JP4019717B2

JP4019717B2 - 部品内蔵多層配線モジュール基板及びその製造方法

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Publication number: JP4019717B2
Application number: JP2002007131A
Authority: JP
Inventors: 達広岡野
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2022-01-16
Also published as: JP2003209362A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体パッケージ用多層配線回路基板に関し、特に配線層間に部品を埋め込んで形成した部品内蔵多層配線モジュール基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の配線回路基板は、配線基板の表面に部品を実装した表面実装が行われており、抵抗素子やコンデンサは配線基板の配線層の所望の部分にハンダ、導電接着剤などの接合部材を用いて表面実装が行われている。
【０００３】
従来の配線基板では、基板表面に抵抗素子やコンデンサなどが隙間なく実装されており、そのため配線基板の配線密度は高密度化されるとともに複雑化が進んでいる。こような状況では、特に高密度多層配線基板では配線基板の表面実装だけでは限界があり、更なる部品実装密度の向上が求められている。
また、多層配線基板の配線密度が向上するにつれて多層配線基板の検査が困難となりさらに収率も低下する傾向にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記要望に鑑み考案されたもので、高密度多層配線基板の部品実装密度を向上させた部品内蔵多層配線モジュール基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に於いて上記問題を解決するために、まず請求項１においては、絶縁基材の両面に配線層及び絶縁層が所定層数形成された多層配線基板の基板内部に部品が内蔵された部品内蔵多層配線モジュール基板であって、前記部品は抵抗素子、コンデンサ、インダクタからなり、前記多層配線基板に形成された貫通孔もしくは開口部に埋め込まれ、前記部品の両端の電極はかしめられ、かつ前記部品の両端の電極が前記配線層に電気的に接続されており、前記部品の両端の電極に金皮膜が形成されていることを特徴とする部品内蔵多層配線モジュール基板としたものである。
【０００７】
さらにまた、請求項２においては、以下の工程を備えていることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵多層配線モジュール基板の製造方法としたものである。
（ａ）絶縁基材の両面に導体層を形成する工程。
（ｂ）前記絶縁基材及び導体層の所定位置に貫通孔を形成する工程。
（ｃ）前記貫通孔に両端の電極に金皮膜が形成された部品を埋め込み、かしめる工程。
（ｄ）前記導体層をパターニング加工し、配線層を形成する工程。
（ｅ）前記絶縁基材及び前記配線層の両面に絶縁層を形成する工程。
（ｆ）前記絶縁層の所定位置に開口部を形成する工程。
（ｇ）前記絶縁層上前記開口部内壁に薄膜導体層を形成する工程。
（ｈ）両端の電極に金皮膜が形成された前記部品の一方の電極を下にして、前記薄膜導体層が形成された前記開口部に埋め込む工程。
（ｉ）前記薄膜導体層及び前記部品の両端の電極上に電解めっきにて所定厚の第２導体層を形成し、前記部品の他方の電極と前記導体層を電気的に接続する工程。
（ｊ）前記第２導体層をパターニング加工し、第２配線層を形成する工程。
（ｋ）工程（ｅ）〜工程（ｊ）の工程を必要回数繰り返して、所定層数の部品内蔵多層配線モジュール基板を作製する工程。
【０００８】
本発明の部品内蔵多層配線モジュール基板は、部品を多層配線基板内部に内蔵することで多層配線基板表面の実装部品点数を減少させ、且つ部品の実装密度を向上させたもので、部品内蔵多層配線モジュール基板の製造方法は、ビルドアップ多層配線基板の製造法がそのまま適用できるのが特徴である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態につき説明する。
図１に、本発明の部品内蔵多層配線モジュール基板の一実施例を示す模式構成部分断面図を、図２（ａ）〜（ｆ）及び図３（ｇ）〜（ｊ）に、本発明の部品内蔵多層配線モジュール基板の製造方法の一例を工程順に示す模式構成部分断面図をそれぞれ示す。
本発明の部品内蔵多層配線モジュール基板１００は図１に示すように、多層配線基板内の絶縁基材１１及び配線層間の絶縁層５１に部品４０を埋め込んで多層配線モジュール基板を形成したもので、このように部品を立体的に配置することにより、従来の表面実装に比べて部品の実装密度を向上させたものである。
【００１０】
内蔵できる部品（受動素子）は、抵抗素子、コンデンサ、インダクタであり、例えばセラミック製の部品の両端に金属製の電極を付設したもので、この両端の電極に工夫がしてある。後記する両面に導体層が形成された絶縁基材の貫通孔に部品を挿入し、かしめで部品を固定する場合には部品が確実に固定され、電気的導通も確実にとれるようになっている。例えば、電極の材質を銅にすることで、部品挿入後かしめて固定する時に潰れやすい構造にするとか、配線層との電気的導通をとるのに電解銅めっき等でで容易にできること等である。また、接続信頼性を確保するため、部品両端の電極表面に金皮膜が形成されており、銅と接触して金が拡散することにより、時間の経過とともに接続信頼性が向上するようになっている。
【００１１】
以下、本発明の部品内蔵多層配線モジュール基板の製造方法について説明する。
まず、絶縁基材１１の両面に銅箔を積層して導体層２１を形成した両面銅貼り積層板を準備する（図２（ａ）参照）。
次に、両面銅貼り積層板の所定位置に打ち抜きによって貫通孔３１を形成する（図２（ｂ）参照）。
【００１２】
次に、貫通孔３１に貫通孔径と同じ外径である両端の電極４１に金皮膜が形成された部品（抵抗素子４０Ｒ、コンデンサ４０Ｃ、インダクタ４０Ｌのいずれか）４０を挿入する。挿入後に電極４１をかしめて、電極４１をつぶすことで部品４０が貫通孔３１から抜けないように加工される。さらに、部品４０両端の電極４１と導体層２１上に電解銅めっきによって数μｍの薄膜導体層（特に図示せず）を形成し、部品４０両端の電極４１と導体層２１との電気的接合を確実に行う（図２（ｃ）参照）。
ここで、部品４０の抵抗素子４０Ｒ、コンデンサ４０Ｃ及びインダクタ４０Ｌの一例を図４（ａ、ｂ及びｃ）に示す。抵抗素子４０Ｒはセラミック外装管４２の内部に抵抗体４３が充填されており、両端に電極４１が形成されたものである（図４（ａ）参照）。コンデンサ４０Ｃはセラミック外装管４２の内部に誘電体４４が充填されており、両端に電極４１が形成されたものである（図４（ｂ）参照）。インダクタ４０Ｌはセラミック外装管４２の内部に誘電体４５に巻かれたコイル４６が設置され、両端に電極４１が形成されたものである（図４（ｃ）参照）。さらに、電極４１の表面には金皮膜（特に表示せず）が形成されている。
【００１３】
次に、導体層２１をパターニング処理して、部品４０と電気的に接続された第１配線層２１ａ及び第１配線層２１ｂを形成する（図２（ｄ）参照）。
【００１４】
次に、絶縁接着フィルを両面に貼り合わせ所定厚の絶縁層５１を形成する（図２（ｅ）参照）。ここで、絶縁層５１の厚さは絶縁層に取り付ける部品の高さによって決定する。
次に、絶縁層５１の所定位置にレーザー加工等により部品４０の外径と同じ径の開口部５２を形成する（図２（ｆ）参照）。
【００１５】
次に、無電解銅めっきにより絶縁層５１上及び開口部５２の内壁に所定厚の薄膜導体層６１を形成する（図３（ｇ）参照）。
ここで、薄膜導体層６１は部品を取り付ける際の部品の電極と電気的接続を図るためと、薄膜導体層６１をカソード電極にして導体層を形成するための電極として利用するものである。
【００１６】
次に、薄膜導体層６１が形成された開口部５２に両端に電極４１が形成された部品（抵抗素子４０Ｒ、コンデンサ４０Ｃ、インダクタ４０Ｌのいずれか）４０の一方の電極４１に導電接着剤等を塗布し、導電接着剤塗布面の電極４１を下にして挿入し、加熱して配線層導電接着剤を硬化させる（図３（ｈ）参照）。
ここで、部品４０の一方の電極４１と第１配線層２１ａ及び第１配線層２１ｂとの電気的接続が確実に行われる。
次に、薄膜導体層６１をカソード電極にして電解銅めっきを行い、薄膜導体層６１上に導体層６２を形成する（図３（ｉ）参照）。
ここで、部品４０の他方の電極４１と導体層６２との電気的接続が確実に行われる。
【００１７】
次に、薄膜導体層６１及び導体層６２をパターニング処理して第２配線層６２ａ及び第２配線層６２ｂを形成し、部品４０が内蔵された４層の部品内蔵多層配線モジュール基板１００を得る（図３（ｊ）参照）。
さらに必要であれば、上記絶縁層形成、開口部形成、部品取り付け、配線層形成工程を繰り返すことにより、所望の層数の部品内蔵多層配線モジュール基板を得ることができる。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
＜実施例１＞
まず、５０μｍ厚のポリイミドフィルムからなる絶縁基材１１の両面に１２μｍ厚の銅箔を貼り合わせて導体層２１を形成した（図２（ａ）参照）。
次に、１００μｍφの凸部を有する金型を用いてプレス穴明け加工を行い、絶縁基材１１及び導体層２１に抵抗素子４０Ｒの外径と同じ径の貫通孔３１を形成した（図２（ｂ）参照）。
次に、図４（ａ）に示す両端の電極４１に金皮膜が形成された抵抗素子４０Ｒを貫通孔３１に挿入し、両端の電極４１をかしめた（図２（ｃ）参照）。
【００１９】
次に、抵抗素子４０Ｒ両端の電極４１と導体層２１上に電解銅めっきによって２μｍ厚の薄膜導体層（特に図示せず）を形成し、薄膜導体層及び導体層２１をパターニング処理して、抵抗素子４０Ｒの電極４１と電気的に接続された第１配線層２１ａ及び第２配線層２１ｂを形成した（図２（ｄ）参照）。
【００２０】
次に、５０μｍ厚のポリイミドフィルムを貼り合わせて、絶縁層５１を形成した（図２（ｅ）参照）。
次に、絶縁層５１の所定位置にレーザー加工によりコンデンサ４０Ｃの外径と同じ径の開口部５２を形成した（図２（ｆ）参照）。
【００２１】
次に、無電解銅めっきにより絶縁層５１上及び開口部５２の内壁に２μｍ厚の薄膜導体層６１を形成した（図３（ｇ）参照）。
次に、薄膜導体層６１が形成された開口部５２に図４（ｂ）に示す両端の電極に金皮膜が形成されたコンデンサ４０Ｃの一方の電極４１に導電接着剤等を塗布し、導電接着剤塗布面の電極４１を下にして挿入し、加熱して配線層導電接着剤を硬化させた（図３（ｈ）参照）。
【００２２】
次に、薄膜導体層６１をカソード電極にして電解銅めっきを行い、薄膜導体層６１上に導体層６２を形成した（図３（ｉ）参照）。
次に、薄膜導体層６１及び導体層６２をパターニング処理して第２配線層６２ａ及び第２配線層６２ｂを形成し、抵抗素子４０Ｒ及びコンデンサ４０Ｃが内蔵された４層の部品内蔵多層配線モジュール基板１００を得た（図３（ｊ）参照）。
【００２３】
＜実施例２＞
まず、５０μｍ厚のポリイミドフィルムからなる絶縁基材１１の両面に１２μｍ厚の銅箔を貼り合わせて導体層２１を形成した（図２（ａ）参照）。
次に、１００μｍφの凸部を有する金型を用いてプレス穴明け加工を行い、絶縁基材１１及び導体層２１にコンデンサ４０Ｃの外径と同じ径の貫通孔３１を形成した（図２（ｂ）参照）。
次に、図４（ｂ）に示す両端の電極４１に金皮膜が形成されたコンデンサ４０Ｃを貫通孔３１に挿入し、両端の電極４１をかしめた（図２（ｃ）参照）。
【００２４】
次に、コンデンサ４０Ｃ両端の電極４１と導体層２１上に電解銅めっきによって２μｍ厚の薄膜導体層（特に図示せず）を形成し、薄膜導体層及び導体層２１をパターニング処理して、コンデンサ４０Ｃの電極４１と電気的に接続された第１配線層２１ａ及び第１配線層２１ｂを形成した（図２（ｄ）参照）。
【００２５】
次に、５０μｍ厚のポリイミドフィルムを貼り合わせて、絶縁層５１を形成した（図２（ｅ）参照）。
次に、絶縁層５１の所定位置にレーザー加工によりインダクタ４０Ｌの外径と同じ径の開口部５２を形成した（図２（ｆ）参照）。
【００２６】
次に、無電解銅めっきにより絶縁層５１上及び開口部５２の内壁に２μｍ厚の薄膜導体層６１を形成した（図３（ｇ）参照）。
次に、薄膜導体層６１が形成された開口部５２に図４（ｃ）に示す両端の電極に金皮膜が形成されたインダクタ４０Ｌの一方の電極４１に導電接着剤等を塗布し、導電接着剤塗布面の電極４１を下にして挿入し、加熱して配線層導電接着剤を硬化させた（図３（ｈ）参照）。
【００２７】
次に、薄膜導体層６１をカソード電極にして電解銅めっきを行い、導体層６２を形成した（図３（ｉ）参照）。
次に、薄膜導体層６１及び導体層６２をパターニング処理して第２配線層６２ａ及び第２配線層６２ｂを形成し、コンデンサ４０Ｃ及びインダクタ４０Ｌが内蔵された４層の部品内蔵多層配線モジュール基板１００を得た（図３（ｊ）参照）。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の部品内蔵多層配線モジュール基板を用いることで、今まで基板表面にに実装されていた抵抗素子、コンデンサ及びインダクタを立体的に配置することができ、部品実装密度を向上することができる。
また、配線層のレイアウトにも余裕ができ、配線基板の配線幅が広くとれることで信号の減衰が減少し、配線基板の収率を向上できる。
さらに、部品の両端の電極表面に金めっき皮膜を形成することにより、銅からなる配線層との拡散性を利用して、電極と配線層の電気的導通を確かなものとすることができる。
また、絶縁基材と導体層が形成された貫通孔に部品を固定する際かしめを行うので、部品の固定と電気的導通が確実にできるので、製造歩留まりが向上する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の部品内蔵多層配線モジュール基板の一実施例を示す模式構成部分断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）に、本発明の部品内蔵多層配線モジュール基板の製造方法の一例の一部を示す模式構成部分断面図である。
【図３】（ｇ）〜（ｊ）に、本発明の部品内蔵多層配線モジュール基板の製造方法の一例の一部を示す模式構成部分断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の部品内蔵多層配線モジュール基板に使用する部品（抵抗素子、コンデンサ及びインダクタ）の一例を示す模式構成断面図である。
【符号の説明】
１１……絶縁基材
２１……導体層
２１ａ、２１ｂ……第１配線層
３１……貫通孔
４０……部品
４０Ｒ……抵抗素子
４０Ｃ……コンデンサ
４０Ｌ……インダクタ
４１……電極
４２……セラミック外装管
４３……抵抗体
４４、４５……誘電体
４６……コイル
５１……絶縁層
５２……開口部
６１……薄膜導体層
６２……導体層
６２ａ、６２ｂ……第２配線層
１００……部品内蔵多層配線モジュール基板

Claims

絶縁基材の両面に配線層及び絶縁層が所定層数形成された多層配線基板の基板内部に部品が内蔵された部品内蔵多層配線モジュール基板であって、前記部品は抵抗素子、コンデンサ、インダクタからなり、前記多層配線基板に形成された貫通孔もしくは開口部に埋め込まれ、前記部品の両端の電極はかしめられ、かつ前記部品の両端の電極が前記配線層に電気的に接続されており、前記部品の両端の電極に金皮膜が形成されていることを特徴とする部品内蔵多層配線モジュール基板。
以下の工程を備えていることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵多層配線モジュール基板の製造方法。
（ａ）絶縁基材の両面に導体層を形成する工程。
（ｂ）前記絶縁基材及び導体層の所定位置に貫通孔を形成する工程。
（ｃ）前記貫通孔に両端の電極に金皮膜が形成された部品を埋め込み、かしめる工程。
（ｄ）前記導体層をパターニング加工し、配線層を形成する工程。
（ｅ）前記絶縁基材及び前記配線層の両面に絶縁層を形成する工程。
（ｆ）前記絶縁層の所定位置に開口部を形成する工程。
（ｇ）前記絶縁層上前記開口部内壁に薄膜導体層を形成する工程。
（ｈ）両端の電極に金皮膜が形成された前記部品の一方の電極を下にして、前記薄膜導体層が形成された前記開口部に埋め込む工程。
（ｉ）前記薄膜導体層及び前記部品の両端の電極上に電解めっきにて所定厚の第２導体層を形成し、前記部品の他方の電極と前記導体層を電気的に接続する工程。
（ｊ）前記第２導体層をパターニング加工し、第２配線層を形成する工程。
（ｋ）工程（ｅ）〜工程（ｊ）の工程を必要回数繰り返して、所定層数の部品内蔵多層配線モジュール基板を作製する工程。