JP4407527B2 - 部品内蔵モジュールの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、メモリーやＬＳＩなどの電子部品を電気的に絶縁性を有する樹脂基板に埋設して薄型化し、また基板表面に配線を形成して高密度化、超小型化できる部品内蔵モジュールと部品内蔵配線基板とその製造方法およびそれらを用いた電子装置に関する。
近年、電子機器の高性能化、小型化の要求にともない、多数の半導体チップなどの電子部品を実装したパッケージや配線基板の高密度化、高機能化が急速に進展している。そのため、これらを実装するための配線基板もまた小型高密度なものが望まれている。
これらの要求に対し、樹脂材料を絶縁基板とする配線基板技術の分野では従来のガラス繊維とエポキシ樹脂とからなる多層配線基板の配線を導電ビア接続したものに代えてインナー導電ビア接続によって多層配線基板の内層配線接続を可能とした高密度多層配線基板（例えば、特許文献１参照）など、配線基板全体を薄型化する提案がなされてきている。
しかしながら、最近の情報通信産業におけるモバイルパーソナルコンピュータや携帯電話に代表される情報端末などの目覚ましい発展に対応するためにはさらなる小型、薄型化が要望されている。すなわち、カードサイズの無線機器、高機能化された携帯電話、各種メモリーカードなどにおいて実装可能な薄型化された半導体パッケージや電子部品を内蔵した配線基板の出現が強く望まれている。
上記の要望に対して、配線回路基板の内層に半導体チップやチップ抵抗、チップコンデンサなどの電子部品を実装して実装密度を向上させる試みがなされているが、いずれもエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を主体とする絶縁基板を用いるものである（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。
これらに開示された技術は、薄型化された部品内蔵モジュールや回路基板などの機械的強度を向上させ、また接続信頼性に優れた高密度実装を可能としている点で優れているが、製造工程が多く、複雑であるため製造のコストアップを招くという課題がある。
一方、半導体チップなどの電子部品はできるだけ薄い方が望ましいが、その厚さが１００μｍ以下になると機械的強度が弱く、フリップチップ実装のように荷重が加わる工程では半導体チップが機械的に破壊される恐れがある。
すなわち、薄型化を追求するための半導体チップ自体の薄型化と、それを内蔵する部品内蔵モジュールまたは回路基板の機械的強度の維持は相矛盾する関係となっている。そこで、これを解決するために回路基板全体の機械的強度を向上するため、繊維やファイバーなどで強化された熱硬化性樹脂の技術開発や製造方法が提案されている。しかし、現時点では、その工程は複雑であり、製造のコストアップを招く要因となっている。
これらの課題を解決するために、従来一般的に絶縁基板として使用されてきた熱硬化性樹脂に代えて熱可塑性樹脂基板に電子部品を直接熱圧入することにより埋設して部品内蔵モジュールを形成する技術の開発が最近試みられている。
特開平６−２６８３４５号公報 特開平１１−２２０２６２号公報 特開２００１−３３２６５４号公報
しかしながら、絶縁基板として熱可塑性樹脂を用いて熱圧着により半導体チップなどの電子部品を埋設する場合、絶縁基板の一方の面には突起状電極が露出するが、他方の面には電子部品の裏面が直接露出する。そのため、電子部品を絶縁基板の厚み中央に配置することができず、電子部品と絶縁基板との熱膨張率差により部品内蔵モジュールに大きな反りが発生する。また、電子部品の突起状電極の高さの不均一や埋設時に用いられるゴム弾性を有するシートによる加圧の不均一により、電子部品が絶縁基板内に、例えば厚み方向に傾いた状態で埋設される場合がある。それにより、部品内蔵モジュールにさらに大きな反りが発生する。
そこで、図１８に示すように、電子部品２０２の裏面が露出する場合の信頼性などの低下の防止や埋設位置による反りの軽減のために、電子部品２０２を埋設する絶縁基板と同じ材料でラミネートすることが一般に行われる。しかし、ラミネート構成の場合でも、ラミネート材が絶縁基板と同じ熱可塑性樹脂であるため一体化する場合に絶縁基板の再溶融により、一体化した絶縁基板２０１内で電子部品の位置を規定することが困難である。そのため、生産性よく反りの発生しない部品内蔵モジュールや部品内蔵配線基板を作製することができないという課題がある。さらに、反りが発生した状態で、別の回路基板に実装したり、電子装置に組み込む場合には、反りの矯正にともなう半導体チップなどの電子部品２０２の損傷や半導体チップ端点を起点とした絶縁基板２０１自体の亀裂破損、電子部品２０２と絶縁基板２０１の剥離、電極２０３と端子２０４間の接続不良が発生する。また、突起状電極を備えない電子部品を絶縁基板内に埋設する場合には、突起状電極で位置規制できないため、さらに、絶縁基板内の電子部品の位置を規定することが困難となる。
本発明は、上記の課題を解決するものであり、製造時や周囲の温度変化による反りの防止や基板形成（多層化）工程および電子部品の実装工程において発生する機械的応力による電子部品の破損または接続不良を防止することを目的とする。
また、本発明の部品内蔵モジュールの製造方法は、一方の面に突起状電極を有する電子部品を、突起状電極の端面が露出するように第１の樹脂基板に圧入する工程と、第１の樹脂基板の上に電子部品を収納する開口部を有する第２の樹脂基板と、第２の樹脂基板の上に第３の樹脂基板とをそれぞれ載置する工程と、第１の樹脂基板と第２の樹脂基板と第３の樹脂基板を熱融着により一体化する工程とを備える。
また、本発明の部品内蔵モジュールの製造方法は、少なくとも一方の面に接続電極を有する電子部品を第１の樹脂基板に載置する工程と、第１の樹脂基板の上に電子部品を収納する開口部を有する第２の樹脂基板と、第２の樹脂基板の上に第３の樹脂基板とをそれぞれ載置する工程と、第１の樹脂基板と第２の樹脂基板と第３の樹脂基板を熱融着により一体化する工程と、第１の樹脂基板または第３の樹脂基板に接続電極と接続される接続ビア形成する工程とを備える。
これらの方法により、従来の熱硬化性樹脂を用いた部品内蔵モジュールの製造方法に比較して簡便化、低コスト化することができる。
また、第１の樹脂基板、第３の樹脂基板の面積よりも小さい面積を有する電子部品を収納する開口部を有する第２の樹脂基板を用い、第１の樹脂基板と第２の樹脂基板と第３の樹脂基板を熱融着により一体化する工程において、第２の樹脂基板の周囲に第１の樹脂基板と第３の樹脂基板との融着層を形成してもよい。
この方法により、第１の樹脂基板と第３の樹脂基板とを熱融着させたときにより強固な接合強度を得ることができる。
さらに、開口部を有する第２の樹脂基板に複数の貫通孔を設け、第１の樹脂基板と第２の樹脂基板と第３の樹脂基板を熱融着により一体化する工程において、貫通孔に第１の樹脂基板または第３の樹脂基板を充填してもよい。
さらに、第２の樹脂基板の貫通孔内に、第１の樹脂基板または第３の樹脂基板と同じ樹脂が予め充填されていてもよい。
この方法により、熱融着工程においてより確実な接合性を得ることが可能となる。
また、電子部品と第２の樹脂基板の開口部との間に隙間を設けてもよい。
この方法により、製造工程において電子部品の収納を容易に、かつ正確に行うことができる。
また、本発明の部品内蔵配線基板の製造方法は、上記部品内蔵モジュールの製造方法に、さらに第１の樹脂基板の一方の面に露出する電子部品の突起状電極の端面と電気的に接続する端子および配線パターンを形成する工程を備える。
また、本発明の部品内蔵配線基板の製造方法は、上記部品内蔵モジュールの製造方法に、さらに電子部品の接続電極と接続される接続ビアと電気的に接続する端子および配線パターンを形成する工程を備える。
さらに、第１の樹脂基板と、第２の樹脂基板と、第３の樹脂基板とを貫通する導電ビアを形成する工程を備えてもよい。
さらに、部品内蔵配線基板を複数枚積層し、導電ビアを介して端子および配線パターンを３次元的に接続する工程を備えてもよい。
これらの方法により、部品内蔵モジュールに対して回路基板としての機能を付加することができ、さらにこの部品内蔵配線基板を複数枚積層して導電ビアを介して電子部品や配線パターンを３次元的に接続することにより、配線基板の薄型化、高密度実装化を達成することが可能となる。
本発明の部品内蔵モジュールの製造方法により、従来の熱硬化性樹脂を用いた部品内蔵モジュールの製造方法に比較して簡便化、低コスト化することができる。また、本発明の部品内蔵配線基板の製造方法により、部品内蔵モジュールに対して回路基板としての機能を付加することができ、さらにこの部品内蔵配線基板を複数枚積層して導電ビアを介して電子部品や配線パターンを３次元的に接続することにより、配線基板の薄型化、高密度実装化を達成することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１における部品内蔵モジュールの要部断面図であり、図１（ｂ）は、本発明の実施の形態１における部品内蔵配線基板の要部断面図である。
図１（ａ）に示すように、部品内蔵モジュール２０は、例えば半導体チップなどの電子部品１がその突起状電極（以下、「バンプ」と記す）２の端面３が露出するように、例えば比較的弾性率の低い（引張弾性率：例えば、１〜２ＧＰａ（２５℃））ポリエステル系フィルムであるＰＥＴＧ（軟化開始温度：１２０℃）のような非晶質系熱可塑性樹脂からなる第１の樹脂基板４に約１４０℃程度の低温度で熱圧着することにより、埋設されている。
そして、電子部品１は、例えばガラス繊維またはポリアミド繊維などを強化材とするエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂または第１の樹脂基板４や第３の樹脂基板７とは異なる高い弾性率を有する熱可塑性樹脂からなる第２の樹脂基板５に設けられた開口部６に収納されている。さらに、その上面は、第１の樹脂基板４とほぼ同じ厚さで同等の弾性率を備える、例えばポリエステル系フィルムであるＰＥＴＧなどの熱可塑性樹脂からなる第３の樹脂基板７によって被覆されている。
つまり、電子部品１を高い弾性率を備えた熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂よりなる第２の樹脂基板５によって収納保持し、その上下両面を第２の樹脂基板５の弾性率よりも低い弾性率を有する第１の樹脂基板４および第３の樹脂基板７によって比較的低温度で熱融着により一体化した構成を有するものである。なお、熱可塑性樹脂の弾性率は、一般的に温度上昇とともに変化する。そのため、第１の樹脂基板４および第３の樹脂基板７の融着温度以下において、常に第２の樹脂基板５の弾性率が、第１の樹脂基板４および第３の樹脂基板７の弾性率を上回ることが望ましい。
この構成により、電子部品１を第１の樹脂基板４、第２の樹脂基板５と第３の樹脂基板７からなる樹脂基板の厚み方向の中央に精度よく配置できるため、熱膨張率の差などによる部品内蔵モジュール２０の反りを防止できる。また、第１の樹脂基板４と第３の樹脂基板７の厚みや材料が異なっても、第２の樹脂基板５の弾性率が大きいために、第１の樹脂基板４と第３の樹脂基板７の厚みや材料の差に起因する部品内蔵モジュール２０の反りを大幅の抑制することができる。
また、図１（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態１における部品内蔵配線基板２１は、図１（ａ）に示す部品内蔵モジュール２０のバンプ２の端面３に接続する端子または配線パターン１０を形成するものである。
この構成により、回路基板としての機能を付加し、別の基板との接続を容易にできる。
以下、本発明の実施の形態１における部品内蔵モジュール２０および部品内蔵配線基板２１の製造方法について、図２を用いて説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、バンプ２を備えた半導体チップなどの電子部品１（例えば、６ｍｍ□、厚み１００μｍ）を、例えばポリエステル系樹脂（例えば、５０ｍｍ×１００ｍｍ、厚み５０μｍ、融点：１６０℃）などのシート状の第１の樹脂基板４の上面に載置する。図２（ａ）では、電子部品１が１個の場合を示しているが、複数個搭載することも可能である。なお、バンプ２はワイヤボンディング技術を応用したスタッドバンプ、メッキバンプ、導電性樹脂による突起バンプのいずれを用いても構わない。バンプ２は、次工程の電極を露出させる工程で塑性変形させるため、第１の樹脂基板４の厚みより高くしなければならない。
つぎに、図２（ｂ）に示すように、電子部品１と第１の樹脂基板４とを上下面から押圧部材（図示せず）によって、例えば圧力３０×１０５Ｐａ、温度１６５℃、押圧時間２分の条件下において、バンプ２をその端面３が第１の樹脂基板４の一方の面に露出するように圧入する。ここで、電極の端面３露出後のバンプ２の高さは、第１の樹脂基板４の厚さとほぼ等しくすることが好ましく、例えば４０μｍ〜５０μｍである。
つぎに、図２（ｃ）に示すように、第１の樹脂基板４の上面に、開口部６（６．１ｍｍ□）が電子部品１の上に位置するように、例えばエポキシ樹脂を主材とする弾性率が第１の樹脂基板４よりも高い第２の樹脂基板５と弾性率が第１の樹脂基板４とほぼ同等である第３の樹脂基板７をそれぞれ配置する。そして、矢印方向から、例えば、圧力３０×１０５Ｐａ、温度１６５℃、押圧時間２．５分の条件下で加熱加圧し、熱融着により一体化し、図２（ｄ）に示す部品内蔵モジュール２０が作製される。
そして、図２（ｅ）に示すように、部品内蔵モジュール２０の電子部品１のバンプ２の端面３が露出する面に、例えば導電性樹脂（例えば、銀ペースト、金ペースト、銅ペーストなど）のスクリーン印刷、ディスペンス印刷、インクジェット印刷、転写印刷、フォトリソ工程、エッチング工程またはメッキ工程などにより、端子または配線パターン１０を形成して部品内蔵配線基板２１が作製される。
（実施の形態２）
図３（ａ）は、本発明の実施の形態２における部品内蔵モジュールの要部断面図であり、図３（ｂ）は、本発明の実施の形態２における部品内蔵配線基板の要部断面図である。なお、図３において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
本発明の実施の形態２の部品内蔵モジュール３０は、実施の形態１と、第２の樹脂基板３５の形状として第１の樹脂基板４および第３の樹脂基板７よりも小さい面積を有するものを用いた点で異なるものである。
この構成により、これらの樹脂基板を熱融着する工程において、第２の樹脂基板３５の周囲に第１の樹脂基板４と第３の樹脂基板７とが直接融着される部分Ａを形成することにより、部品内蔵モジュール３０の反りを小さくするとともに、電子部品１を収納する第２の樹脂基板３５を強固に保持することができるものである。なお、第１の樹脂基板４と第３の樹脂基板７を同じ材料で形成することが、付着力や信頼性の向上の点で好ましいが、これに限定されるものではない。
また、図３（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態２における部品内蔵配線基板３１は、図３（ａ）に示す部品内蔵モジュール３０の電子部品１のバンプ２の端面３に、その端面３と接続される端子または配線パターン１０を形成するものである。
この構成により、回路基板としての機能を付加し、別の基板との接続を容易にできる。
（実施の形態３）
図４（ａ）は、本発明の実施の形態３における部品内蔵モジュールの要部断面図であり、図４（ｂ）は、本発明の実施の形態３における部品内蔵配線基板の要部断面図である。なお、図４において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
本発明の実施の形態３の部品内蔵モジュール４０は、実施の形態１と、半導体チップなどの電子部品１を収納する第２の樹脂基板４５の開口部６と電子部品１との間に隙間８を設けた点で異なるものである。
このような構成とすることにより、製造工程において電子部品１の第２の樹脂基板４５への収納作業を容易に、かつ正確に行うことができる。また、第１の樹脂基板４と第３の樹脂基板７とを熱融着する工程において、軟化して流動性が向上した第１の樹脂基板４または第３の樹脂基板７が隙間８の内部に充填され、大きな付着力を得ることができる。
さらに、部品内蔵モジュール４０に急激な温度変化が生じたときに電子部品１と第２の樹脂基板５との熱膨張率や寸法精度の差に起因して発生する歪み応力をこの隙間８に充填された低い弾性率を有する第１の樹脂基板４または第３の樹脂基板７が弾性吸収することにより、部品内蔵モジュール４０の反りや電子部品１の破損などを防止することが可能となる。
また、図４（ｂ）に示す部品内蔵配線基板４１は、図４（ａ）に示す部品内蔵モジュール４０の電子部品１のバンプ２の端面３に、その端面３と接続する端子または配線パターン１０を形成するものである。
この構成により、回路基板としての機能を付加し、別の基板との接続を容易にできる。
以下、本発明の実施の形態３における部品内蔵モジュールおよび部品内蔵配線基板の変形例について、図５を用いて説明する。
図５（ａ）は、同部品内蔵モジュールの変形例の要部断面図であり、図５（ｂ）は、同部品内蔵配線基板の変形例の要部断面図である。
本発明の実施の形態３の変形例の部品内蔵モジュール５０は、第２の樹脂基板５５の面積を第１の樹脂基板４および第３の樹脂基板７の面積より小さくした点で、実施の形態３と異なるものである。
この構成により、これら樹脂基板を熱融着する工程において、第２の樹脂基板５５の周囲に形成した第１の樹脂基板４と第３の樹脂基板７とが直接融着される融着領域Ａと、電子部品１を収納する第２の樹脂基板５５に形成した隙間８とにより強固に保持され、反りなどの発生しにくい信頼性に優れたものとすることができる。
また、図５（ｂ）に示す部品内蔵配線基板５１は、図５（ａ）に示す部品内蔵モジュール５０の電子部品１のバンプ２の端面３に、その端面３と接続する端子または配線パターン１０を形成するものである。
この構成により、回路基板としての機能を付加し、別の基板との接続を容易にできる。
以下に、本発明の実施の形態３の変形例における部品内蔵モジュール５０および部品内蔵配線基板５１の製造方法について、図６を用いて説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、バンプ２を備えた電子部品１を、例えばポリプロピレンなどのシート状の第１の樹脂基板４の上面に載置する。
つぎに、図６（ｂ）に示すように、バンプ２の端面３が第１の樹脂基板４の一方の表面に露出するように加圧して圧入する。
つぎに、図６（ｃ）の斜視図に示すように、第１の樹脂基板４の面積よりも小さい面積を有し、弾性率が第１の樹脂基板４および第３の樹脂基板７よりも大きい、例えばポリアミド樹脂などの熱硬化性樹脂からなる電子部品１の面積より大きい開口部６を有する第２の樹脂基板５５を第１の樹脂基板４の上に配置する。
つぎに、図６（ｄ）に示すように、第２の樹脂基板５５の上面に、第１の樹脂基板４と同じ面積とほぼ同じ弾性率を有する、例えばポリプロピレンまたは塩化ビニールなどからなる第３の樹脂基板７を配置する。そして、上下面から矢印方向に、例えば、圧力３５×１０５Ｐａ、温度１５０℃、押圧時間２．５分の条件下で加圧、加熱する。
そして、図６（ｅ）に示すように、電子部品１と第２の樹脂基板５５との間に形成された隙間８および第２の樹脂基板５５の周囲において第１の樹脂基板４と第３の樹脂基板７とが熱融着した融着領域Ａを備えた部品内蔵モジュール５０が作製される。
また、図６（ｆ）に示すように、上記部品内蔵モジュール５０の電子部品１のバンプ２の露出した端面３に、例えばスクリーン印刷などにより端子または配線パターン１０を形成して部品内蔵配線基板５１が作製される。
これにより、回路基板としての機能を付加し、別の基板との接続を容易にできる部品内蔵配線基板５１を実現できる。
（実施の形態４）
図７（ａ）は、本発明の実施の形態４における部品内蔵モジュールの要部断面図であり、図７（ｂ）は、本発明の実施の形態４における部品内蔵配線基板の要部断面図である。
図７（ａ）に示す部品内蔵モジュール６０は、第２の樹脂基板６５に複数の貫通孔６６を形成した点で、実施の形態１と異なるものである。
また、図７（ｂ）に示す部品内蔵配線基板６１は、部品内蔵モジュール６０の電子部品１のバンプ２の端面３に、その端面３と接続される端子または配線パターン１０を形成したものである。
この構成によれば、熱融着工程において軟化し流動性を有する第１の樹脂基板４または第３の樹脂基板７が第２の樹脂基板６５に設けられた貫通孔６６内に充填されることにより、第１の樹脂基板４と第３の樹脂基板７が直接融着する面積を拡大し、強固な付着力を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態４の変形例について、図８を用いて説明する。
図８（ａ）は、本発明の実施の形態４における部品内蔵モジュールの変形例の要部断面図であり、図８（ｂ）は、本発明の実施の形態４における部品内蔵配線基板の変形例の要部断面図である。なお、図８において、図７と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
本発明の実施の形態４の変形例における部品内蔵モジュール７０および部品内蔵配線基板７１は、第２の樹脂基板７５の面積を第１の樹脂基板４および第３の樹脂基板７の面積より小さくした点で、実施の形態４と異なるものである。
この構成により、これら樹脂基板を熱融着する工程において、第２の樹脂基板７５の周囲に形成した第１の樹脂基板４と第３の樹脂基板７とが直接融着される融着領域Ａと、電子部品１を収納する第２の樹脂基板７５に形成した隙間８とにより強固に保持され、反りなどの発生しにくい信頼性に優れたものとすることができる。
以下に、本発明の実施の形態４の変形例における部品内蔵モジュール７０および部品内蔵配線基板７１の製造方法について、図９を用いて説明する。
まず、図９（ａ）に示すように、バンプ２を備えた半導体チップなどの電子部品１を、例えばアクリロニトリルブタジエンスチレンなど第１の樹脂基板４の上面に載置する。
つぎに、図９（ｂ）に示すように、バンプ２の端面３が、第１の樹脂基板４の一方の表面に露出するように加圧して圧入する。
つぎに、図９（ｃ）の斜視図に示すように、開口部６と、複数の貫通孔６６が形成された、第１の樹脂基板４よりも小さい面積を有する、例えばフェノール樹脂などからなる第２の樹脂基板７５を電子部品１との間に隙間８が形成されるように配置する。
つぎに、図９（ｄ）に示すように、例えばアクリロニトリルブタジエンスチレンまたはポリエーテルエーテルケトンなどの第３の樹脂基板７をその上面に載置したのち、上下面より矢印で示す方向から、例えば圧力３０×１０５Ｐａ、温度１５０℃、押圧時間２〜１０分の条件下で加圧、加熱する。
それにより、図９（ｅ）に示すように、電子部品１と第２の樹脂基板７５との間に形成された隙間８および貫通孔６６、第２の樹脂基板７５の周囲の３点において第１の樹脂基板４と第３の樹脂基板７とがそれぞれ熱融着した融着領域Ａを備えた部品内蔵モジュール７０が得られる。
なお、第２の樹脂基板としてその弾性率を大きくするためにアラミド繊維を強化材としてエポキシ樹脂を含浸した熱硬化性樹脂を用いることも好ましい。
これにより、電子部品１を保持する第２の樹脂基板７５は、隙間８、貫通孔６６および第２の樹脂基板７５の周囲に形成された融着領域Ａの３点で第１の樹脂基板４と第３の樹脂基板７との熱融着による極めて強力な付着強度を得ることができる。
なお、図９には電子部品１と第２の樹脂基板７５との間に隙間８および第２の樹脂基板７５の周囲に第１の樹脂基板４と第３の樹脂基板７との融着領域Ａをそれぞれ設けた例で説明したが、この融着領域Ａを省略し、貫通孔６６のみによる熱融着接合としてもよい。
つぎに、図９（ｆ）に示す部品内蔵モジュール７０のバンプ２の露出した端面３に、例えばスクリーン印刷などにより、端子または配線パターン１０を形成して部品内蔵配線基板７１が作製される。
なお、第２の樹脂基板７５に設けた貫通孔６６は第１の樹脂基板４および第３の樹脂基板７との熱融着時に第１の樹脂基板４、第３の樹脂基板７のいずれか、または両方が貫通孔６６内に圧入により充填されて熱融着する工程について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、予め貫通孔６６に第１の樹脂基板４または第３の樹脂基板７を充填していてもよい。以下に、図１０を用いて、上記実施の形態４の第２の樹脂基板の変形例を説明する。
図１０（ａ）は、本発明の実施の形態４の第２の樹脂基板７５の変形例を示す斜視図であり、図１０（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図１０に示すように、第２の樹脂基板７５には電子部品を収納する開口部６のほかに複数の貫通孔６６が設けられているが、この貫通孔６６内には予め第１の樹脂基板または第３の樹脂基板と同じ樹脂が充填されている。
この構成により、第１の樹脂基板、第２の樹脂基板７５および第３の樹脂基板を熱融着し一体化する工程において、熱融着時の加圧力を減じることができるため、製造時の反りの発生を低減できる。また、貫通孔６６に充填された樹脂を介して、第２の樹脂基板７５と第１の樹脂基板および第３の樹脂基板とを高い付着力で一体化できる。
なお、図１０では、貫通孔６６の形状を円形で示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、多角形状の貫通孔とすることもでき、同様の付着力を得ることが可能である。
（実施の形態５）
図１１（ａ）は、本発明の実施の形態５における部品内蔵モジュールの要部断面図であり、図１１（ｂ）は、本発明の実施の形態５における部品内蔵配線基板の要部断面図である。なお、図１１において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
図１１（ａ）に示すように、部品内蔵モジュール８０は、例えば半導体チップなどの接続電極８３を備えた電子部品８２が、例えば比較的弾性率の低いポリエチレンテレフタレートのような熱可塑性樹脂からなる第１の樹脂基板４と、例えばその接続電極８３が対向するように載置されている。
そして、電子部品８２は、例えばガラス繊維またはポリアミド繊維などを強化材とするエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂または第１の樹脂基板４や第３の樹脂基板７とは異なる高い弾性率を有する熱可塑性樹脂からなる第２の樹脂基板５に設けられた開口部６に収納される。さらに、その上面は、第１の樹脂基板４とほぼ同じ厚さで同等の弾性率を備える、例えばポリエチレンテレフタレートまたはポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂からなる第３の樹脂基板７によって被覆されている。
そして、第１の樹脂基板４、第２の樹脂基板５と第３の樹脂基板７が一体化され、さらに、第１の樹脂基板４には、電子部品８２の接続電極８３と接続される接続ビア８４が形成されて部品内蔵モジュール８０が構成される。
この構成により、電子部品８２を高い弾性率を備えた熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂よりなる第２の樹脂基板５によって収納保持し、その上下両面を第２の樹脂基板５の弾性率よりも低い弾性率を有する第１の樹脂基板４および第３の樹脂基板７によって比較的低温度で熱融着した構成を備えているため、熱膨張率がそれぞれ異なる電子部品８２と各樹脂基板との間に発生する歪み応力に起因する反りや変形などを極めて効果的に抑制することができる。さらに、電子部品８２に４０μｍ〜５０μｍ程度の高さを有するバンプを形成する必要がないため、第１の樹脂基板４と第３の樹脂基板７の厚みが制限されないため、部品内蔵モジュール８０の厚みを薄くできる。そのため、熱膨張係数の差による部品内蔵モジュール８０の反りをさらに抑制できる。なお、上記説明では、電子部品８２の接続電極８３を第１の樹脂基板４に対向して配置し、第１の樹脂基板４に接続ビア８４を形成した例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、電子部品８２の接続電極８３を第３の樹脂基板７に対向して配置し、第３の樹脂基板７に接続ビア８４を形成してもよく、以下同様である。
また、図１１（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態５における部品内蔵配線基板８１は、図１１（ａ）に示す部品内蔵モジュール８０の電子部品８２の接続電極８３と接続された接続ビア８４と接続する端子または配線パターン１０を形成したものである。
この構成により、回路基板としての機能を付加し、別の基板との接続を容易にできる。
以下、本発明の実施の形態５における部品内蔵モジュール８０および部品内蔵配線基板８１の製造方法について、図１２を用いて説明する。
まず、図１２（ａ）に示すように、接続電極８３を備えた半導体チップ（例えば、厚み５０μｍ）などの電子部品８２を、例えばポリエチレンテレフタレート（例えば、厚み１５μｍ）などのシート状の第１の樹脂基板４の上面に載置する。なお、図１２（ａ）では、電子部品８２が１個の場合を示しているが、複数個搭載することも可能である。ここで、第１の樹脂基板４の厚さは、電子部品８２にバンプが形成されていないため、特に限定されず、例えば１０μｍ〜１５μｍ程度でもよい。
つぎに、図１２（ｂ）に示すように、第１の樹脂基板４の上面に、開口部６が電子部品８２の上に位置するように、例えば電子部品８２と同程度の厚みを有するエポキシ樹脂を主材とする弾性率が第１の樹脂基板４よりも高い第２の樹脂基板５と、弾性率が第１の樹脂基板４とほぼ同等である第３の樹脂基板７をそれぞれ配置する。そして、矢印方向から、例えば、圧力４０×１０５Ｐａ、温度１７５℃、押圧時間２分の条件下で加熱加圧し、一体化する。
つぎに、図１２（ｃ）に示すように、第１の樹脂基板４に、電子部品８２の接続電極８３（例えば、電極サイズφ８０μｍ）の位置に、例えばレーザー加工などにより孔８５（例えば、φ１００μｍ）を形成する。
つぎに、図１２（ｄ）に示すように、第１の樹脂基板４の孔８５に、例えば銀を主体とする導電性樹脂を充填し接続ビア８４を形成することにより部品内蔵モジュール８０が作製される。
そして、図１２（ｅ）に示すように、部品内蔵モジュール８０の接続電極８３と接続される接続ビア８４の端面８６が露出する面に、例えばフォトリソ工程およびエッチング工程またはメッキ工程やスクリーン印刷などにより、端子または配線パターン１０を形成して部品内蔵配線基板８１を作製することができる。
（実施の形態６）
図１３（ａ）は、本発明の実施の形態６における部品内蔵モジュールの要部断面図であり、図１３（ｂ）は、本発明の実施の形態６における部品内蔵配線基板の要部断面図である。なお、図１３において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
本発明の実施の形態６の部品内蔵モジュール９０は、実施の形態１に示した電子部品１の裏面に接続電極８７を形成し、接続電極８７と接続される接続ビア８８を第３の樹脂基板７に設けたものである。なお、第１の樹脂基板４と第３の樹脂基板７の厚みはほぼ同じである方が好ましい。ここで、接続ビア８８は、実施の形態５で示した方法により形成されるものである。
この構成により、部品内蔵モジュール９０の反りを防止できるとともに、両面にバンプ２および接続電極８７などを形成できるために部品内蔵モジュール９０の実装の形態を多様化できる。
また、図１３（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態６における部品内蔵配線基板９１は、図１３（ａ）に示す部品内蔵モジュール９０の電子部品１のバンプ２および接続電極８７と接続された接続ビア８８と接続する端子または配線パターン１０、８９を形成したものである。
この構成により、回路基板としての機能を付加し、別の基板との接続を容易にできる。
以下に、図１４を用いて、本発明の実施の形態６の変形例について説明する。
図１４（ａ）は、本発明の実施の形態６における部品内蔵モジュールの変形例の要部断面図であり、図１４（ｂ）は、本発明の実施の形態６における部品内蔵配線基板の変形例の要部断面図である。なお、図１４において、図１１と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
本発明の実施の形態６の変形例の部品内蔵モジュール１００は、実施の形態５に示した電子部品８２の裏面に接続電極８７を形成し、接続電極８７と接続される接続ビア８８を第３の樹脂基板７に設けたものである。
また、本発明の実施の形態６の変形例の部品内蔵配線基板１０１は、部品内蔵モジュール１００の接続電極８７と接続される接続ビア８８と接続する端子または配線パターン８９を形成したものである。ここで、接続ビア８４、８８は、実施の形態５で示した方法により形成されるものである。
この構成により、部品内蔵モジュール１００および部品内蔵配線基板１０１の反りや変形などを極めて効果的に抑制することができる。また、電子部品８２に４０μｍ〜５０μｍ程度の高さを有するバンプを形成する必要がないため、第１の樹脂基板４と第３の樹脂基板７の厚みが制限されない。そのため、部品内蔵モジュール１００および部品内蔵配線基板１０１の厚みを薄くできる。
なお、上記実施の形態６の変形例では、電子部品の片面に回路が形成された、例えば半導体チップなどを例に示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、両面に回路が形成された電子部品でもよく、さらに片面に回路が形成され、研磨により薄型化した電子部品の裏面同士を、例えば接着剤などで一体化したものであってもよい。
（実施の形態７）
図１５は、本発明の実施の形態７における部品内蔵配線基板の要部断面図である。なお、図１５において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
本発明の実施の形態７の部品内蔵配線基板１１１は、実施の形態１に示した第１の樹脂基板４と第２の樹脂基板５および第３の樹脂基板７を貫通して第１の樹脂基板４上に形成された端子または配線パターン１０と接続する導電ビア１１２を設けたものである。
この構成により、部品内蔵配線基板１１１の両面に別の電子部品または別の配線基板を実装することが可能となり、実装密度を向上することができる。
（実施の形態８）
図１６は、本発明の実施の形態８における部品内蔵配線基板の要部断面図である。
図１６に示すように、実施の形態７で示した部品内蔵配線基板１１１を複数枚積層することにより、各部品内蔵配線基板１１１に内蔵された複数の電子部品１２２、１２３および端子または配線パターン１２４、１２５などを３次元的に接続して多層構成の部品内蔵配線基板１２１としたものである。
以下、図１７を用いて、上記多層構成の部品内蔵配線基板１２１の製造方法について説明する。
まず、図１７（ａ）に示すように、上記各実施の形態における部品内蔵配線基板１３１、１４１を位置合わせした後、矢印方向から圧力３０×１０５Ｐａ、温度１６５℃、押圧時間３分の条件下で加圧、加熱する。それにより、部品内蔵配線基板１３１の下面に形成されている端子または配線パターン１３２は、部品内蔵配線基板１４１の第３の樹脂基板１４３に圧入される。同時に、部品内蔵配線基板１３１の端子または配線パターン１３２と部品内蔵配線基板１４１の端子または配線パターン１４２とを導電ビア１４８によって３次元的に接続し、また部品内蔵配線基板１３１の第１の樹脂基板１３３と部品内蔵配線基板１４１の第３の樹脂基板１４３とが熱融着することにより、図１７（ｂ）に示すように多層構造を有する部品内蔵配線基板１５１を得ることができる。
なお、図１７（ｂ）には各層に半導体チップなどの電子部品を１個内蔵した実施の形態を示しているが、いずれの層においても複数個の電子部品を内蔵させてもよい。
なお、多層化は積層熱融着に限ったものではなく、液状の絶縁層と導電性樹脂を交互に印刷形成を繰り返し、多層化し、３次元的に配線形成しても構わない。
さらに、本発明の実施の形態における多層構造を備える部品内蔵配線基板は、本発明により得られた部品内蔵配線基板と他の構成を備える配線基板とを組み合わせて多層化することも可能である。
なお、上記本発明の各実施の形態において、電子部品を１個のみ内蔵した例について示しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、第２の樹脂基板に複数の開口部を設け、複数の半導体チップなどの電子部品を内蔵してもよい。
また、第１の樹脂基板および第３の樹脂基板の熱可塑性樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニール、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリプロピレンのいずれか、またはこれらの混合物を用いることができる。
また、第２の樹脂基板として用いた熱硬化性樹脂材料としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ｍ−アラミド、ポリフェニレンサルファイド、シアネート樹脂のいずれかを主材とするものを用いることができるが、中でも、エポキシ樹脂は耐熱性などが高いため好ましいものである。
そして、本発明の各実施の形態で説明した部品内蔵モジュールや部品内蔵配線基板を、例えば薄型半導体パッケージ部品として用いたり、直接携帯電話に代表される携帯情報端末などに実装したりすることにより、小型軽量でかつ高機能化された電子装置を実現することが可能となる。
本発明によれば、電子部品を内蔵して薄型化された部品内蔵モジュールや部品内蔵配線基板の反りや変形から生じる電子部品の破損や接続不良を抑制することが可能となるため、小型軽量で高機能化が要望される携帯電話などの携帯情報端末などの電子装置に利用することができる。
（ａ）本発明の実施の形態１における部品内蔵モジュールの要部断面図（ｂ）本発明の実施の形態１における部品内蔵配線基板の要部断面図 本発明の実施の形態１における部品内蔵モジュールおよび部品内蔵配線基板の製造方法を示す工程図 （ａ）本発明の実施の形態２における部品内蔵モジュールの要部断面図（ｂ）本発明の実施の形態２における部品内蔵配線基板の要部断面図 （ａ）本発明の実施の形態３における部品内蔵モジュールの要部断面図（ｂ）本発明の実施の形態３における部品内蔵配線基板の要部断面図 （ａ）本発明の実施の形態３における部品内蔵モジュールの変形例を示す要部断面図（ｂ）本発明の実施の形態３における部品内蔵配線基板の変形例を示す要部断面図 本発明の実施の形態３における部品内蔵モジュールおよび部品内蔵配線基板の変形例の製造方法を示す工程図 （ａ）本発明の実施の形態４における部品内蔵モジュールの要部断面図（ｂ）本発明の実施の形態４における部品内蔵配線基板の要部断面図 （ａ）本発明の実施の形態４における部品内蔵モジュールの変形例を示す要部断面図（ｂ）本発明の実施の形態４における部品内蔵配線基板の変形例を示す要部断面図 本発明の実施の形態４における部品内蔵モジュールおよび部品内蔵配線基板の変形例の製造方法を示す工程図 （ａ）本発明の実施の形態４の第２の樹脂基板の変形例を示す斜視図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線要部断面図 （ａ）本発明の実施の形態５における部品内蔵モジュールの要部断面図（ｂ）本発明の実施の形態５における部品内蔵配線基板の要部断面図 本発明の実施の形態５における部品内蔵モジュールおよび部品内蔵配線基板の製造方法を示す工程図 （ａ）本発明の実施の形態６における部品内蔵モジュールの要部断面図（ｂ）本発明の実施の形態６における部品内蔵配線基板の要部断面図 （ａ）本発明の実施の形態６における部品内蔵モジュールの変形例を示す要部断面図（ｂ）本発明の実施の形態６における部品内蔵配線基板の変形例を示す要部断面図 本発明の実施の形態７における部品内蔵配線基板の要部断面図 本発明の実施の形態８における部品内蔵配線基板の要部断面図 本発明の実施の形態８における部品内蔵配線基板の製造方法を示す要部断面図 従来の部品内蔵モジュールの構成を示す断面図
符号の説明
１，８２，１２２，１２３ 電子部品
２ 突起状電極（バンプ）
３，８６ 端面
４，１３３ 第１の樹脂基板
５，３５，４５，５５，６５，７５ 第２の樹脂基板
６ 開口部
７，１４３ 第３の樹脂基板
８ 隙間
１０，８９，１２４，１２５，１３２，１４２ 端子または配線パターン
２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００ 部品内蔵モジュール
２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１，１２１，１３１，１４１，１５１ 部品内蔵配線基板
６６ 貫通孔
８３，８７ 接続電極
８４，８８ 接続ビア
８５ 孔
１１２，１４８ 導電ビア

Claims (7)

  1. 一方の面に突起状電極を有する電子部品を、前記突起状電極の端面が露出するように第１の樹脂基板に圧入する工程と、
    前記第１の樹脂基板の上に前記電子部品を収納する開口部を有する第２の樹脂基板と、前記第２の樹脂基板の上に第３の樹脂基板とをそれぞれ載置する工程と、
    前記第１の樹脂基板と前記第２の樹脂基板と前記第３の樹脂基板を熱融着により一体化する工程とを備えることを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法であって、
    前記第１の樹脂基板、前記第３の樹脂基板の面積よりも小さい面積を有する電子部品を収納する開口部を有する第２の樹脂基板を用い、前記第１の樹脂基板と前記第２の樹脂基板と前記第３の樹脂基板を熱融着により一体化する工程において、前記第２の樹脂基板の周囲と、前記開口部と前記電子部品の隙間とに、前記第１の樹脂基板と前記第３の樹脂基板との融着層を形成することを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法。
  2. 少なくとも一方の面に接続電極を有する電子部品を第１の樹脂基板に載置する工程と、
    前記第１の樹脂基板の上に前記電子部品を収納する開口部を有する第２の樹脂基板と、前記第２の樹脂基板の上に第３の樹脂基板とをそれぞれ載置する工程と、
    前記第１の樹脂基板と前記第２の樹脂基板と前記第３の樹脂基板を熱融着により一体化する工程と、
    前記第１の樹脂基板または前記第３の樹脂基板に前記接続電極と接続される接続ビアを形成する工程とを備えることを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法において、
    前記第１の樹脂基板、前記第３の樹脂基板の面積よりも小さい面積を有する電子部品を収納する開口部を有する第２の樹脂基板を用い、前記第１の樹脂基板と前記第２の樹脂基板と前記第３の樹脂基板を熱融着により一体化する工程において、前記第２の樹脂基板の周囲と、前記開口部と前記電子部品の隙間とに、前記第１の樹脂基板と前記第３の樹脂基板との融着層を形成することを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法。
  3. 一方の面に突起状電極を有する電子部品を、前記突起状電極の端面が露出するように第１の樹脂基板に圧入する工程と、
    前記第１の樹脂基板の上に前記電子部品を収納する開口部を有する第２の樹脂基板と、前記第２の樹脂基板の上に第３の樹脂基板とをそれぞれ載置する工程と、
    前記第１の樹脂基板と前記第２の樹脂基板と前記第３の樹脂基板を熱融着により一体化する工程とを備えることを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法であって、
    前記開口部を有する第２の樹脂基板に複数の貫通孔を設け、前記一体化する工程前に、前記貫通孔内に、前記第１の樹脂基板または前記第３の樹脂基板と同じ樹脂が予め充填し、前記一体化する工程をすることを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法。
  4. 少なくとも一方の面に接続電極を有する電子部品を第１の樹脂基板に載置する工程と、
    前記第１の樹脂基板の上に前記電子部品を収納する開口部を有する第２の樹脂基板と、前記第２の樹脂基板の上に第３の樹脂基板とをそれぞれ載置する工程と、
    前記第１の樹脂基板と前記第２の樹脂基板と前記第３の樹脂基板を熱融着により一体化する工程と、
    前記第１の樹脂基板または前記第３の樹脂基板に前記接続電極と接続される接続ビアを形成する工程とを備えることを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法において、
    前記開口部を有する第２の樹脂基板に複数の貫通孔を設け、前記一体化する工程前に、前記貫通孔内に、前記第１の樹脂基板または前記第３の樹脂基板と同じ樹脂が予め充填し、前記一体化する工程をすることを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法。
  5. 前記電子部品と前記第２の樹脂基板の前記開口部との間に隙間を設けておくことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
  6. 前記第１の樹脂基板と、前記第２の樹脂基板と、前記第３の樹脂基板とを貫通する導電ビアを形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の部品内蔵モジュールの製造方法。
  7. 請求項６に記載の方法で製造された部品内蔵モジュールを複数枚積層し、前記導電ビアと、前記部品内蔵モジュールの下面に形成された端子または配線パターンとを３次元的に接続する工程をさらに備えることを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法。
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