JP2010157663A - Component built-in wiring board, and method of manufacturing component built-in wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁板中に部品が埋設、実装された部品内蔵配線板およびその製造方法に係り、特に、半導体チップを有する電子部品が埋設、実装された部品内蔵配線板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a component built-in wiring board in which components are embedded and mounted in an insulating plate and a method for manufacturing the same, and more particularly to a component built-in wiring board in which electronic components having semiconductor chips are embedded and mounted and a method for manufacturing the same.
半導体チップがフリップ接続により埋設、実装された部品内蔵配線板の例として、下記特開2003−197849号公報に記載のものがある。半導体チップ(ベアチップ)をフリップ接続すればその実装で生じる厚さは最小限近くに節約され、よってフリップ接続は、半導体チップを有する電子部品を配線板中に内蔵する場合の有力な方法になる。 An example of a component built-in wiring board in which a semiconductor chip is embedded and mounted by flip connection is disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2003-197849. If a semiconductor chip (bare chip) is flip-connected, the thickness generated by the mounting is saved to a minimum. Therefore, the flip connection is an effective method for incorporating an electronic component having a semiconductor chip in a wiring board.
しかしながら、フリップチップ接続に限らず配線板中に電子部品を内蔵する場合、電子部品が配線板用の絶縁樹脂により封止される構造になるため、電子部品での放熱が問題になる可能性がある。配線板用の絶縁樹脂は、特に熱伝導性が考慮されているわけではなく、放熱は気中より相当に悪化する。半導体チップを有する電子部品は、その定格電圧や集積度により発熱が顕著に増加する。 However, not only flip-chip connection, but when electronic components are embedded in a wiring board, the electronic components are sealed with an insulating resin for the wiring board, so heat dissipation in the electronic components may become a problem. is there. The insulating resin for the wiring board is not particularly considered for thermal conductivity, and the heat radiation is considerably worse than in the air. An electronic component having a semiconductor chip significantly increases its heat generation depending on its rated voltage and integration degree.
よって、電子部品内蔵の配線板が高温になり、部品実装部分を破壊したり、配線板の接続部分にダメージを与えたりして、信頼性を低下させたり、過度の場合は、発煙、発火といった状態が引き起こされる可能性もある。対策として、配線板に用いる絶縁樹脂として熱伝導性のよいものに代替することが考えられる。しかし、一般的でなく特殊な材料となることから、入手性やコストの点で不利であり、さらには加工性も異なることから製造工程としてもコスト増になる。 Therefore, the wiring board with built-in electronic components becomes hot, destroying the component mounting part, damaging the connection part of the wiring board, reducing reliability, and if excessive, smoke, ignition, etc. A condition can also be triggered. As a countermeasure, it can be considered that the insulating resin used for the wiring board is replaced with a resin having good thermal conductivity. However, since it is not a general material but a special material, it is disadvantageous in terms of availability and cost, and further, the workability is also different, resulting in an increase in manufacturing process costs.
本発明は、半導体チップを有する電子部品が埋設、実装された部品内蔵配線板およびその製造方法において、コスト増を招かず、内蔵される部品の放熱性を向上することができる部品内蔵配線板およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention relates to a component built-in wiring board in which an electronic component having a semiconductor chip is embedded and mounted, and a method of manufacturing the same, and a component built-in wiring board capable of improving the heat dissipation of a built-in component without incurring an increase in cost. It aims at providing the manufacturing method.
上記の課題を解決するため、本発明の一態様である部品内蔵配線板は、第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層に対して積層状に位置する第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層に埋設された、半導体チップを有する電子部品と、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層とに挟まれて設けられた、前記電子部品用の実装用ランドを含む配線パターンと、前記電子部品と前記配線パターンの前記実装用ランドとの間に挟設された、該電子部品と該実装用ランドとを電気的、機械的に接続する導電部材と、前記電子部品の前記導電部材が配される側の面とは反対の面から離間して設けられた箔状の熱伝導性パターンと、前記電子部品の前記導電部材が配される側の面とは反対の前記面と前記熱伝導性パターンとの間に挟設された、前記電子部品の前記反対の面の側を覆う熱伝導体とを具備することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a component built-in wiring board according to an aspect of the present invention includes a first insulating layer, a second insulating layer positioned in a stacked manner with respect to the first insulating layer, An electronic component having a semiconductor chip embedded in a second insulating layer; and a mounting land for the electronic component provided between the first insulating layer and the second insulating layer. A wiring pattern; a conductive member that is electrically and mechanically connected between the electronic component and the mounting land; and the electronic component, sandwiched between the electronic component and the mounting land of the wiring pattern. The foil-like thermal conductive pattern provided apart from the surface opposite to the surface on which the conductive member is disposed, and the surface opposite to the surface on which the conductive member of the electronic component is disposed The opposite side of the electronic component sandwiched between the surface and the thermal conductive pattern Characterized by comprising a thermal conductor which covers the side.
すなわち、この部品内蔵配線板では、箔状の熱導電性パターンが、内蔵された電子部品の導電部材が配される側の面とは反対の面から離間して設けられており、この熱導電性パターンと電子部品との間には、上記反対の面の側を覆うように熱伝導体が挟設されている。したがって、電子部品が発する熱は、熱伝導体を介して熱伝導性パターンに効率的にかつ容易に移動し、電子部品の良好な放熱が達せられる。配線板の絶縁材料として特殊なものを使用するには及ばずコスト増を招くこともない。 That is, in this component built-in wiring board, the foil-like heat conductive pattern is provided away from the surface opposite to the surface on which the conductive member of the built-in electronic component is disposed. A heat conductor is sandwiched between the conductive pattern and the electronic component so as to cover the opposite surface side. Therefore, the heat generated by the electronic component is efficiently and easily transferred to the heat conductive pattern via the heat conductor, and good heat dissipation of the electronic component can be achieved. There is no need to use a special insulating material for the wiring board, and the cost is not increased.
また、本発明の別の態様である部品内蔵配線板の製造方法は、第1の絶縁板上に積層された第1の金属箔をパターニングし、電子部品を実装するためのランドを含む配線パターンを形成する工程と、半導体チップを有する電子部品を、前記配線パターンの前記ランドの位置に合わせて前記第1の絶縁板上に実装する工程と、前記第1の絶縁板とは異なる第2の絶縁板上に積層された、前記第1の金属箔とは異なる第2の金属箔をパターニングし、電子部品放熱用の熱伝導性パターンを形成する工程と、前記第2の絶縁板上の前記熱伝導性パターン上に熱伝導体を形設する工程と、前記熱伝導体に相当する位置に開口を備えた第3の絶縁板を前記第2の絶縁板上に積層して、前記熱伝導体を該第3の絶縁板の前記開口に貫入する工程と、前記第1ないし第3の絶縁板とは異なる第4の絶縁板中に前記電子部品を埋め込むように、かつ、該電子部品の前記第1の絶縁板に実装された側とは異なる側の面に前記熱伝導体が押し付けられて塑性変形するように、前記第1の絶縁板に積層状に前記第4、第3、第2の絶縁板を該積層位置順で一体化する工程とを具備することを特徴とする。 In addition, in the method for manufacturing a component built-in wiring board according to another aspect of the present invention, the first metal foil laminated on the first insulating plate is patterned, and the wiring pattern includes lands for mounting electronic components. A step of mounting an electronic component having a semiconductor chip on the first insulating plate in accordance with the position of the land of the wiring pattern, and a second different from the first insulating plate Patterning a second metal foil different from the first metal foil laminated on the insulating plate to form a heat conductive pattern for radiating electronic components; and Forming a heat conductor on the heat conductive pattern, and laminating a third insulating plate having an opening at a position corresponding to the heat conductor on the second insulating plate, and Penetrating a body into the opening of the third insulating plate; and The electronic component is embedded in a fourth insulating plate different from the third insulating plate, and the heat is applied to a surface of the electronic component on a side different from the side mounted on the first insulating plate. Integrating the fourth, third, and second insulating plates in order of the stacking positions in a stacked manner on the first insulating plate so that the conductor is pressed and plastically deformed. Features.
すなわち、この部品内蔵配線板の製造方法では、箔状の熱導電性パターンが、内蔵された電子部品の実装側の面とは反対の面から離間して設けられるように、さらに、この熱導電性パターンと電子部品との間に熱伝導体が位置するように、組み立てがなされる。したがって、電子部品が発する熱は、熱伝導体を介して熱伝導性パターンに効率的にかつ容易に移動し、電子部品の良好な放熱が達せられる。配線板の絶縁材料として特殊なものを使用するには及ばずコスト増を招くこともない。 That is, in this method of manufacturing a component built-in wiring board, the heat conductive pattern is further provided so that the foil-like heat conductive pattern is provided away from the surface opposite to the surface on the mounting side of the embedded electronic component. The assembly is performed such that the heat conductor is located between the conductive pattern and the electronic component. Therefore, the heat generated by the electronic component is efficiently and easily transferred to the heat conductive pattern via the heat conductor, and good heat dissipation of the electronic component can be achieved. There is no need to use a special insulating material for the wiring board, and the cost is not increased.
本発明によれば、半導体チップを有する電子部品が埋設、実装された部品内蔵配線板およびその製造方法において、コスト増を招かず、内蔵される部品の放熱性を向上することができる部品内蔵配線板およびその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, in a component built-in wiring board in which an electronic component having a semiconductor chip is embedded and mounted, and a method for manufacturing the same, a component built-in wiring that can improve the heat dissipation of a built-in component without increasing costs. A board and a manufacturing method thereof can be provided.
本発明の実施態様として、前記第2の絶縁層が、少なくとも2つの絶縁層の積層であり、前記熱伝導性パターンが、前記配線パターンとは異なる第2の配線パターンの一部として形成されており、前記少なくとも2つの絶縁層の間に挟まれて設けられた第3の配線パターンと、前記第2の絶縁層の積層方向一部を貫通して前記第2の配線パターンの面と前記第3の配線パターンの面との間に挟設され、かつ導電性組成物からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化している形状である層間接続体と、をさらに具備し、前記層間接続体と前記熱導電体とが同じ材料の導電性組成物である、とすることができる。
As an embodiment of the present invention, the second insulating layer is a laminate of at least two insulating layers, and the thermal conductive pattern is formed as a part of a second wiring pattern different from the wiring pattern. A third wiring pattern provided between the at least two insulating layers, a part of the second insulating layer in the stacking direction and the surface of the second wiring pattern and the first wiring pattern An interlayer connection body sandwiched between the surfaces of the
この態様では、製造途上において、第2の配線パターンの面と第3の配線パターンの面との間に挟設された層間接続体(=縦方向の配線部)の形成と同時に熱導電体を形成することができる。したがって、生産効率のよい製造が可能である。 In this aspect, during the manufacturing process, the thermal conductor is formed simultaneously with the formation of the interlayer connector (= vertical wiring portion) sandwiched between the surface of the second wiring pattern and the surface of the third wiring pattern. Can be formed. Therefore, production with high production efficiency is possible.
また、実施態様として、前記第2の絶縁層が、前記熱伝導性パターンの前記熱伝導体の配される側の面とは反対の面の側にも絶縁層部を有し、前記絶縁層部の前記熱伝導性パターンが配される側とは反対の面上に設けられた箔上の第2の熱伝導性パターンと、前記絶縁層部を貫通して前記熱伝導性パターンの面と前記第2の熱伝導性パターンの面との間に挟設され、かつ導電性組成物からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化している形状である第2の熱伝導体とをさらに具備する、とすることができる。 Further, as an embodiment, the second insulating layer has an insulating layer portion on a surface opposite to the surface on which the thermal conductor is disposed of the thermal conductive pattern, and the insulating layer A second thermal conductive pattern on a foil provided on a surface opposite to the side on which the thermal conductive pattern is disposed, and a surface of the thermal conductive pattern penetrating the insulating layer It is sandwiched between the surfaces of the second thermal conductive pattern, is made of a conductive composition, has an axis that coincides with the stacking direction, and has a shape whose diameter changes in the direction of the axis. A second heat conductor.
この態様では、電子部品の発する熱を、熱伝導体を介して熱導電性パターンへ、さらにはこの熱導電性パターンから第2の熱導電体を介して第2の熱導電性パターンへと、縦方向に長距離の熱伝導が可能である。熱伝導性パターンが配線板中の内層である場合であっても、第2の熱伝導性パターンを表層パターンとすればより良好な放熱が実現する。 In this aspect, the heat generated by the electronic component is transferred to the heat conductive pattern via the heat conductor, and further from the heat conductive pattern to the second heat conductive pattern via the second heat conductor. Long-distance heat conduction is possible in the vertical direction. Even when the heat conductive pattern is an inner layer in the wiring board, better heat dissipation is realized if the second heat conductive pattern is a surface layer pattern.
ここで、前記第2の熱伝導性パターンの前記第2の熱伝導体が配される側の面とは反対の面上に設けられた放熱フィンをさらに具備する、とすることができる。このような放熱フィンを設けることで、放熱性はさらに良好になる。 Here, it is possible to further include a heat dissipating fin provided on a surface opposite to the surface on which the second thermal conductor of the second thermal conductive pattern is disposed. By providing such heat radiation fins, the heat dissipation is further improved.
また、製造方法としての実施態様として、前記第2の絶縁板が、前記形成されるべき熱伝導性パターンが存する側の面と反対の側の面に、第2の熱伝導性パターンに加工されるべき第3の金属箔を有し、該第2の絶縁板を貫通して前記形成されるべき熱伝導性パターンと前記第3の金属箔との間に第2の熱伝導体が挟設されている、とすることができる。 Further, as an embodiment as a manufacturing method, the second insulating plate is processed into a second heat conductive pattern on a surface opposite to a surface on which the heat conductive pattern to be formed exists. A third metal foil to be formed, and a second heat conductor is interposed between the third metal foil and the heat conductive pattern to be formed through the second insulating plate It can be said.
この態様では、電子部品の発する熱を、熱伝導体を介して熱導電性パターンへ、さらにはこの熱導電性パターンから第2の熱導電体を介して第2の熱導電性パターンへと、縦方向に長距離の熱伝導が可能である。熱伝導性パターンが配線板中の内層である場合であっても、第2の熱伝導性パターンを表層パターンとすればより良好な放熱が実現する。 In this aspect, the heat generated by the electronic component is transferred to the heat conductive pattern via the heat conductor, and further from the heat conductive pattern to the second heat conductive pattern via the second heat conductor. Long-distance heat conduction is possible in the vertical direction. Even when the heat conductive pattern is an inner layer in the wiring board, better heat dissipation is realized if the second heat conductive pattern is a surface layer pattern.
ここで、前記第1の絶縁板に積層状に前記第4、第3、第2の絶縁板を該積層位置順で一体化する前記工程のあとで、前記第3の金属箔をパターニングし、前記第2の熱伝導性パターンを形成する工程と、前記第2の熱伝導性パターン上に放熱フィンを取り付ける工程とをさらに具備する、とすることができる。このような放熱フィンを設けることで、放熱性はさらに良好になる。 Here, after the step of integrating the fourth, third, and second insulating plates in a stack on the first insulating plate in the order of the stacking positions, the third metal foil is patterned, The method may further include a step of forming the second thermal conductive pattern and a step of attaching a radiation fin on the second thermal conductive pattern. By providing such heat radiation fins, the heat dissipation is further improved.
以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図である。図1に示すように、この部品内蔵配線板は、絶縁層11(第1の絶縁層)、同12、同13、同14、同15(12、13、14、15で第2の絶縁層)、配線層21、同22(配線パターン)、同23、同24、同25(第2の配線パターン)、同26(=合計6層)、層間接続体31、同32、同34、同35、スルーホール導電体33、半導体チップ41、導電性バンプ42(Auスタッドバンプ;導電部材)、アンダーフィル樹脂51、はんだレジスト61、62、熱伝導性パターン125、熱伝導体134を有する。
Based on the above, embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a component built-in wiring board according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this component built-in wiring board includes an insulating layer 11 (first insulating layer), 12, 12, 13, 14, and 15 (12, 13, 14, 15 second insulating layer). ),
半導体チップ41は、フリップ接続により導電性バンプ42を介して内層の配線層22に電気的、機械的に接続されている。この接続のため、半導体チップ41が有する端子パッド(不図示)上にあらかじめ導電性バンプ42が形設され、この導電性バンプ42に位置を合わせて配線層22には内蔵部品実装用ランドがパターン形成されている。導電性バンプ42は、材質として例えばAuであり、あらかじめ端子パッド上にスタッド状に形成されたものである。半導体チップ41と配線層22および絶縁層11との間には、フリップ接続部分の機械的および化学的な保護のためアンダーフィル樹脂51が満たされている。
The
この実施形態では、内蔵の電子部品として、このようにベアチップである半導体チップ41を使用している。以下、図面では、内蔵の電子部品がこのような半導体チップ41であるとして説明するが、より一般的には、このような電子部品に限られない。いわゆるチップスケールパッケージに組み立てられた、半導体チップを含む電子部品でもよい。この場合には、その端子は、グリッド状に配置されていて、配線層22によるランドとの接続には、導電性バンプ42に代えて、表面実装技術で、はんだが使用できる。
In this embodiment, the
半導体チップを含む電子部品としては、例えば、各種のメモリ素子、ロジックIC、DC−DCコンバータ、レギュレータなどを利用することができる。これらの電子部品は、その集積度や電圧定格などにより、発熱が比較的大きな素子になる。具体的には、例えば、数百mWないし数Wの発熱が考えられ、一方でその平面的な大きさは、例えば、1mm角程度から10mm角程度であり、単位面積当たりでの発熱としてみても大きい。このような熱の放熱性を向上する目的で、後述するように、熱伝導性パターン125、熱伝導体134が設けられている。
As an electronic component including a semiconductor chip, for example, various memory elements, logic ICs, DC-DC converters, regulators, and the like can be used. These electronic components become elements that generate a relatively large amount of heat depending on the degree of integration and voltage rating. Specifically, for example, heat generation of several hundred mW to several W is conceivable. On the other hand, the planar size is, for example, about 1 mm square to about 10 mm square, and even when viewed as heat generation per unit area. large. In order to improve the heat dissipation of such heat, as will be described later, a heat
部品内蔵配線板としてのほかの構造について述べると、配線層21、26は、配線板としての両主面上の配線層であり、その上に各種の部品(不図示)が実装され得る。実装ではんだ(不図示)が載るべき配線層21、26のランド部分を除いて両主面上には、はんだ接続時に溶融したはんだをランド部分に留めかつその後は保護層として機能するはんだレジスト61、62が形成されている(厚さはそれぞれ例えば20μm程度)。ランド部分の表層には、耐腐食性の高いNi/Auのめっき層(不図示)を形成するようにしてもよい。 Describing another structure as a component built-in wiring board, the wiring layers 21 and 26 are wiring layers on both main surfaces as a wiring board, and various components (not shown) can be mounted thereon. Solder resist 61 is provided on both main surfaces except for the land portions of the wiring layers 21 and 26 on which solder (not shown) is to be mounted in mounting, so that the solder melted at the time of solder connection is held on the land portions and thereafter functions as a protective layer. , 62 (thickness is about 20 μm, for example). An Ni / Au plating layer (not shown) with high corrosion resistance may be formed on the surface layer of the land portion.
配線層21、26に挟まれて位置する、配線層22、23、24、25はそれぞれ内層の配線層である。順に、配線層21と配線層22の間に絶縁層11が、配線層22と配線層23の間に絶縁層12が、配線層23と配線層24との間に絶縁層13が、配線層24と配線層25との間に絶縁層14が、配線層25と配線層26との間に絶縁層15が、それぞれ位置しこれらの配線層21〜26を隔てている。各配線層21〜26は、例えばそれぞれ厚さ18μmの金属(銅)箔からなっている。
The wiring layers 22, 23, 24, and 25 located between the wiring layers 21 and 26 are inner wiring layers. In order, the insulating
各絶縁層11〜15は、絶縁層13を除き例えばそれぞれ厚さ100μm、絶縁層13のみ例えば厚さ300μmで、それぞれ例えばガラスエポキシ樹脂からなるリジッドな素材である。特に絶縁層13は、内蔵された半導体チップ41に相当する位置部分が開口部となっており、半導体チップ41を内蔵するための空間を提供する。絶縁層12、14は、内蔵された半導体チップ41のための絶縁層13の上記開口部および絶縁層13のスルーホール導電体33内部の空間を埋めるように変形進入しており内部に空隙となる空間は存在しない。
Each of the insulating
配線層21と配線層22とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層11を貫通する層間接続体31により導通し得る。同様に、配線層22と配線層23とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層12を貫通する層間接続体32により導通し得る。配線層23と配線層24とは、絶縁層13を貫通して設けられたスルーホール導電体33により導通し得る。配線層24と配線層25とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層14を貫通する層間絶縁体34により導通し得る。配線層25と配線層26とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層15を貫通する層間接続体35により導通し得る。
The
層間接続体31、32、34、35は、それぞれ、導電性組成物のスクリーン印刷により形成される導電性バンプを由来とするものであり、その製造工程に依拠して軸方向(図1の図示で上下の積層方向)に径が変化している。その直径は、太い側で例えば200μmである。
The
また、配線層25は、その一部として、熱伝導性パターン125を有している。さらに、製造工程において層間接続体34の形成と同時に形成され得る熱伝導体134が、半導体チップ41の背面(導電性バンプ42のある側とは反対側の面)と熱伝導性パターン125との間に設けられている。熱伝導体134は、半導体チップ41の背面の側を覆うように設けられ、これにより、半導体チップ41から熱伝導体134への熱伝導がより効率的になされるようにしている。
Further, the
熱伝導性パターン125は、配線板としてのパターン設計によっては、本来の配線パターンの位置を避けるため例えば込み入った平面形状にならざるを得ない場合もあり得るが、その場合であってもその総面積は半導体チップ41の平面的な大きさより相当に大きくすることが一般的には可能である。これにより、熱伝導性パターン125自体の熱伝導性がよさから、この総面積に応じた放熱性の向上を見込むことができる。
Depending on the pattern design as the wiring board, the thermal
以上のように、この実施形態の部品内蔵配線板は、箔状の熱導電性パターン125が、内蔵された半導体チップ41の導電部材42が配される側の面とは反対の面から離間して設けられており、この熱導電性パターン125と半導体チップ41との間には、半導体チップ41のひとつの面の側を覆うように熱伝導体134が挟設されている。したがって、半導体チップ41が発する熱は、熱伝導体134を介して熱伝導性パターン125に効率的にかつ容易に移動し、半導体チップ41の良好な放熱が達せられる。配線板の絶縁材料(絶縁層11〜15)として特殊なものを使用するには及ばずコスト増を招くこともない。
As described above, in the component built-in wiring board of this embodiment, the foil-like thermally
次に、図1に示した部品内蔵配線板の製造工程を図2ないし図5を参照して説明する。図2ないし図5は、それぞれ、図1に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図である。これらの図において図1中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。 Next, the manufacturing process of the component built-in wiring board shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 to 5 are process diagrams each schematically showing a part of a manufacturing process of the component built-in wiring board shown in FIG. In these figures, the same or equivalent components as those shown in FIG.
図2から説明する。図2は、図1中に示した各構成のうち絶縁層11を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図2(a)に示すように、厚さ例えば18μmの金属箔(電解銅箔)22A上に例えばスクリーン印刷により、層間接続体31となるペースト状の導電性組成物をほぼ円錐形のバンプ状(底面径例えば200μm、高さ例えば160μm)に形成する。この導電性組成物は、ペースト状の樹脂中に銀、金、銅などの金属微細粒または炭素微細粒を分散させたものである。説明の都合で金属箔22Aの下面に印刷しているが上面でもよい(以下の各図も同じである)。層間接続体31の印刷後これを乾燥させて硬化させる。
It demonstrates from FIG. FIG. 2 shows a manufacturing process of a portion centering on the insulating
次に、図2(b)に示すように、金属箔22A上に厚さ例えば公称100μmのFR−4のプリプレグ11Aを積層して層間接続体31を貫通させ、その頭部が露出するようにする。露出に際してあるいはその後その先端を塑性変形でつぶしてもよい(いずれにしても層間接続体31の形状は、積層方向に一致する軸を有しその軸方向に径が変化する形状である。)。続いて、図2(c)に示すように、プリプレグ31A上に金属箔(電解銅箔)21Aを積層配置して加圧・加熱し全体を一体化する。このとき、金属箔21Aは層間接続体31と電気的導通状態となり、プリプレグ11Aは完全に硬化して絶縁層11になる。
Next, as shown in FIG. 2B, an FR-4 prepreg 11A having a thickness of, for example, 100 μm is laminated on the
次に、図2(d)に示すように、片側の金属箔22Aに例えば周知のフォトリソグラフィによるパターニングを施し、これを、実装用ランドを含む配線層22に加工する。そして、図2(e)に示すように、半導体チップ41が実装されるべき絶縁層11上の位置に例えばディスペンサを用いて硬化前のアンダーフィル樹脂51Aを適用する。
Next, as shown in FIG. 2D, patterning by, for example, well-known photolithography is performed on the
続いて、図2(f)に示すように、導電性バンプ42を伴った半導体チップ41を例えばフリップチップボンダを用いて、配線層22の実装用ランドに位置合わせし圧接する。圧接の後、その接続強度の向上のため、およびアンダーフィル樹脂51Aを硬化するため、加熱工程を行う。以上により、導電性バンプ42を介して半導体チップ41が配線層22の実装用ランド上に接続され、かつ半導体チップ41と配線層22および絶縁層11との間にアンダーフィル樹脂51が満たされた状態の配線板素材1が得られる。この配線板素材1を用いる後の工程については図5で後述する。
Subsequently, as shown in FIG. 2F, the
次に、図3を参照して説明する。図3は、図1中に示した各構成のうち絶縁層13および同12を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図3(a)に示すように、両面に例えば厚さ18μmの金属箔(電解銅箔)23A、24Aが積層された例えば厚さ300μmのFR−4の絶縁層13を用意し、その所定位置にスルーホール導電体を形成するための貫通孔72をあけ、かつ内蔵する半導体チップ41に相当する部分に開口部71を形成する。
Next, a description will be given with reference to FIG. FIG. 3 shows a manufacturing process of a part centering on the insulating
次に、無電解めっきおよび電解めっきを行い、図3(b)に示すように、貫通孔72の内壁にスルーホール導電体33を形成する。このとき開口部71の内壁にも導電体が形成される。さらに、図3(c)に示すように、金属箔23A、24Aを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングして配線層23、24を形成する。配線層23、24のパターニング形成により、開口部71の内壁に形成された導電体も除去される。
Next, electroless plating and electrolytic plating are performed to form a through-
次に、図3(d)に示すように、配線層23上の所定の位置に層間接続体32となる導電性バンプ(底面径例えば200μm、高さ例えば160μm)をペースト状導電性組成物のスクリーン印刷により形成する。続いて、図3(e)に示すように、絶縁層12とすべきFR−4のプリプレグ12A(公称厚さ例えば100μm)を配線層23側にプレス機を用い積層する。プリプレグ12Aには、絶縁層13と同様の、内蔵する半導体チップ41に相当する部分の開口部をあらかじめ設けておく。
Next, as shown in FIG. 3D, conductive bumps (bottom diameter, for example, 200 μm, height, for example, 160 μm) to be the
この積層工程では、層間接続体32の頭部をプリプレグ12Aに貫通させる。なお、図3(e)における層間接続体32の頭部の破線は、この段階でその頭部を塑性変形させてつぶしておく場合と塑性変形させない場合の両者あり得ることを示す。この工程により、配線層23はプリプレグ12A側に沈み込んで位置する。以上により得られた配線板素材を配線板素材2とする。
In this lamination process, the head of the
なお、以上の図3に示した工程は、以下のような手順とすることも可能である。図3(a)の段階では、貫通孔72のみ形成し内蔵部品用の開口部71を形成せずに続く図3(b)から図3(d)までの工程を行う。次に、図3(e)に相当する工程として、プリプレグ12A(開口のないもの)の積層を行う。そして、絶縁層13およびプリプレグ12Aに部品内蔵用の開口部を同時に形成する、という工程である。
Note that the process shown in FIG. 3 can be performed as follows. In the stage of FIG. 3A, only the through
次に、図4を参照して説明する。図4は、図1中に示した各構成のうち絶縁層14および同15を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図4(a)は、図2(a)から同(d)と同様の工程を施すことで得た、絶縁層15、金属箔26A、配線層25、層間接続体35を有する板に、層間接続体34および熱伝導体134を印刷、形成した状態を示している。
Next, a description will be given with reference to FIG. FIG. 4 shows a manufacturing process of a portion around each of the insulating
すなわち、絶縁層15、金属箔26A、配線層25、層間接続体35は、図2(d)における、絶縁層11、金属箔21A、配線層22、層間接続体31にそれぞれ対応する。配線層25の形成は、図2で述べたように、例えば周知のフォトリソグラフィによるパターニングによる。配線層25の形成においては、電子部品用の熱伝導性パターン125を同時に形成することができる。
That is, the insulating
層間接続体34および熱伝導体134の印刷、形成は、配線層25または熱伝導性パターン125上の所定の位置に行う。これは、例えば、図3(d)で説明したように、層間接続体34については、導電性バンプ(底面径例えば200μm、高さ例えば160μm)として、ペースト状導電性組成物のスクリーン印刷で形成できる。
The
熱伝導体134については、例えば、層間接続体34の形成と同時にペースト状導電性組成物のスクリーン印刷で形成することができる。熱伝導体134を平面的に見た面積は層間接続体34より相当に大きいが、このような形状の印刷には、スクリーン版としてその相当する位置にメッシュ(網目)状パターンの形成されたものを使用する。スクリーン印刷で層間接続体34と熱伝導体134とを同時に形成することにより、生産効率が向上する。
The
なお、層間接続体34と熱伝導体134とを、別工程で形成、形設することも可能である。その場合には、熱伝導体134の材料は、必ずしも層間接続体34と同じでなくてよく、導電性よりも伝熱性を考慮してより適切なものを選択できる。別工程での形成方法としては、例えば、層間接続体34をスクリーン印刷で、熱伝導体134をスクリーン印刷またはディスペンサで、とすることができる。両者スクリーン印刷の場合には、先に行うスクリーン印刷の後、印刷された導電性組成物を乾燥、硬化させてから次のスクリーン印刷を行う。
The
図4(a)に示す状態の素材を得たら、次に、図4(b)に示すように、絶縁層14とすべきFR−4のプリプレグ14A(公称厚さ例えば100μm)を配線層25側に配置し、さらにプレス機を用い積層する。プリプレグ14Aには、熱伝導体134に相当する部分に開口部81をあらかじめ設けておく。これは、熱伝導体134が比較的大きな面積を有することから、開口部81を設けない場合、熱伝導体134がプリプレグ14Aを貫通しない可能性があるためである。
After obtaining the material in the state shown in FIG. 4A, next, as shown in FIG. 4B, the FR-4 prepreg 14A (nominal thickness, for example, 100 μm) to be the insulating
次に、図5を参照して説明する。図5は、上記で得られた配線板素材1、2などを積層する配置関係を示す図であり、図示上側の配線板素材3は、図4を参照した説明で得られた素材である。図5において、絶縁層11は第1の絶縁板と、絶縁層15は第2の絶縁板と、プリプレグ14Aは第3の絶縁板と、プリプレグ12Aおよび絶縁層13は第4の絶縁板と、それぞれ見ることができる。
Next, a description will be given with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing an arrangement relationship in which the
図5に示すような配置で各配線板素材1、2、3を積層配置してプレス機で加圧・加熱する。これにより、プリプレグ12A、14Aが完全に硬化し全体が積層・一体化する。このとき、加熱により得られるプリプレグ12A、14Aの流動性により、半導体チップ41の周りの空間およびスルーホール導電体33内部の空間にはプリプレグ12A、14Aが変形進入し空隙は発生しない。また、配線層22、24は、層間接続体32、34にそれぞれ電気的に接続される。さらに、熱伝導体134は、半導体チップ41の背面に押し付けられて塑性変形し、大面積で該背面を覆い良好な熱結合状態を形成する。
The respective
図5に示す積層工程の後、上下両面の金属箔26A、21Aを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングし、さらにはんだレジスト61、62の層を形成することにより、図1に示したような部品内蔵配線板を得ることができる。 After the laminating step shown in FIG. 5, the upper and lower metal foils 26A and 21A are patterned in a predetermined manner using well-known photolithography, and further, layers of solder resists 61 and 62 are formed, as shown in FIG. Such a component built-in wiring board can be obtained.
変形例として、中間の絶縁層13に設けられたスルーホール導電体33については、層間接続体31や同32と同様なものとする構成も当然ながらあり得る。また、外側の配線層21、26は、最後の積層工程のあとにパターニングして得る以外に、各配線板素材1、3の段階で(例えば図2(d)の段階で)形成するようにしてもよい。
As a modification, the through-
また、図5に示した積層工程において、配線板素材1、2については、プリプレグ12Aおよび層間接続体32の部分を配線板素材2の側ではなく配線板素材1の側に設けておくようにしてもよい。すなわち、層間接続体32の形成およびプリプレグ12Aの積層を、配線板素材1の配線層22上(絶縁層11上)であらかじめ行うようにする。この場合、実装された半導体チップ41が、一見、層間接続体32をスクリーン印刷で形成するときに干渉要因となるように見えるが、半導体チップ41として十分薄い部品の場合は実際上干渉要因とはならない。プリプレグ12Aの積層工程のときには、半導体チップ41の厚さを吸収できるクッション材を介在させて加圧・加熱すれば面内方向均一にプリプレグ12Aを積層できる。
Further, in the laminating process shown in FIG. 5, for the
次に、本発明の別の実施形態に係る部品内蔵配線板について図6を参照して説明する。図6は、別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図である。同図において、すでに説明した構成要素と同じまたは相当するものには同一符号を付し、加えることがない限りその説明を省略する。 Next, a component built-in wiring board according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a component built-in wiring board according to another embodiment. In the figure, the same or corresponding components as those already described are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted unless added.
この実施形態では、熱伝導性パターン125の熱伝導体134が配される側とは反対の側の面に接して熱伝導体135が形成され、この熱伝導体135が、絶縁層15を貫通して熱伝導性パターン125と、配線層26による熱伝導性パターン126との間に挟設された構成となっている。このような構成にすることにより、熱伝導性パターン125が内層であることによる放熱性の限界を改善することができる。すなわち、熱伝導性パターン126は表層のパターンであり、気中に近いことから放熱性が向上する。
In this embodiment, a
絶縁層15を貫通する熱伝導体135は、層間接続体35と同じ仕様、同じ工程で同時に形成することができる。これによれば、製造工程として複雑化することはない。また、熱伝導性パターン126の形成は配線層26の形成と同じ工程で同時に行うことができる。これによりやはり、製造工程が複雑化することはない。熱伝導性パターン126は、配線板としてのパターン設計によっては、本来の配線パターンの位置を避けるため例えば込み入った平面形状にならざるを得ない場合もあり得るが、配線板上の領域の有効利用に寄与する。
The
次に、本発明のさらに別の実施形態に係る部品内蔵配線板について図7を参照して説明する。図7は、さらに別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図である。同図において、すでに説明した構成要素と同じまたは相当するものには同一符号を付し、加えることがない限りその説明を省略する。 Next, a component built-in wiring board according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a component built-in wiring board according to still another embodiment. In the figure, the same or corresponding components as those already described are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted unless added.
この実施形態は、図6に示したものに対して、さらに、熱導電性パターン126上に放熱フィン91を設けたものである。放熱フィンは一般に、気中への放熱を効率的に行うための部材である。したがって、このような形態により半導体チップ51からの放熱はさらに良好になる。熱導電性パターン126上に放熱フィン91を設けるには、例えば、周知の熱伝導性のよい接着剤を介して熱伝導性パターン126上に放熱フィン91を取り付け、固定すればよい。
In this embodiment, in addition to the one shown in FIG. 6,
なお、図1、図6、図7に示した各実施形態において、使用時に、熱伝導性パターン125を定電位(例えばグラウンド電位)に固定するように配線形成しておくようにしてもよい。これによれば、熱伝導性パターン125に、半導体チップ41上に集積された回路部分に対するシールド電極としての機能を持たせることができる。
In each of the embodiments shown in FIGS. 1, 6, and 7, wiring may be formed so that the thermal
1…配線板素材、2…配線板素材、3…配線板素材、11…絶縁層、11A…プリプレグ、12…絶縁層、12A…プリプレグ、13…絶縁層、14…絶縁層、14A…プリプレグ、15…絶縁層、21…配線層(配線パターン)、21A…金属箔(銅箔)、22…配線層(配線パターン)、22A…金属箔(銅箔)、23…配線層(配線パターン)、23A…金属箔(銅箔)、24…配線層(配線パターン)、24A…金属箔(銅箔)、25…配線層(配線パターン)、26…配線層(配線パターン)、26A…金属箔(銅箔)、31、32、34、35…層間接続体(導電性組成物印刷による導電性バンプ)、33…スルーホール導電体、41…半導体チップ、42…導電性バンプ(Auスタッドバンプ;導電部材)、51…アンダーフィル樹脂、51A…アンダーフィル樹脂(硬化前)、61、62…はんだレジスト、71…部品用開口部、72…貫通孔、81…熱伝導体用開口部、91…放熱フィン、125…熱伝導性パターン、126…(第2の)熱伝導性パターン、134…熱伝導体、135…(第2の)熱伝導体。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1の絶縁層に対して積層状に位置する第2の絶縁層と、
前記第2の絶縁層に埋設された、半導体チップを有する電子部品と、
前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層とに挟まれて設けられた、前記電子部品用の実装用ランドを含む配線パターンと、
前記電子部品と前記配線パターンの前記実装用ランドとの間に挟設された、該電子部品と該実装用ランドとを電気的、機械的に接続する導電部材と、
前記電子部品の前記導電部材が配される側の面とは反対の面から離間して設けられた箔状の熱伝導性パターンと、
前記電子部品の前記導電部材が配される側の面とは反対の前記面と前記熱伝導性パターンとの間に挟設された、前記電子部品の前記反対の面の側を覆う熱伝導体と
を具備することを特徴とする部品内蔵配線板。 A first insulating layer;
A second insulating layer positioned in a stack with respect to the first insulating layer;
An electronic component having a semiconductor chip embedded in the second insulating layer;
A wiring pattern including a mounting land for the electronic component provided between the first insulating layer and the second insulating layer;
A conductive member sandwiched between the electronic component and the mounting land of the wiring pattern, electrically and mechanically connecting the electronic component and the mounting land;
A foil-like thermally conductive pattern provided apart from the surface opposite to the surface on which the conductive member of the electronic component is disposed;
A heat conductor covering the side of the electronic component opposite to the surface opposite to the surface on which the conductive member of the electronic component is disposed and the thermal conductive pattern. A wiring board with a built-in component, comprising:
前記熱伝導性パターンが、前記配線パターンとは異なる第2の配線パターンの一部として形成されており、
前記少なくとも2つの絶縁層の間に挟まれて設けられた第3の配線パターンと、
前記第2の絶縁層の積層方向一部を貫通して前記第2の配線パターンの面と前記第3の配線パターンの面との間に挟設され、かつ導電性組成物からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化している形状である層間接続体と、をさらに具備し、
前記層間接続体と前記熱導電体とが同じ材料の導電性組成物であること
を特徴とする請求項1記載の部品内蔵配線板。 The second insulating layer is a stack of at least two insulating layers;
The thermal conductive pattern is formed as a part of a second wiring pattern different from the wiring pattern;
A third wiring pattern provided between the at least two insulating layers;
The second insulating layer passes through a part of the stacking direction and is sandwiched between the surface of the second wiring pattern and the surface of the third wiring pattern, and is made of a conductive composition and stacked. An interlayer connection body having an axis that coincides with the direction and having a shape whose diameter changes in the direction of the axis,
The component built-in wiring board according to claim 1, wherein the interlayer connector and the thermal conductor are conductive compositions made of the same material.
前記絶縁層部の前記熱伝導性パターンが配される側とは反対の面上に設けられた箔上の第2の熱伝導性パターンと、
前記絶縁層部を貫通して前記熱伝導性パターンの面と前記第2の熱伝導性パターンの面との間に挟設され、かつ導電性組成物からなり、かつ積層方向に一致する軸を有し該軸の方向に径が変化している形状である第2の熱伝導体と
をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の部品内蔵配線板。 The second insulating layer has an insulating layer portion on the side of the thermal conductive pattern opposite to the side on which the thermal conductor is disposed;
A second thermally conductive pattern on a foil provided on a surface opposite to the side on which the thermally conductive pattern of the insulating layer portion is disposed;
An axis that penetrates the insulating layer portion and is sandwiched between the surface of the thermal conductive pattern and the surface of the second thermal conductive pattern, and is made of a conductive composition and coincides with the stacking direction. The component built-in wiring board according to claim 1, further comprising: a second heat conductor having a shape that has a diameter that changes in a direction of the axis.
半導体チップを有する電子部品を、前記配線パターンの前記ランドの位置に合わせて前記第1の絶縁板上に実装する工程と、
前記第1の絶縁板とは異なる第2の絶縁板上に積層された、前記第1の金属箔とは異なる第2の金属箔をパターニングし、電子部品放熱用の熱伝導性パターンを形成する工程と、
前記第2の絶縁板上の前記熱伝導性パターン上に熱伝導体を形設する工程と、
前記熱伝導体に相当する位置に開口を備えた第3の絶縁板を前記第2の絶縁板上に積層して、前記熱伝導体を該第3の絶縁板の前記開口に貫入する工程と、
前記第1ないし第3の絶縁板とは異なる第4の絶縁板中に前記電子部品を埋め込むように、かつ、該電子部品の前記第1の絶縁板に実装された側とは異なる側の面に前記熱伝導体が押し付けられて塑性変形するように、前記第1の絶縁板に積層状に前記第4、第3、第2の絶縁板を該積層位置順で一体化する工程と
を具備することを特徴とする部品内蔵配線板の製造方法。 Patterning the first metal foil laminated on the first insulating plate and forming a wiring pattern including lands for mounting electronic components;
Mounting an electronic component having a semiconductor chip on the first insulating plate in accordance with the position of the land of the wiring pattern;
The second metal foil different from the first metal foil laminated on the second insulating plate different from the first insulating plate is patterned to form a heat conductive pattern for radiating electronic components. Process,
Forming a heat conductor on the thermally conductive pattern on the second insulating plate;
Laminating a third insulating plate having an opening at a position corresponding to the heat conductor on the second insulating plate, and penetrating the heat conductor into the opening of the third insulating plate; ,
A surface on a side different from the side mounted on the first insulating plate so as to embed the electronic component in a fourth insulating plate different from the first to third insulating plates. Integrating the fourth, third, and second insulating plates in order of the stacking positions in a stacked manner on the first insulating plate so that the heat conductor is pressed against and deforms plastically. A method for manufacturing a component built-in wiring board.
前記第2の熱伝導性パターン上に放熱フィンを取り付ける工程と
をさらに具備することを特徴とする請求項6記載の部品内蔵配線板の製造方法。 After the step of integrating the fourth, third, and second insulating plates in a stack on the first insulating plate in the order of the stacking positions, the third metal foil is patterned, and the second Forming a thermally conductive pattern of
The method of manufacturing a component built-in wiring board according to claim 6, further comprising: attaching a radiation fin on the second thermal conductive pattern.
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