料，
设置所述预成型料的步骤包括：按照所述电子部件位于所述第一预成型料的所述开口部内的方式，将所述第一预成型料设置在所述第一配线图案的进行过所述粗糙化的所述上表面上的步骤，
制作所述叠层体的步骤包括：
准备包括所述第二预成型料、和贴合于所述第二预成型料的上表面的所述金属箔的配线层的步骤；
按照所述第二预成型料位于所述第一预成型料上的方式，将所述配线层设置在所述第一预成型料上的步骤。
12.如权利要求2所述的部件内置配线基板的制造方法，其特征在于：
使所述第一配线图案的所述上表面粗糙化的步骤包括通过使所述第一配线图案的所述上表面氧化来进行粗糙化的步骤。
13.如权利要求2所述的部件内置配线基板的制造方法，其特征在于，还包括：
对所述金属箔加以图案化来形成第二配线图案的步骤。
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