JP2010272563A - 部品内蔵配線板、部品内蔵配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】第１の絶縁層と、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、第２の絶縁層に埋設された、端子を有する第１の面と該第１の面の反対の側の第２の面とを備えた半導体チップを有する電子部品と、第２の絶縁層にさらに埋設された、半導体チップの第２の面から離間して対向する第１の表面と半導体チップの端面から離間して対向する第２の表面とを有する熱伝導体と、電子部品と熱伝導体との間を埋めて設けられた接着部材と、第１の絶縁層と第２の絶縁層とに挟まれて設けられた、電子部品用の接続用ランドを含む配線パターンと、電子部品と配線パターンの接続用ランドとの間に挟設された、該電子部品と該接続用ランドとを電気的、機械的に接続する導電部材とを具備する。
【選択図】図１

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。

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。

しかしながら、フリ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。

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。

特開２００３−１９７８４９号公報

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。

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、端子を有する第１の面と該第１の面の反対の側の第２の面とを備えた半導体チップを有する電子部品と、前記第２の絶縁層にさらに埋設された、前記半導体チップの前記第２の面から離間して対向する第１の表面と前記半導体チップの端面から離間して対向する第２の表面とを有する熱伝導体と、前記電子部品と前記熱伝導体との間を埋めて設けられた接着部材と、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、前記電子部品用の接続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接続用ランドとの間に挟設された、該電子部品と該接続用ランドとを電気的、機械的に接続する導電部材とを具備することを特徴とする。

すなわち、この部品内蔵配線板では、埋設の電子部品が有する半導体チップの背面および端面から離間して対向するように、接着部材を介して、熱伝導体が埋設されている。したがって、電子部品が発する熱は、接着部材を介して熱伝導体に移動し、その分電子部品に熱が蓄積される状態が回避される。すなわち、電子部品のより効率的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。

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、端子を有する第１の面と該第１の面の反対の側の第２の面とを備えた半導体チップを有する電子部品に、第１の段面と、該第１の段面より高い第２の段面と、該第１の段面と該第２の段面とをつなぐ立ち上がり面とを有する熱伝導体を、前記半導体チップの前記第２の面に前記第１の段面を対向させかつ前記半導体チップの端面に前記立ち上がり面を対向させるように、接着部材を介して取り付け固定する工程と、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、前記電子部品を実装するためのランドを含む第１の配線パターンを形成する工程と、前記ランド上にクリームはんだを適用する工程と、前記ランド上に前記クリームはんだを介して、前記電子部品を、前記半導体チップの前記第１の面の側を下に向けて載置する工程と、前記クリームはんだをリフローして、前記電子部品を前記第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、第２の配線パターンを形成する工程と、前記第１、第２の絶縁板とは異なる第３の絶縁板を前記第２の絶縁板の前記第２の配線パターンのある側の上に積層する工程と、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および前記熱伝導体を埋め込むように、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。

この製造方法は、上記の部品内層配線板を製造するためのひとつの工程例である。この方法では、電子部品は、例えば、クリームはんだにより実装が可能なチップスケールパッケージの電子部品である。この製造方法によれば、放熱対策のための熱伝導体を導入しても、生産性をほとんど犠牲にすることなく上記構造の部品内蔵配線板を得ることができる。

また、本発明のさらに別の態様である部品内蔵配線板の製造方法は、端子を有する第１の面と該第１の面の反対の側の第２の面とを備えた半導体チップを有する電子部品に、第１の段面と、該第１の段面より高い第２の段面と、該第１の段面と該第２の段面とをつなぐ立ち上がり面とを有する熱伝導体を、前記半導体チップの前記第２の面に前記第１の段面を対向させかつ前記半導体チップの端面に前記立ち上がり面を対向させるように、接着部材を介して取り付け固定する工程と、前記電子部品の前記半導体チップの前記端子上に導電バンプを形設する工程と、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、前記電子部品をフリップ実装するためのランドを含む第１の配線パターンを形成する工程と、前記ランドに前記導電バンプが対向するように、前記電子部品を前記第１の絶縁板上にフリップ実装する工程と、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、第２の配線パターンを形成する工程と、前記第１、第２の絶縁板とは異なる第３の絶縁板を前記第２の絶縁板の前記第２の配線パターンのある側の上に積層する工程と、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および前記熱伝導体を埋め込むように、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。

この製造方法は、上記の部品内層配線板を製造するための別のひとつの工程例である。この方法では、電子部品は、半導体チップの端子上に導電バンプの形成された電子部品である。この製造方法でも、放熱対策のための熱伝導体を導入しても、生産性をほとんど犠牲にすることなく上記構造の部品内蔵配線板を得ることができる。

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。

本発明の一実施形態に係る部品内蔵配線板の構造を模式的に示す縦断面図。 図１中に示したＡ−Ａａ位置における部品内蔵配線板の構造を模式的に示す横断面図。 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。 図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の別の一部を模式的断面で示す工程図。 図１に示した部品内蔵配線板の製造過程のさらに別の一部を模式的断面で示す工程図。 図３に示した製造過程の変形例を模式的断面で示す工程図。 本発明の別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構造を模式的に示す縦断面図。 図７に示した部品内蔵配線板を製造するためのひとつの配線板素材の構成を模式的に示す縦断面図。 本発明のさらに別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構造を模式的に示す縦断面図。 図９に示した部品内蔵配線板を製造するためのひとつの配線板素材の構成を模式的に示す縦断面図。

本発明の実施態様として、前記熱伝導体が、前記第１の表面として、前記半導体チップの前記端面の全周に対向する表面を有する、とすることができる。これによれば、電子部品からの熱伝導体への熱の移動が効率的になり、一層の放熱に好ましい。

また、実施態様として、前記電子部品が、前記配線パターンの前記接続用ランドに前記導電部材を介してフリップ接続されている、とすることができる。電子部品の接続用ランドへの実装態様としては、電子部品が接着部材を介して熱伝導体を伴ったものであっても、このようにフリップ接続とすることができる。これによればフリップ接続の一般的利点を享有することができる。

また、実施態様として、前記配線パターンが、前記熱伝導体用の固定用ランドを含み、前記熱伝導体と前記配線パターンの前記固定用ランドとの間に挟設された、該熱伝導体と該固定用ランドとを熱的、機械的に接続する導熱部材をさらに具備し、前記電子部品が、チップスケールパッケージの電子部品である、とすることができる。このように電子部品がチップスケールパッケージの電子部品である場合には、導電部材を介する電子部品の実装高さに融通性があり、熱伝導体をも配線パターンへ導熱部材を介して接続することは比較的容易である。この構成によれば、電子部品が発する熱は、さらに、導電部材、配線パターン、および導熱部材を介して熱伝導体に移動し、その分電子部品に熱が蓄積される状態が回避される。すなわち、電子部品のより効率的な放熱が達せられる。

ここで、前記導電部材と前記導熱部材とが同じ材料である、とすることができる。これによれば、製造途上において、導電部材を設ける工程と導熱部材を設ける工程とが同時に実行可能であり、製造効率向上に寄与できる。

また、実施態様として、前記熱伝導体が、その材質として銅である、とすることができる。熱伝導体として銅製のものを用いることで、良好な熱伝導性が得られる。

ここで、前記熱伝導体が、粗化された表面を有する、とすることができる。表面を粗化することで熱伝導体を埋設する絶縁層との密着性を増強することができる。これにより、配線板としての信頼性を向上することができる。

また、実施態様として、前記熱伝導体の前記第１の表面とは反対の側の表面を第３の表面として、該第３の表面から離間して前記第２の絶縁層中に設けられた第２の配線パターンと、前記熱伝導体の前記第３の表面と前記第２の配線パターンとの間に挟設された導熱部材とをさらに具備する、とすることができる。これによれば、熱伝導体から導熱部材を介して一層の放熱が進み好ましい。

ここで、前記第２の絶縁層中に前記第２の配線パターンと重層的に設けられた第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導熱部材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。

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るべき層間接続体（＝縦方向の配線部）の形成と同時に導熱部材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。

また、製造方法の実施態様として、第１の配線パターンを形成する前記工程が、前記ランドに隣り合うように、前記熱伝導体を固定するための第２のランドをも形成する工程であり、クリームはんだを適用する前記工程が、さらに、前記第２のランド上に第２のクリームはんだを適用する工程であり、前記ランド上に前記クリームはんだを介して、前記電子部品を、前記半導体チップの前記第１の面の側を下に向けて載置する前記工程が、前記熱伝導体が取り付けられた前記電子部品を用いて、前記熱伝導体の前記第２の段面が前記第２のクリームはんだを介して前記第２のランドに対向するようになされ、前記クリームはんだをリフローして、前記電子部品を前記第１の絶縁板上に実装する前記工程が、同時に前記第２のクリームはんだをもリフローして、前記熱伝導体を前記第１の絶縁板上に固定する工程である、とすることができる。

この構成により製造される配線板によれば、電子部品が発する熱は、さらに、はんだ（クリームはんだによる）、第１の配線パターン、およびはんだ（第２のクリームはんだによる）を介して熱伝導体に移動し、その分電子部品に熱が蓄積される状態が回避される。すなわち、電子部品のより効率的な放熱が達せられる。また、放熱対策のための熱伝導体が、あらかじめ電子部品に取り付け固定されるので、その後は熱伝導体のみを単独で扱う必要がなくなり、製造効率が高まる。

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縦断面図である。

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（第３の配線パターン）、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、表面実装型受動素子部品４１、電子部品（ウエハレベル・チップスケールパッケージによる半導体素子）４２、熱伝導体（銅板）４３、接続部材（はんだ）５１、導電部材（はんだ）５２、導熱部材（はんだ）５３、はんだレジスト６１、６２、導熱部材３４ａを有する。

なお、図２は、図１中に示したＡ−Ａａ位置における、この部品内蔵配線板の構造を模式的に示す横断面図である。以下の説明においては、図２も適宜参照され得る。図２において、図１中に示した構成要素と同一のものには同一符号を付してある。図１との関係で補足すると、図１では、説明の便宜上、板の厚さ方向が現実より相当に大きく描画されている。また、図１、図２における表面実装型受動素子部品４１と電子部品４２との平面的な大きさの関係は、現実には、通常、電子部品４２の方が相当に（例えば長さで１桁程度）大きい。

この配線板は、内蔵の電気／電子部品として、表面実装型受動素子部品４１、電子部品４２を有することができる。これらの内蔵部品のうち特に電子部品４２については、その放熱性改善を意図して、その周りを取り囲むように熱伝導体４３をも内蔵している。

表面実装型受動素子部品４１は、いわゆるチップ部品であり、ここでは例えばチップコンデンサ（あるいはチップ抵抗、チップインダクタ）である。その平面的な大きさは例えば０．６ｍｍ×０．３ｍｍである。両端に端子４１ａを有し、その下側が配線層２２による実装用ランドに対向位置している。表面実装型受動素子部品４１の端子４１ａと実装用ランドとは接続部材（はんだ）５１により電気的・機械的に接続されている。

電子部品４２は、例えば、ウエハレベル・チップスケールパッケージによる半導体素子であり、半導体チップと、該半導体チップ上に形成されたグリッド状配列の表面実装用端子４２ａとを少なくとも備えている。表面実装用端子４２ａは、半導体チップの一面にもともと設けられた端子（パッド）から再配線層を介して電気的に導通しつつその位置を再配置して設けられた端子である。このような再配置により、端子としての配置密度が半導体チップ上のパッドのそれより粗くなっている。電子部品４２は、表面実装技術により、配線層２２による接続用ランドに導電部材（はんだ）５２を介して実装され、電子部品４２と接続用ランドとは機械的、電気的に接続されている。

熱伝導体４３は、この形態では、銅の板材を加工して用いているが、熱伝導性のよい他の材料の板も使用できる。平面的には、図２に示すように、熱伝導体４３は、電子部品４２（の半導体チップ）の端面から離間して隣り合うように、かつこの半導体チップの背面から離間して覆うように、配置されている。これらの離間は、これらの間に設けられた接着部材４４によっている。接着部材４４を非導電性のものとすれば、熱伝導体４３と電子部品４２との電気的な接触を避けることができる。あるいは、接着部材４４を積極的に導電性のものとして半導体素子の基板の電位を熱伝導体４３の側から固定するように構成することもできる。

電子部品４２が発する熱は、半導体チップの端面および背面から接着部材４４の層を貫通して熱伝導体４３の対向する各面に移動する。これが電子部品４２の発する熱のひとつの放熱経路になる。また、熱伝導体４３は、導熱部材（はんだ）５３によって配線層２２（の固定用ランド）に固定され、これらの間は、機械的、熱的に接続されている。これにより、電子部品４２が発する熱は、さらに、導電部材５２、配線パターン２２、および導熱部材５３を介して熱伝導体４３に移動して、さらに、電子部品４２に熱が蓄積される状態が回避されるようになっている。なお、熱伝導体４３は実際には、配線層２２に電気的にも接続されることになり、接着部材４４が非導電性のものである場合には、熱伝導体４３は、電子部品４２に対するシールド部材として機能させることも可能である。

電子部品４２と熱伝導体４３とは、接着部材４４を用いてあらかじめ一体化しておけば、製造時において、この一体化部品の全体を新たな内蔵部品として扱うことができる。すなわち、その場合には、電子部品４２の端子４２ａと熱伝導体４３の配線層２２への接続部位とは、新たな端子の集合として扱うことができる。これにより、電子部品４２単独の場合と同様に、上記一体化部品を、導電部材５２、５３を用いて配線層２２上に表面実装技術により実装することができる。

熱伝導体４３を得るための加工方法について補足する。熱伝導体４３は、平板材に対して、意図する平面的外形を持たせること、および電子部品４３を覆うような凹部を持たせることの各加工を行うことで得ることができる。平板材としては、例えば０．３ｍｍ厚の銅板材を用い、外形の形成および凹部形成とも例えばエッチング加工を用いて行うことが可能である。

外形の形成については、外形線に沿って板厚を貫通するように平板材をエッチングする。凹部形成については、平板材の凹部を形成すべき領域に対して深さ方向の制御を利かせてハーフエッチングする。その形成深さは、電子部品４３の高さが例えば０．２ｍｍ弱、接着部材４４の厚さが例えば２０μｍであるとして、例えば０．２ｍｍとする。エッチング加工は、効率的に大量の加工が可能であり好ましいが、機械加工（切削加工、座くり加工）を用いることももちろんできる。

熱伝導体４３は、図２に示すように、電子部品４３の全周を取り囲むような形状にすることが熱伝導体として一応は好ましい。ただし、全周を取り囲まずに、電子部品４３の特に発熱の大きな部位に近い周および背面に対向するように熱伝導体４３を設けることでも好ましい放熱が可能である。いずれにしても、熱伝導体４３は、電子部品４３の半導体チップの背面から離間して対向する表面と、半導体チップの端面から離間して対向する表面とを有することになる。このため、熱伝導体４３は、半導体チップ４３の背面に対向する段面と、この段面より高い段面（配線層２２への接続部位として利用）と、これらの段面をつなぐ立ち上がり面とを有するように加工されている。

熱伝導体４３の平面的な形状は、配線パターン２３、同２４の配置されている領域を避けるようにできるだけ大きく設定すると放熱の目的に好ましい。配線パターン２３、同２４の領域を避けるのは、図示で分かるように、この配線板では、内蔵の部品が中央の（コアの）絶縁層１３の開口内に設けられ、この開口によりその領域には配線パターン２３、２４が設けられることがないためである。配線パターン２３、同２４の領域を避ければ、しかしながら、配線パターン２３、２４の配置されない領域に広げて大きく熱伝導体４３を配置することができる。これにより、放熱性をより向上できる。

また、熱伝導体４３は、導熱部材５３が配される側とは反対の側の面で導熱部材３４ａが接触しており、この導熱部材３４ａの反対側は配線層２５に接触している。したがって、電子部品４２から熱伝導体４３に移動した熱は、この導熱部材３４ａを介してさらに別の各配線層にも移動することができる。よって、一層の放熱性の改善が図られている。なお、導熱部材３４ａは、層間接続体３４と同様の材料からなり、層間接続体３４と同様の工程により形成されたものである（後述する）。したがって、導熱部材３４ａを設けても、この配線板の組み立て、製造において特に新規な工程が必要となることがなく、生産効率が低下しない。

なお、導電部材５２、導熱部材５３は、はんだに代えて例えば導電性組成物を用いることもできる。

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。

また、配線層２２、２３、２４、２５は、それぞれ、内層の配線層であり、順に、配線層２１と配線層２２との間に絶縁層１１が、配線層２２と配線層２３との間に絶縁層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。

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、内蔵された表面実装型受動素子部品４１および電子部品４２、熱伝導体４３に相当する位置部分が開口部となっており、これらを埋設するための空間を提供する。絶縁層１２、１４は、この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。

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。

層間接続体３１、３２、３４、３５（および導熱部材３４ａ）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。

次に、図１、図２に示した部品内蔵配線板の製造工程を図３ないし図５を参照して説明する。図３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。

図３から説明する。図３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３（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。

次に、図３（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している。）。続いて、図３（ｃ）に示すように、プリプレグ１１Ａ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。

次に、図３（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、部品の接続（実装）用ランドおよびその一部に隣り合う熱伝導体４３用の固定用ランドを含む配線パターン２２に加工する。そして、加工により得られた接続用ランド上および熱伝導体４３用の固定用ランド上に、図３（ｅ）に示すように、クリームはんだ５１Ａ、５２Ａ、５３Ａを適用する。これらは、例えばスクリーン印刷を用いて適用することができる。スクリーン印刷によれば容易に効率的に所定パターンに印刷できる。なお、スクリーン印刷に代えてディスペンサで適用することもできる。

次に、表面実装型受動素子部品４１、およびあらかじめ熱伝導体４３が接着部材４４を介して取り付け固定されている電子部品４２を、それぞれ、クリームはんだ５１Ａ、５２Ａ、５３Ａを介した各ランド上にそれぞれ例えばマウンタで載置する。続いて、例えばリフロー炉で加熱してクリームはんだ５１Ａ、５２Ａ、５３Ａをリフローする。クリームはんだ５２Ａ、５３Ａのリフローにより、端子４２ａと熱伝導体４３とのそれぞれ配線層２２への接続部位に多少の段差がある場合にも、溶融したはんだがこれを埋め良好な接続が可能である。

以上により、図３（ｆ）に示すように、表面実装型受動素子部品４１と、熱伝導体４３を伴った電子部品４２とが、それぞれ、接続部材５１と、導電部材５２および導熱部材５３とを介して配線層２２の各ランド上に接続された状態の配線板素材１を得ることができる。この配線板素材１を用いる後の工程については図５で述べる。

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４（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８３をあけ、かつ内蔵する表面実装型受動素子部品４１、および電子部品４２、熱伝導体４３に相当する部分に部品用開口部８１、８２を形成する。部品用開口部８２は、放熱対応部品用開口部である。

次に、無電解めっきおよび電解めっきを行い、図４（ｂ）に示すように、貫通孔８３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８１、８２の内壁にも導電体が形成される。さらに、図４（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８１、８２の内壁に形成された導電体も除去される。

次に、図４（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４（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、内蔵する表面実装型受動素子部品４１、および電子部品４２、熱伝導体４３に相当する部分の開口部をあらかじめ設けておく。

図４（ｅ）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４（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。以上により得られた配線板素材を配線板素材２とする。

以上の図４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４（ａ）の段階では、貫通孔８３のみ形成し内蔵部品用の開口部８１、８２を形成せずに続く図４（ｂ）から図４（ｄ）までの工程を行う。次に、図４（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。

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る。ここで、図示上側の配線板素材３は、下側の配線板素材１と同様な工程を適用し、かつそのあと層間接続体３４およびプリプレグ１４Ａを、図示中間の配線板素材２における層間接続体３２およびプリプレグ１２Ａと同様にして形成し得られたものである。配線板素材３において、層間接続体３４と導熱部材３４ａとは同一の工程により形成できる。

ただし、配線板素材３は、部品（表面実装型受動素子部品４１、および熱伝導体４３を伴った電子部品４２）およびこれを接続するための部位（各ランド）のない構成であり、さらにプリプレグ１４Ａには、表面実装型受動素子部品４１用の開口部、および熱伝導体４３を伴った電子部品４２用の開口部を設けない。そのほかは、金属箔（電解銅箔）２６Ａ、絶縁層１５、層間接続体３５、配線層２５、プリプレグ１４Ａ、層間接続体３４（導熱部材３４ａ）とも、それぞれ配線板素材１の金属箔２１Ａ、絶縁層１１、層間接続体３１、配線層２２、配線板素材２のプリプレグ１２Ａ、層間接続体３２と同じである。

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、表面実装型受動素子部品４１、および電子部品４２、熱伝導体４３の周りの空間、ならびに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、熱伝導体４３の背面には導熱部材３４ａが塑性変形して接触する。

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。図５において、絶縁層１１は第１の絶縁板、プリプレグ１２Ａおよび絶縁層１３は第４の絶縁板、プリプレグ１４Ａは第３の絶縁板、絶縁層１５は第２の絶縁板に相当する。

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、層間接続体３１、３２、３４、３５について、説明した導電性組成物印刷による導電性バンプを由来とするもの以外に、例えば、金属板エッチングにより形成された金属バンプ、導電性組成物充填による接続体、めっきにより形成された導体バンプなどを由来とするものなどのうちから適宜選択、採用することもできる。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３（ｄ）の段階で）形成するようにしてもよい。

次に、図６は、図３に示した製造過程の変形例を模式的断面で示す工程図である。図６において、すでに説明した構成部分と同一または同一相当の部分には同一符号を付してある。図６は、より具体的には、図３（ｆ）に示した配線板素材１についてさらに処理を進めてこれを配線板素材１に代わる新たな配線板素材１Ａに改変する工程を示している。

まず、図６（ａ）は、図４（ｆ）とまったく同じ図示である。次に、図６（ｂ）に示すように、配線層２２のこの時点で露出されている表面および熱伝導体４３のこの時点で露出されている表面を粗化処理して、それぞれ粗化表面２２ａ、粗化表面４３ａに改質する。これには、具体的に、例えば、黒化還元処理やマイクロエッチング処理を採用することができる。マイクロエッチング処理としては、例えば、ＣＺ処理（メック社商品名）やボンドフィルム処理（アトテック社商品名）がある。

図６（ｂ）に示す形態の配線板素材１Ａは、図５に示した積層工程における配線板素材１の代わりに用いられる。この積層工程では、配線層２２の表面が粗化表面２２ａになっており、かつ熱伝導体４３の表面も粗化表面４３ａになっているので、プリプレグ１２Ａ、プリプレグ１４Ａと、配線層２２、熱伝導体４３との機械的な接続信頼性（密着性）の向上がもたらされる。これにより部品内蔵配線板として信頼性を増すことができる。

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７を参照して説明する。図７は、別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構造を模式的に示す縦断面図である。同図において、すでに説明した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部分については加える事項がない限り説明を省略する。

この実施形態は、熱伝導体４３Ａが配線層２２への接続部位をまったく有していないという点で、図１、図２に示した実施形態と異なる。そのほかの点は同じである。このような部品内蔵配線板を製造するには、図８に示す構成の配線板素材１Ｂを、図５中に示した配線板素材１の代わりに用いればよい。この実施形態は、熱伝導体４３Ａが配線層２２への接続部位をまったくもたないという点で簡易な構成であり、その接続部位を通る排熱経路がない分電子部品４２の放熱性は低下する。しかしながら、必要な放熱の程度によって採用できる。

配線板素材１Ｂを形成するには、電子部品４２と熱伝導体４３Ａとの部分は、上記の実施形態での場合と同様に、あらかじめ電子部品４２に熱伝導体４３Ａを接着部材４４を介して取り付け固定しておき、しかるのち、その一体化部品を配線層２２上に実装する手順を採用できる。あるいは、電子部品４２のみを先に配線層２２上に実装しておき、その後に電子部品４２にかぶせるように接着部材４４を介して熱伝導体４３Ａを取り付け固定する手順も採用できる。前者の手順は、熱伝導体４３Ａが、あらかじめ電子部品４２に取り付け固定されるので、図８に示す状態を得る手順としてはより効率的と考えられる。

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９を参照して説明する。図９は、さらに別の実施形態に係る部品内蔵配線板の構造を模式的に示す縦断面図である。同図において、すでに説明した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部分については加える事項がない限り説明を省略する。

この実施形態は、内蔵の電子部品４２Ａが、導電バンプ４２ｂ（導電部材）を介して配線層２２にフリップ接続された半導体素子であるという点で図１、図２に示した実施形態とまず異なる。加えて、熱伝導体４３Ａは、図７に示した実施形態と同様に配線層２２への接続部位をまったく有していない。

電子部品４２Ａは、内層の配線層２２への電気的、機械的な接続のため、その有する半導体チップの面上に設けられた端子（パッド；不図示）上にあらかじめ導電バンプ４２ｂが形設され、この導電バンプ４２ｂに位置を合わせて配線層２２には内蔵部品接続用ランドがパターン形成されている。導電バンプ４２ｂは、材質として例えばＡｕであり、あらかじめ端子上にスタッド状に形成されたものである。電子部品４２Ａ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５４が満たされている。

図９に示す部品内蔵配線板を製造するには、図１０に示す構成の配線板素材１Ｃを、図５中に示した配線板素材１の代わりに用いればよい。配線板素材１Ｃを形成するには、電子部品４２Ａと熱伝導体４３Ａとの部分は、あらかじめ電子部品４２Ａに熱伝導体４３Ａを接着部材４４を介して取り付け固定しておき、しかるのち、その一体化部品を配線層２２上にフリップ実装する手順を採用できる。あるいは、電子部品４２Ａのみを先に配線層２２上にフリップ実装しておき、その後に電子部品４２Ａにかぶせるように接着部材４４を介して熱伝導体４３Ａを取り付け固定する手順も採用できる。

前者の手順は、熱伝導体４３Ａが、あらかじめ電子部品４２Ａに取り付け固定されるので、図１０に示す状態を得る手順としてはより効率的と考えられる。いずれの場合も、アンダーフィル樹脂５４は、その硬化前の状態のものを、絶縁層１１のフリップ接続される領域上にあらかじめ適用しておくか、または、電子部品４２Ａのフリップ接続後に電子部品４２Ａと絶縁層１１および配線層２２との間に硬化前液状の状態のものをキャピラリ効果で侵入させるようにして、形成することができる。

この実施形態では、熱伝導体４３Ａとして、図１、図２に示した実施形態と同様の、配線層２２への接続部位を有する熱伝導体４３の採用を避けている。これは、フリップ接続が専用の機器を用いてなされるやや別種の工程であり、この工程に影響なく熱伝導体４３のように配線層２２への接続をクリームはんだで行うことが困難と考えられるためである。しかしながら、生産効率の要求があまり厳しくない場合などは、工程が増加すると考えられるものの、そのような構成が不可能なわけではない。

１…配線板素材、１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…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）、２２ａ…粗化表面、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、３４ａ…導熱部材（導電性組成物印刷による導電性バンプ）、４１…表面実装型受動素子部品、４１ａ…端子、４２…電子部品（ウエハレベル・チップスケールパッケージによる半導体素子）、４２ａ…表面実装用端子、４２Ａ…電子部品（ベアチップ半導体素子）、４２ｂ…導電部材（導電バンプ）、４３，４３Ａ…熱伝導体（銅板）、４３ａ…粗化表面、４４…接着部材、５１…接続部材（はんだ）、５１Ａ…クリームはんだ、５２…導電部材（はんだまたは導電性組成物）、５２Ａ…クリームはんだ、５３…導熱部材（はんだまたは導電性組成物）、５３Ａ…クリームはんだ（第２のクリームはんだ）、５４…アンダーフィル樹脂、６１，６２…はんだレジスト、８１…部品用開口部、８２…放熱対応部品用開口部、８３…貫通孔。

Claims (12)

1. 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、端子を有する第１の面と該第１の面の反対の側の第２の面とを備えた半導体チップを有する電子部品と、
   前記第２の絶縁層にさらに埋設された、前記半導体チップの前記第２の面から離間して対向する第１の表面と前記半導体チップの端面から離間して対向する第２の表面とを有する熱伝導体と、
   前記電子部品と前記熱伝導体との間を埋めて設けられた接着部材と、
   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、前記電子部品用の接続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接続用ランドとの間に挟設された、該電子部品と該接続用ランドとを電気的、機械的に接続する導電部材と
   を具備することを特徴とする部品内蔵配線板。
2. 前記熱伝導体が、前記第１の表面として、前記半導体チップの前記端面の全周に対向する表面を有することを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
3. 前記電子部品が、前記配線パターンの前記接続用ランドに前記導電部材を介してフリップ接続されていることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
4. 前記配線パターンが、前記熱伝導体用の固定用ランドを含み、
   前記熱伝導体と前記配線パターンの前記固定用ランドとの間に挟設された、該熱伝導体と該固定用ランドとを熱的、機械的に接続する導熱部材をさらに具備し、
   前記電子部品が、チップスケールパッケージの電子部品であること
   を特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
5. 前記導電部材と前記導熱部材とが同じ材料であることを特徴とする請求項４記載の部品内蔵配線板。
6. 前記熱伝導体が、その材質として銅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。
7. 前記熱伝導体が、粗化された表面を有することを特徴とする請求項６記載の部品内蔵配線板。
8. 前記熱伝導体の前記第１の表面とは反対の側の表面を第３の表面として、該第３の表面から離間して前記第２の絶縁層中に設けられた第２の配線パターンと、
   前記熱伝導体の前記第３の表面と前記第２の配線パターンとの間に挟設された導熱部材と
   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。
9. 前記第２の絶縁層中に前記第２の配線パターンと重層的に設けられた第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導熱部材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８記載の部品内蔵配線板。
10. 端子を有する第１の面と該第１の面の反対の側の第２の面とを備えた半導体チップを有する電子部品に、第１の段面と、該第１の段面より高い第２の段面と、該第１の段面と該第２の段面とをつなぐ立ち上がり面とを有する熱伝導体を、前記半導体チップの前記第２の面に前記第１の段面を対向させかつ前記半導体チップの端面に前記立ち上がり面を対向させるように、接着部材を介して取り付け固定する工程と、
    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、前記電子部品を実装するためのランドを含む第１の配線パターンを形成する工程と、
    前記ランド上にクリームはんだを適用する工程と、
    前記ランド上に前記クリームはんだを介して、前記電子部品を、前記半導体チップの前記第１の面の側を下に向けて載置する工程と、
    前記クリームはんだをリフローして、前記電子部品を前記第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、第２の配線パターンを形成する工程と、
    前記第１、第２の絶縁板とは異なる第３の絶縁板を前記第２の絶縁板の前記第２の配線パターンのある側の上に積層する工程と、
    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および前記熱伝導体を埋め込むように、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。
11. 第１の配線パターンを形成する前記工程が、前記ランドに隣り合うように、前記熱伝導体を固定するための第２のランドをも形成する工程であり、
    クリームはんだを適用する前記工程が、さらに、前記第２のランド上に第２のクリームはんだを適用する工程であり、
    前記ランド上に前記クリームはんだを介して、前記電子部品を、前記半導体チップの前記第１の面の側を下に向けて載置する前記工程が、前記熱伝導体が取り付けられた前記電子部品を用いて、前記熱伝導体の前記第２の段面が前記第２のクリームはんだを介して前記第２のランドに対向するようになされ、
    前記クリームはんだをリフローして、前記電子部品を前記第１の絶縁板上に実装する前記工程が、同時に前記第２のクリームはんだをもリフローして、前記熱伝導体を前記第１の絶縁板上に固定する工程であること
    を特徴とする請求項１０記載の部品内蔵配線板の製造方法。
12. 端子を有する第１の面と該第１の面の反対の側の第２の面とを備えた半導体チップを有する電子部品に、第１の段面と、該第１の段面より高い第２の段面と、該第１の段面と該第２の段面とをつなぐ立ち上がり面とを有する熱伝導体を、前記半導体チップの前記第２の面に前記第１の段面を対向させかつ前記半導体チップの端面に前記立ち上がり面を対向させるように、接着部材を介して取り付け固定する工程と、
    前記電子部品の前記半導体チップの前記端子上に導電バンプを形設する工程と、
    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、前記電子部品をフリップ実装するためのランドを含む第１の配線パターンを形成する工程と、
    前記ランドに前記導電バンプが対向するように、前記電子部品を前記第１の絶縁板上にフリップ実装する工程と、
    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、第２の配線パターンを形成する工程と、
    前記第１、第２の絶縁板とは異なる第３の絶縁板を前記第２の絶縁板の前記第２の配線パターンのある側の上に積層する工程と、
    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および前記熱伝導体を埋め込むように、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。

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