JP2016054188A - 部品内蔵配線基板、部品内蔵配線基板の製造方法、及び部品内蔵配線基板製造用の中間配線層 - Google Patents

Abstract

【課題】配線基板内に電子部品を内蔵してなる部品内蔵配線基板の反りを低減し、その製造歩留りを向上させて低コストで提供する。
【解決方法】金属支持体上に、繊維状フィラーを含まない第１の樹脂絶縁層で離隔された複数の第１の配線層を形成して、第１の配線基板を形成する。次いで、前記第１の配線基板上に電子部品を実装し、前記電子部品を繊維状フィラーを含む第２の樹脂絶縁層で埋設するとともに、当該第２の樹脂絶縁層で離隔された複数の第２の配線層を有する第２の配線基板を形成する。次いで、前記金属支持体をエッチング除去する。
【選択図】図１５

Description

本発明は、部品内蔵配線基板、部品内蔵配線基板の製造方法、及び部品内蔵配線基板製造用の中間配線層に関する。

近年の電子機器の高性能化・小型化の流れの中、回路部品の高密度、高機能化が一層求められている。かかる観点より、回路部品を搭載したモジュールにおいても、高密度、高機能化への対応が要求されている。このような要求に答えるべく、現在では配線基板を多層化することが盛んに行われている。

従来、部品内蔵配線基板を製造するに際しては、配線基板を構成する樹脂絶縁層中に電子部品の収容部を形成した後、当該収容部に電子部品を収容し、その後、配線基板全体を加熱加圧し、上記樹脂絶縁層を流動化させて、流動化した樹脂絶縁層で上記収容部と上記電子部品との隙間を埋設し、当該電子部品を固定化して製造していた（特許文献１）。

しかしながら、従来の方法では、電子部品（例えばシリコンから構成される半導体チップ）の熱膨張係数と樹脂絶縁層の熱膨張係数との差によって配線基板に反りが生じ易くなる。そして、配線基板の反りが大きくなると、配線基板に部品を表面実装する場合の実装信頼性が低下する。このため、電子部品占有率の高い電子部品内蔵基板を製造することは困難になる。

このような問題に鑑みて、樹脂絶縁層と、該樹脂絶縁層に形成された収容部に電子部品が配置されてなる部品内蔵部とを有する第１基板を準備するとともに、開口部を有する第２基板を準備し、第１基板から部品内蔵部を含む基板片を切り出し、当該切り出された基板片を第２基板の開口部内に配置して固定し、最終的に得た部品内蔵配線基板の反りを低減する試みがなされている（特許文献２）。

しかしながら、この方法では、第１基板から部品内蔵部を切り出した後の残部は廃棄しなければならず、また、第２基板に開口部を形成する際には、第２基板の、当該開口部に位置する部分を加工等により排除する必要がある。したがって、第１基板及び第２基板においては、部品内蔵配線基板として使用せずに廃棄する無駄な部分が存在することになり、上記部品内蔵配線基板を製造する際のコストを増大させてしまうという問題があった。

特開２００８−１３１０３９号 特開２０１３−１１５１３６号

本発明は、配線基板内に電子部品を内蔵してなる部品内蔵配線基板の反りを低減し、その製造歩留りを向上させて低コストで提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、
金属支持体上に、繊維状フィラーを含まない第１の樹脂絶縁層で離隔された複数の第１の配線層を形成して、第１の配線基板を形成する工程と、
前記第１の配線基板上に電子部品を実装する工程と、
前記電子部品を繊維状フィラーを含む第２の樹脂絶縁層で埋設するとともに、当該第２の樹脂絶縁層で離隔された複数の第２の配線層を有する第２の配線基板を形成する工程と、
前記金属支持体をエッチング除去する工程と、
を具えることを特徴とする、部品内蔵配線基板の製造方法に関する。

また、本発明は、
金属支持体と、
前記金属支持体上に形成された、繊維状フィラーを含まない第１の樹脂絶縁層で離隔された複数の第１の配線層を有する第１の配線基板と、
を具えることを特徴とする、部品内蔵配線基板製造用の中間配線層に関する。

本発明によれば、最初に金属支持体を準備し、この金属支持体上に繊維状フィラーを含まない、いわゆるクロスレスの第１の樹脂絶縁層と、当該第１の樹脂絶縁層で離隔してなる第１の配線層からなる第１の配線基板（部品内蔵配線基板製造用の中間配線層）を形成し、この第１の配線基板上に電子部品を実装するようにしている。そして、当該電子部品を、例えばビースクエアイット（Ｂ^２ｉｔ）などの方法により、繊維状フィラーを含む第２の絶縁樹脂層で埋設し、当該第２の樹脂絶縁層で離隔した第２の配線層を有する第２の配線基板を形成するようにしている。

このように、本発明によれば、最終的な部品内蔵配線基板の一部を構成する第１の配線基板を金属支持板上に固定した上で電子部品を実装しているので、電子部品の熱膨張係数と第１の樹脂絶縁層の熱膨張係数とが比較的大きく異なる場合においても、第１の配線基板に反りが生じにくくなる。また、第２の配線基板は第１の配線基板上に積層されるため、第１の配線基板の反りの低減に合せて、第２の配線基板の反りも低減される。結果として、最終的に得る部品内蔵配線基板の反りを十分に低減することができ、その製造歩留りを向上させることができる。

また、本発明によれば、第１の配線基板を構成する第１の樹脂絶縁層をクロスレスとしているので、例えば第１の配線基板における第１の配線層間を電気的に接続する第１の層間接続体のピッチを、第２の配線基板における第２の配線層間を電気的に接続する第２の層間接続体のピッチよりも狭小化することができる。したがって、第１の配線基板においては、狭ピッチ、多ピンの要請を満足することができる。

なお、上述した本発明の部品内蔵配線基板の製造方法及び部品内蔵配線基板製造用の中間配線層を用いることにより、本発明の部品内蔵配線基板、すなわち、
繊維状フィラーを含まない第１の樹脂絶縁層で離隔された複数の第１の配線層を有する第１の配線基板と、
繊維状フィラーを含む第２の樹脂絶縁層で離隔された複数の第２の配線層を有するとともに、前記第２の樹脂絶縁層中に埋設された電子部品を有し、前記第１の配線基板上に積層された第２の配線基板と、
を具えることを特徴とする、部品内蔵配線基板を得ることができる。

以上、本発明によれば、配線基板内に電子部品を内蔵してなる部品内蔵配線基板の反りを低減し、その製造歩留りを向上させて低コストで提供することができる。

第１の実施形態の部品実装配線基板の製造方法の工程を示す断面図である。 第１の実施形態の部品実装配線基板の製造方法の工程を示す断面図である。 第１の実施形態の部品実装配線基板の製造方法の工程を示す断面図である。 第１の実施形態の部品実装配線基板の製造方法の工程を示す断面図である。 第１の実施形態の部品実装配線基板の製造方法の工程を示す断面図である。 第１の実施形態の部品実装配線基板の製造方法の工程を示す断面図である。 第１の実施形態の部品実装配線基板の製造方法の工程を示す断面図である。 第１の実施形態の部品実装配線基板の製造方法の工程を示す断面図である。 第１の実施形態の部品実装配線基板の製造方法の工程を示す断面図である。 第１の実施形態の部品実装配線基板の製造方法の工程を示す断面図である。 第１の実施形態の部品実装配線基板の製造方法の工程を示す断面図である。 第１の実施形態の部品実装配線基板の製造方法の工程を示す断面図である。 第１の実施形態の部品実装配線基板の製造方法の工程を示す断面図である。 第１の実施形態の部品実装配線基板の製造方法の工程を示す断面図である。 第１の実施形態の部品実装配線基板の製造方法の工程を示す断面図である。 第２の実施形態における部品実装配線基板の概略構成を示す断面図である。

以下、本発明の具体的特徴について、発明を実施するための形態に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１〜図１５は、本実施形態の部品実装配線基板の製造方法を説明するための断面構成図である。

最初に、図１に示すように例えば板状の金属支持体３１を準備する。なお、金属支持体３１は、後にエッチング除去する部材であるために、鉄系、銅系、亜鉛系、アルミニウム系などの市販のエッチング剤に対して容易に腐食してエッチングされる金属等から任意に選択することができる。

なお、金属支持体３１の厚さｔは特に限定されるものではないが、以下に説明するように、第１の配線基板を製造した後に、この第１の配線基板の反りを効果的に抑制するためには、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲とすることができる。

次いで、図２に示すように、金属支持体３１上に液状の樹脂絶縁材を塗布、あるいはフィルム状の樹脂絶縁材をラミネートすることによって、第１の配線基板の下側の第１の樹脂絶縁層１１を構成する樹脂絶縁層１１Ｘを形成する。なお、樹脂絶縁材、すなわち樹脂絶縁層１１Ｘは、第１の配線基板の狭ピッチ、多ピン構造を実現するために、繊維状フィラーを含まない、クロスレスの樹脂絶縁材、樹脂絶縁層１１Ｘとする。

次いで、図３に示すように、第１の配線基板における電極層を形成するための開口部１１Ａを樹脂絶縁層１１Ｘに、例えばレーザ光照射によって形成する。なお、開口部１１Ａを形成する方法はレーザ光照射に限定されるものではなく、フォトリソグラフィやその他任意の方法を用いて形成することができる。また、樹脂絶縁層１１Ｘに対して開口部１１Ａを形成することにより、樹脂絶縁層１１Ｘは第１の配線基板の下側の第１の樹脂絶縁層１１を構成することになる。

次いで、図４に示すように、金属支持体３１に対して、例えばめっき処理を施すことにより、開口部１１Ａ内で第１の配線基板を構成する電極層１２を形成する。なお、電極層１２は、金属支持体３１をエッチング剤で除去する際に、その下面が当該エッチング剤に接触するものであるから、エッチング剤に対して耐性のある金属、例えば金などから構成する。但し、金は他の金属との接着性（結合性）に劣るため、通常は、接着性に優れた他の金属、例えばニッケル等との２層構造（Ｎｉ／Ａｕ）とすることができる。

次いで、図５に示すように、図４で得た積層体の上面にシード層１３をスパッタリング法や無電解メッキ法などの任意の方法で形成した後、第１の配線基板の下側の第１の配線層１５を形成するためのレジスト製版を行い（図６参照）、このようにして形成したレジストマスク１４を介するとともに、シード層１３を電極としてメッキ処理を行い、電極層１２上にレジストマスク１４のパターンを反映するようにしてメッキ層１５Ｘを形成する（図７参照）。その後、図８に示すように、レジストマスク１４及びその下方に位置するシード層１３を除去して、第１の配線基板の下側の第１の配線層１５を形成する。

次いで、図９に示すように、図２で説明したようにして、第１の配線層１５上に液状の樹脂絶縁材を塗布、あるいはフィルム状の樹脂絶縁材をラミネートすることによって、第１の配線基板の上側の第１の樹脂絶縁層１６を構成する樹脂絶縁層１６Ｘを形成する。なお、樹脂絶縁材、すなわち樹脂絶縁層１６Ｘは、第１の配線基板の狭ピッチ、多ピン構造を実現するために、繊維状フィラーを含まない、クロスレスの樹脂絶縁材、樹脂絶縁層１６Ｘとする。

次いで、図１０に示すように、第１の配線基板における第１の層間接続体（ビア）を形成するための開口部１６Ａを樹脂絶縁層１６Ｘに、例えばレーザ光照射によって形成する。なお、開口部１６Ａを形成する方法はレーザ光照射に限定されるものではなく、フォトリソグラフィやその他任意の方法を用いて形成することができる。また、樹脂絶縁層１６Ｘに対して開口部１６Ａを形成することにより、樹脂絶縁層１６Ｘは第１の配線基板の上側の第１の樹脂絶縁層１６を構成することになる。

次いで、図１１に示すように、開口部１６Ａ内にビアフィルメッキを行うことにより、第１の層間接続体（ビア）１７を形成し、その後、図５〜図８で説明したように、シード層の形成、レジストマスクの形成、メッキ処理、レジストマスク及びその下方に位置するシード層を除去して、第１の配線基板の上側の第１の配線層１８を形成する（図１２参照）。

以上のようにして、図１２に示すように、金属支持体３１上において、第１の樹脂絶縁層１１及び１６、第１の配線層１５及び１８、並びに下側の第１の配線層１５と電気的に接続された電極層１２が配設された第１の配線基板１０を得、この第１の配線基板１０と金属支持体３１とを含む部品内蔵配線基板製造用の中間配線層３０を得る。

なお、図１２に示すように、第１の配線基板１０においては、順次に、電極層１２、第１の樹脂絶縁層１１、第１の配線層（電極層）１２、第１の樹脂絶縁層１６及び第１の配線層１８が積層されており、第１の配線層１２及び１８は第１の層間接続体（ビア）１７によって電気的に接続されている。また、第１の配線層１２及び１８間には、第１の樹脂絶縁層１６が介在している。

次いで、図１３に示すように、第１の配線基板１０の上側の第１の配線層１８上に電子部品４１を実装する。電子部品４１は、ＩＣなどの能動素子の他、抵抗、コンデンサ、インダクタなどの受動素子等から構成することができる。なお、電子部品４１の実装は、はんだなどを用いた実装の他、フリップチップ接合などの技術を用いることもできる。

次いで、図１４に示すように、第１の配線基板１０上に積層する第２の配線基板を作製するための複数のプリプレグ積層体２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚを準備する。

プリプレグ積層体２０Ｘは、順次に積層された、第２の配線基板の最下方に位置する第２の樹脂絶縁層２１となるプレプレグ２１Ｘと、第２の配線基板の最下方に位置する第２の配線層２２と、第２の配線基板の中間に位置する第２の樹脂絶縁層２３と、第２の配線基板の中間に位置する第２の配線層２４とを有している。また、プリプレグ２１Ｘを貫通してその頂部が露出してなる第２の層間接続体２７と、第２の樹脂絶縁層２３を貫通し、第２の配線層２２及び２４間を電気的に接続する第２の層間接続体２８とを有している。

プリプレグ積層体２０Ｙは、順次に積層された、第２の配線基板の最下方に位置する第２の樹脂絶縁層２１となるプレプレグ２１Ｘと、第２の配線基板の最下方に位置する第２の配線層２２と、第２の配線基板の中間に位置する第２の樹脂絶縁層２３と、第２の配線基板の中間に位置する第２の配線層２４とを有している。また、第２の樹脂絶縁層２３を貫通し、第２の配線層２２及び２４間を電気的に接続する第２の層間接続体２８を有している。

プリプレグ積層体２０Ｚは上側に位置する第３の樹脂絶縁層２５となるプリプレグ２５Ｘと、このプリプレグ２５Ｘ上に積層された第２の配線基板の上側に位置する第２の配線層２６を構成する金属箔２６Ｘとを有している。また、プリプレグ２５Ｘを貫通してその頂部が露出してなる第２の層間接続体２９を有している。

その後、図１３で得た中間配線層３０に対して、複数のプリプレグ積層体２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚを加熱下、押圧することにより（ビースクエアイット（Ｂ^２ｉｔ））、プリプレグ２１Ｘ及び２５Ｘは流動化して電子部品４１の周囲を埋設して、図１５に示すように、第１の配線基板１０（中間配線層３０）上において、第２の樹脂絶縁層２１、２３及び２５、並びに第２の配線層２２、２４及び２６が配設された第２の配線基板２０を得、その後、金属支持体３１をエッチング除去することにより、目的とする部品内蔵配線基板を得る。

なお、図１４に示すように、第２の配線基板２０においては、順次に、第２の樹脂絶縁層２１、第２の配線層２２、第２の樹脂絶縁層２３、第２の配線層２４、第２の樹脂絶縁層２５及び第２の配線層２６が積層されている。また、第１の配線基板１０の第１の配線層１８及び第２の配線層２２間が第２の層間接続体（ビア）２７で電気的に接続されており、第２の配線層２２及び２４間が第２の層間接続体（ビア）２８で電気的に接続されており、第２の配線層２４及び２６間が第２の層間接続体（ビア）２９で電気的に接続されている。

また、第２の配線基板２０における第２の樹脂絶縁層２１は、第１の配線基板１０に対する接着層として機能し、第１の配線基板１０上において第２の配線基板２０が安定的に積層されることになる。

以上説明したように、本実施形態では、最初に金属支持体３１を準備し、この金属支持体３１上に繊維状フィラーを含まない、いわゆるクロスレスの第１の樹脂絶縁層１１及び１６と、第１の樹脂絶縁層１６で離隔してなる第１の配線層１５及び１８からなる第１の配線基板１０（部品内蔵配線基板製造用の中間配線層３０）を形成し、この第１の配線基板１０上に電子部品４１を実装するようにしている。そして、電子部品４１を、ビースクエアイット（Ｂ^２ｉｔ）の方法により、繊維状フィラーを含む第２の絶縁樹脂層２１，２３で埋設し、第２の樹脂絶縁層２３，２５で離隔した第２の配線層２２，２４，２６を有する第２の配線基板２０を形成するようにしている。

このように、本実施形態によれば、最終的な部品内蔵配線基板の一部を構成する第１の配線基板１０を金属支持板３１上に固定した上で電子部品４１を実装しているので、電子部品４１の熱膨張係数と第１の樹脂絶縁層１１，１６の熱膨張係数とが比較的大きく異なる場合においても、第１の配線基板１０に反りが生じにくくなる。また、第２の配線基板２０は第１の配線基板１０上に積層されるため、第１の配線基板１０の反りの低減に合せて、第２の配線基板２０の反りの低減も抑制される。結果として、最終的に得る部品内蔵配線基板の反りを十分に低減することができ、その製造歩留りを向上させることができる。

また、本実施形態によれば、第１の配線基板１０を構成する第１の樹脂絶縁層１１，１６をクロスレスとしているので、例えば第１の配線基板１０における第１の配線層１５，１８間を電気的に接続する第１の層間接続体１７のピッチを、第２の配線基板２０における第２の配線層２２，２４，２６間を電気的に接続する第２の層間接続体２８，２９のピッチよりも狭小化することができる。したがって、第１の配線基板１０においては、狭ピッチ、多ピンの要請を満足することができる。

（第２の実施形態）
図１６は、本実施形態の部品実装配線基板の断面構成図である。なお、図１６に示す部品内蔵配線基板は、上記第１の実施形態における図１〜図１５に記載した製造方法に従って製造したものである。

図１６に示すように、本実施形態の部品内蔵配線基板１は、第１の配線基板１０上に第２の配線基板２０が積層されている。

第１の配線基板１０においては、順次に、電極層１２、第１の樹脂絶縁層１１、第１の配線層（電極層）１２、第１の樹脂絶縁層１６及び第１の配線層１８が積層されており、第１の配線層１２及び１８は第１の層間接続体（ビア）１７によって電気的に接続されている。また、第１の配線層１２及び１８間には、第１の樹脂絶縁層１６が介在している。第１の樹脂絶縁層１１，１６は繊維状フィラーを含まない、いわゆるクロスレスの樹脂絶縁材から構成されている。

第２の配線基板２０においては、順次に、第２の樹脂絶縁層２１、第２の配線層２２、第２の樹脂絶縁層２３、第２の配線層２４、第２の樹脂絶縁層２５及び第２の配線層２６が積層されている。また、第１の配線基板１０の第１の配線層１８及び第２の配線層２２間が第２の層間接続体（ビア）２７で電気的に接続されており、第２の配線層２２及び２４間が第２の層間接続体（ビア）２８で電気的に接続されており、第２の配線層２４及び２６間が第２の層間接続体（ビア）２９で電気的に接続されている。

また、第２の配線基板２０における第２の配線層２１は、第１の配線基板１０に対する接着層として機能し、第１の配線基板１０上において第２の配線基板２０が安定的に積層されることになる。

さらに、第２の樹脂絶縁層２１，２３，２５は繊維状フィラーを含む樹脂絶縁材から構成されている。したがって、図１６に示すように、第１の配線基板１０における第１の配線層１５，１８間を電気的に接続する第１の層間接続体１７のピッチを、第２の配線基板２０における第２の配線層２２，２４，２６間を電気的に接続する第２の層間接続体２８，２９のピッチよりも狭小化することができる。したがって、第１の配線基板１０においては、狭ピッチ、多ピンの要請を満足することができる。

以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、第１の配線基板１０における第１の樹脂絶縁層の数及び第１の配線層の数をそれぞれ２層としているが、必要に応じて任意の数とすることができる。同様に、第２の配線基板２０における第２の樹脂絶縁層の数及び第２の配線層の数をそれぞれ２層としているが、必要に応じて任意の数とすることができる。

１ 部品内蔵配線基板
１０ 第１の配線基板
１１，１６ 第１の樹脂絶縁層
１２ 電極層
１５，１８ 第１の配線層
１７ 第１の層間接続体（ビア）
２０ 第２の配線基板
２１，２３，２５ 第２の樹脂絶縁層
２２，２４，２６ 第２の配線層
２７，２８，２９ 第２の層間接続体（ビア）
３１ 金属支持板
４１ 電子部品

Claims (5)

1. 繊維状フィラーを含まない第１の樹脂絶縁層で離隔された複数の第１の配線層を有する第１の配線基板と、
   繊維状フィラーを含む第２の樹脂絶縁層で離隔された複数の第２の配線層を有するとともに、前記第２の樹脂絶縁層中に埋設された電子部品を有し、前記第１の配線基板上に積層された第２の配線基板と、
   を具えることを特徴とする、部品内蔵配線基板。
2. 前記第１の配線基板における前記複数の第１の配線層は複数の第１の層間接続体で電気的に接続されており、前記第２の配線基板における前記複数の第２の配線層は複数の第２の層間接続体で電気的に接続されており、前記第１の層間接続体のピッチが前記第２の層間接続体のピッチよりも狭小化されていることを特徴とする、請求項１に記載の部品内蔵配線基板。
3. 金属支持体上に、繊維状フィラーを含まない第１の樹脂絶縁層で離隔された複数の第１の配線層を形成して、第１の配線基板を形成する工程と、
   前記第１の配線基板上に電子部品を実装する工程と、
   前記電子部品を繊維状フィラーを含む第２の樹脂絶縁層で埋設するとともに、当該第２の樹脂絶縁層で離隔された複数の第２の配線層を有する第２の配線基板を形成する工程と、
   前記金属支持体をエッチング除去する工程と、
   を具えることを特徴とする、部品内蔵配線基板の製造方法。
4. 前記第１の配線基板における前記複数の第１の配線層を複数の第１の層間接続体で電気的に接続する工程と、
   前記第２の配線基板における前記複数の第２の配線層は複数の第２の層間接続体で電気的に接続する工程とを具え、
   前記第１の層間接続体のピッチを前記第２の層間接続体のピッチよりも狭小化することを特徴とする、請求項３に記載の部品内蔵配線基板の製造方法。
5. 金属支持体と、
   前記金属支持体上に形成された、繊維状フィラーを含まない第１の樹脂絶縁層で離隔された複数の第１の配線層を有する第１の配線基板と、
   を具えることを特徴とする、部品内蔵配線基板製造用の中間配線層。

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