部品内蔵基板及びその製造方法
【課題】製造工程数を増やすことなく放熱用フィンと配線回路を同一面上に備える。
【解決手段】部品内蔵基板１は、第１〜第４プリント配線基材１０〜４０を熱圧着により一括積層した構造を備える。第１プリント配線基材１０の表面には、パターン形成された信号用配線１２及び放熱用フィン１３が形成され、第１樹脂基材１１に形成されたビアホール内に充填された導電ペーストからなる信号用ビア１４及びサーマルビア１５がこれらに接続されている。信号用配線１２及び放熱用フィン１３は、例えばサブトラクティブ法により、同一工程にて同時にパターン形成される。第２プリント配線基材２０の第２樹脂基材２１に形成された開口部２９内には、電子部品９０の裏面９１ａがサーマルビア１５と接続された状態で内蔵されている。電子部品９０の熱は、電子部品９０の裏面９１ａに接するサーマルビア１５を介して放熱用フィン１３から放熱される。
【解決手段】部品内蔵基板１は、第１〜第４プリント配線基材１０〜４０を熱圧着により一括積層した構造を備える。第１プリント配線基材１０の表面には、パターン形成された信号用配線１２及び放熱用フィン１３が形成され、第１樹脂基材１１に形成されたビアホール内に充填された導電ペーストからなる信号用ビア１４及びサーマルビア１５がこれらに接続されている。信号用配線１２及び放熱用フィン１３は、例えばサブトラクティブ法により、同一工程にて同時にパターン形成される。第２プリント配線基材２０の第２樹脂基材２１に形成された開口部２９内には、電子部品９０の裏面９１ａがサーマルビア１５と接続された状態で内蔵されている。電子部品９０の熱は、電子部品９０の裏面９１ａに接するサーマルビア１５を介して放熱用フィン１３から放熱される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子部品が内蔵された部品内蔵基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の高密度実装を実現するため、電子部品を基板に内蔵した部品内蔵基板が知られている。このような部品内蔵基板は、電子部品が配線基板に形成された絶縁層に埋設されるため、電子部品で発生する熱を、如何に効率よく外部へ放出するかが課題となる。従来の部品内蔵基板は、熱伝導性に優れた絶縁層と、電子部品の裏面（電極形成面と反対側の面）に接するサーマルビアとを介して、電子部品で発生する熱を配線基板の上層に配置したヒートシンク（放熱器）に伝達して放熱させるようにしている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０５９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された従来技術の部品内蔵基板では、ヒートシンクが配線基板と別体に形成されたものであるので、ヒートシンクを別途準備する必要がある。また、ヒートシンクが絶縁層の全面に配置されているため、絶縁層上に電子部品を実装したり、配線回路を形成したりすることができないという問題がある。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、製造工程数を増やすことなく放熱用フィンと配線回路を同一面上に備えることができる部品内蔵基板の製造方法を提供することを目的とする。
この発明は、また、放熱用フィンと配線回路を同一面に備えることができ、且つ放熱効果に優れた部品内蔵基板を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る部品内蔵基板の製造方法は、樹脂基材に配線パターン及びビアが形成されたプリント配線基材を複数積層すると共に電子部品を内蔵してなる部品内蔵基板の製造方法であって、複数の樹脂基材にサーマル配線を含む前記配線パターン及びサーマルビアを含む前記ビアを形成すると共に、前記複数の樹脂基材のうちの表層に配置される樹脂基材の表面に前記配線パターン及び放熱用フィンをパターン形成し、前記複数の樹脂基材のうちの少なくとも一つに前記電子部品を内蔵する開口部を形成して複数のプリント配線基材を形成する工程と、前記電子部品の電極形成面と反対側の面が、少なくとも前記サーマルビアを介して前記放熱用フィンと接続されるように前記複数のプリント配線基材を熱圧着して一括積層する工程とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る部品内蔵基板の製造方法によれば、配線パターンと放熱用フィンとを樹脂基材上に同時に形成することができるので、放熱用フィンを製造して別途準備する工程が不要となり、製造工程数を増やさずに放熱用フィンを備えることができる。また、配線パターンを避けた形状で放熱性を最大限確保した形状の放熱用フィンを容易に形成することができるので、設計自由度を向上させることができる。
【０００８】
本発明の一つの実施形態においては、前記表層に配置される樹脂基材の前記放熱用フィンが、ハーフエッチング（サブトラクティブ法）によりパターン形成される。
【０００９】
また、本発明の他の実施形態においては、前記表層に配置される樹脂基材の前記放熱用フィンが、セミアディティブ法によりパターン形成される。
【００１０】
また、本発明の他の実施形態においては、前記放熱用フィンと前記サーマルビアとの接続部には、合金層が形成される。これにより、物理的な接触よりも放熱性を向上させることができる。
【００１１】
更に、本発明の他の実施形態においては、前記電子部品の電極形成面と反対側の面が、複数層にわたる前記サーマルビア及び前記サーマル配線を介して前記放熱用フィンと接続される。これにより、複数層の内層回路の内部に電子部品を内蔵しても、放熱性を損なうことがない。
【００１２】
本発明に係る部品内蔵基板は、樹脂基材に配線パターン及びビアが形成されたプリント配線基材を複数積層すると共に電子部品を内蔵してなる部品内蔵基板であって、前記プリント配線基材の少なくとも一部が、前記配線パターンにサーマル配線を含み、前記ビアにサーマルビアを含み、表層に配置されるプリント配線基材の表面には、前記配線パターンと共に前記サーマルビアと接続される放熱用フィンがパターン形成され、前記内蔵された電子部品の電極形成面とは反対側の面が、前記サーマルビアを介して前記放熱用フィンに接続され、前記放熱用フィンと前記サーマルビアの接続部は、合金化されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る部品内蔵基板によれば、放熱用フィンとサーマルビアの接合部が合金化により化学的に結合されているので、物理的な接触よりも放熱性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、製造工程数を増やすことなく放熱用フィンと配線回路を同一面上に備えることができる。
また、本発明によれば、放熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。
【図２】同部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】同部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図４】同部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図５】同部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図６】同部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図７】同部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。
【図８】同部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。
【図９】同部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。
【図１０】同部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。
【図１１】同部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図１３】同部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。
【図１４】第１プリント配線基材の放熱用フィンのパターンを示す平面図である。
【図１５】第１プリント配線基材の放熱用フィンの形状を示す平面図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係る部品内蔵基板及びその製造方法を詳細に説明する。
【００１７】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る部品内蔵基板１は、第１プリント配線基材１０と、第２プリント配線基材２０と、第３プリント配線基材３０と、第４プリント配線基材４０とを熱圧着により一括積層した構造を備えている。なお、図１においては、部品内蔵基板１が、実装基板２の実装面２ａ上に実装された状態を示している。
【００１８】
また、部品内蔵基板１は、第２プリント配線基材２０の第２樹脂基材２１に形成された開口部２９内に、第１及び第３プリント配線基材１０，３０に挟まれた状態で内蔵された電子部品９０を備えている。なお、部品内蔵基板１を実装基板２に実装する場合は、第４プリント配線基材４０の実装面２ａ側にバンプ４９を形成する。
【００１９】
第１〜第４プリント配線基材１０〜４０は、それぞれ第１樹脂基材１１、第２樹脂基材２１、第３樹脂基材３１及び第４樹脂基材４１と、これら第１〜第４樹脂基材１１〜４１の少なくとも片面に形成された信号用配線１２，２２，３２，４２とを備える。また、第１〜第４プリント配線基材１０〜４０は、それぞれ第１、第３及び第４樹脂基材１１，３１，４１に形成されたビアホール内に充填形成された信号用ビア１４，３４，４４と、第２樹脂基材２１に形成されたビアホール内に第２樹脂基材２１の両面を導通するように形成された信号用ビア２４とを備える。
【００２０】
更に、第１プリント配線基材１０は、第１樹脂基材１１に形成されたビアホール内に充填形成されたサーマルビア１５と、信号用配線１２と同一面上に形成された放熱用フィン１３とを備える。これら第１〜第４プリント配線基材１０〜４０は、例えば片面銅張積層板（片面ＣＣＬ）や両面銅張積層板（両面ＣＣＬ）などを用いることができる。
【００２１】
本例では、第２プリント配線基材２０が両面ＣＣＬに基づき形成され、それ以外が片面ＣＣＬに基づき形成されている。従って、第２プリント配線基材２０の信号用配線２２は第２樹脂基材２１の両面に形成され、信号用ビア２４は、これら両面の信号用配線２２を層間接続している。
【００２２】
この場合、信号用ビア２４は、例えば一方の信号用配線２２を貫通させることなく、他方の信号用配線２２側から形成した貫通孔内にめっきを施した構造からなり、例えば銅めっきにより形成される。このとき、貫通孔内をめっきする代わりに導電ペーストを充填させた構造としてもよい。このように、信号用配線２２上にはめっき層２３ａが形成されている。
【００２３】
第１〜第４樹脂基材１１〜４１は、それぞれ例えば厚さ２５μｍ程度の樹脂フィルムにより構成されている。ここで、樹脂フィルムとしては、例えば熱可塑性のポリイミド、ポリオレフィン、液晶ポリマーなどからなる樹脂フィルムや、熱硬化性のエポキシ樹脂からなる樹脂フィルムなどを用いることができる。
【００２４】
電子部品９０は、例えばＩＣチップなどの半導体部品や受動部品等であり、図１に示す電子部品９０は、再配線を施したＷＬＰ（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ）を示している。電子部品９０の電極形成面９１ｂには、パッド９１ｃ上に形成された複数の再配線電極９１が設けられ、その周囲には絶縁層９１ｄが形成されている。
【００２５】
なお、信号用配線１２，２２，３２，４２及び放熱用フィン１３は、銅箔などの導電材をパターン形成してなる。また、信号用ビア１４，３４，４４及びサーマルビア１５は、ビアホール内にそれぞれ充填された導電ペーストからなり、信号用ビア２４は、上記のようにめっきにより形成される。本例では、信号用配線及び信号用ビアは、電子部品９０の電極形成面９１ｂとは反対側の裏面９１ａ上の領域を除く任意の箇所に配置されている。
【００２６】
導電ペーストは、例えばニッケル、金、銀、銅、アルミニウム、鉄などから選択される少なくとも１種類の低電気抵抗の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛などから選択される少なくとも１種類の低融点の金属粒子とを含み、エポキシ、アクリル、ウレタンなどを主成分とするバインダ成分を混合したペーストからなる。
【００２７】
このように構成された導電ペーストは、含有された低融点の金属が２００℃以下で溶融し合金を形成することができ、特に銅や銀などとは金属間化合物を形成することができる特性を備える。なお、導電ペーストは、例えば粒子径がナノレベルの金、銀、銅、ニッケル等のフィラーが、上記のようなバインダ成分に混合されたナノペーストで構成することもできる。
【００２８】
その他、導電ペーストは、上記ニッケル等の金属粒子が、上記のようなバインダ成分に混合されたペーストで構成することもできる。この場合、導電ペーストは、金属粒子同士が接触することで電気的接続が行われる特性となる。導電ペーストのビアホールへの充填方法としては、例えば印刷法、スピン塗布工法、スプレー塗布工法、ディスペンス工法、ラミネート工法、及びこれらを併用した工法などを用いることができる。
【００２９】
なお、部品内蔵基板１が実装基板２に実装される場合に形成されるバンプ４９は、半田などからなり、第４プリント配線基材４０の第４樹脂基材４１の実装面２ａ側に形成された信号用配線４２上において、ソルダーレジスト４８が被覆していない部分に形成されている。また、第１〜第４プリント配線基材１０〜４０は、接着層９を介して積層されている。接着層９は、例えばエポキシ系やアクリル系の接着剤など、揮発成分が含まれた有機系接着剤などからなる。
【００３０】
そして、第２プリント配線基材２０の開口部２９内に配置された電子部品９０は、電極形成面９１ｂとは反対側の面である裏面９１ａが、第１プリント配線基材１０のサーマルビア１５と接触した状態で、接着層９により開口部２９内に固定される。なお、放熱用フィン１３とサーマルビア１５との接続部は、金属間化合物により合金化されている。
【００３１】
このように構成された部品内蔵基板１では、電子部品９０が、放熱用フィン１３と実装基板２との間に配置される構造となる。放熱用フィン１３は、第１樹脂基材１１上に信号用配線１２と同時に形成されたものであるので、別途作製して第１プリント配線基材１０に取り付ける必要はない。そして、部品内蔵基板１に内蔵された電子部品９０で発生する熱は、裏面９１ａに接触したサーマルビア１５を介して放熱用フィン１３から大気中に放熱される。
【００３２】
次に、第１の実施形態に係る部品内蔵基板１の製造方法について説明する。
図２〜図６は、部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。図７〜図１１は、部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。なお、図２及び図７は第１プリント配線基材１０について、図３及び図８は第２プリント配線基材２０について、図４及び図９は第３及び第４プリント配線基材３０，４０について、図５及び図１０は電子部品について、図６及び図１１は部品内蔵基板の最終工程についてそれぞれの製造工程の詳細を示している。
【００３３】
まず、図２を参照しながら第１プリント配線基材１０の製造工程について説明する。図７（ａ）に示すように、第１樹脂基材１１の一方の面に導体層８が形成された片面銅張積層板（片面ＣＣＬ）を準備する（ステップＳ１００）。次に、導体層８上にフォトリソグラフィによりエッチングレジストを形成した後にエッチングを行って、図７（ｂ）に示すように、信号用配線１２及び放熱パターン等の導体パターンを形成する（ステップＳ１０２）。
【００３４】
ステップＳ１００にて使用する片面ＣＣＬは、例えば厚さ３５μｍの銅箔からなる導体層８に、厚さ２５μｍ程度の第１樹脂基材１１を貼り合わせた構造からなる。すなわち、ここではサブトラクティブ法で放熱用フィン１３を形成するために、導体層８の厚さが極力厚い（例えば第１樹脂基材１１よりも厚い）片面ＣＣＬが使用される。なお、この片面ＣＣＬとしては、例えばキャスティング法により、銅箔にポリイミドのワニスを塗布してそのワニスを硬化させて作製されたものを使用することができる。
【００３５】
キャスティング法は、押出機によって溶融された樹脂を、平坦なダイに設けられた直線状のスリットから押し出して、その溶融膜を冷却されたロールで急速に冷やして圧延しながら巻き取ることで、平坦なフィルムやシートを成形する公知の方法である。この方法は信頼性が高く多用されている。
【００３６】
その他、片面ＣＣＬとしては、ポリイミドフィルム上にシード層をスパッタリングにより形成し、めっきにより銅を成長させて導体層８を形成したものや、圧延或いは電解銅箔とポリイミドフィルムとを接着材により貼り合わせて作製されたものなどを使用することもできる。なお、第１樹脂基材１１は必ずしもポリイミドからなるものである必要はなく、上記のように液晶ポリマー等のプラスチックフィルムからなるものであってもよい。また、ステップＳ１０２でのエッチングには塩化第二鉄を主成分とするエッチャントや、塩化第二銅を主成分とするエッチャントなどを用いることができる。
【００３７】
導体パターンを形成したら、図７（ｃ）に示すように、放熱用フィン１３の形状に合わせて再度フォトリソグラフィによりエッチングレジスト５を放熱用フィン１３となる箇所の放熱パターン上に形成する（ステップＳ１０４）。そして、例えば硫酸及び過酸化水素水を主成分とする薬液を用いて、エッチング量が２０μｍ程度となるサブトラクティブ法によるハーフエッチングを行い、図７（ｄ）に示すように、導体層８の厚みを薄くした信号用配線１２及び厚さの異なる凹凸により表面積を稼いだ放熱用フィン１３を形成する（ステップＳ１０６）。
【００３８】
その後、図７（ｅ）に示すように、第１樹脂基材１１の信号用配線１２及び放熱用フィン１３形成面側と反対側の面に、接着材９ａ及びマスク材７を加熱圧着により貼り付ける（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８にて貼り付けられる接着材９ａとしては、例えば厚さ２５μｍ程度のエポキシ系熱硬化性フィルムを使用することができる。加熱圧着には真空ラミネータを用い、減圧下の雰囲気中にて、接着材９ａの硬化温度以下の温度で０．３ＭＰａの圧力によりプレスしてこれらを貼り合わせることが挙げられる。
【００３９】
なお、接着層９や接着材９ａに用いられる層間接着材は、エポキシ系の熱硬化性フィルムのみならず、アクリル系の接着材や、熱可塑性ポリイミドなどに代表される熱可塑性接着材などが挙げられる。また、層間接着材は必ずしもフィルム状である必要はなく、ワニス状の樹脂を塗布したものであってもよい。マスク材は、上述した樹脂フィルムやＰＥＴ，ＰＥＮなどのプラスチックフィルムの他、ＵＶ照射によって接着や剥離が可能な各種フィルムを用いることができる。
【００４０】
そして、図７（ｆ）に示すように、貼り付けたマスク材７側から、信号用配線１２及び放熱用フィン１３に向かってマスク材７、接着材９ａ及び第１樹脂基材１１を貫通するビアホール６を所定箇所に形成し（ステップＳ１１０）、ビアホール６内に例えばプラズマデスミア処理を施す。
【００４１】
ステップＳ１１０にて形成されるビアホール６は、直径φ１００μｍ程度であり、ＵＶレーザを使用して所定箇所に形成される。ビアホール６は、その他、炭酸ガスレーザやエキシマレーザなどで形成してもよいし、ドリル加工や化学的なエッチングなどにより形成してもよい。また、プラズマデスミア処理は、ＣＦ４及びＯ２（四フッ化メタン＋酸素）の混合ガスにより行うことができるが、Ａｒ（アルゴン）などのその他の不活性ガスを用いることもでき、いわゆるドライ処理ではなく、薬液を用いたウェットデスミア処理としてもよい。
【００４２】
その後、図７（ｇ）に示すように、形成したビアホール６内に、例えばスクリーン印刷により導電ペーストを充填して信号用ビア１４及びサーマルビア１５の各種ビアを形成し（ステップＳ１１２）、マスク材７を剥離して、信号用配線１２及び放熱用フィン１３が形成されると共に、接着層９が備えられた第１樹脂基材１１を有する第１プリント配線基材１０を形成する。
【００４３】
次に、図３を参照しながら第２プリント配線基材２０の製造工程について説明する。なお、既に説明した箇所には同一の符号を附して説明を割愛する場合があり、各ステップの具体的な処理内容については上述した内容を適用可能であるとする。まず、図８（ａ）に示すように、第２樹脂基材２１の両面に導体層８が形成された両面銅張積層板（両面ＣＣＬ）を準備し（ステップＳ１２０）、図８（ｂ）に示すように、所定箇所にビアホール６を形成して（ステップＳ１２２）、プラズマデスミア処理を行う。
【００４４】
次に、図８（ｃ）に示すように、第２樹脂基材２１の全面にパネルめっき処理を施して（ステップＳ１２４）、導体層８上及びビアホール６内にめっき層２３ａを形成する。なお、ビアホール６内のめっき層２３ａは後に信号用ビア２４として用いられるめっきビアであり、第２樹脂基材２１の両面の導体層８を電気的に導通している。
【００４５】
そして、図８（ｄ）に示すように、第２樹脂基材２１の両面にエッチング等により信号用配線２２や信号用ビア２４などの配線パターンを形成する（ステップＳ１２６）。最後に、図８（ｅ）に示すように、電子部品９０が内蔵される部分の第２樹脂基材２１をＵＶレーザなどにより除去し、開口部２９を形成して（ステップＳ１２８）、第２プリント配線基材２０を形成する。
【００４６】
次に、第３及び第４プリント配線基材３０，４０の製造工程について説明する。なお、これらは同様の工程で製造することができるので、ここでは図４を参照しながら代表して第４プリント配線基材４０の製造工程について説明するが、第３プリント配線基材３０についても同様である。
【００４７】
図９（ａ）に示すように、第４樹脂基材４１の一方の面に導体層８が形成された片面銅張積層板（片面ＣＣＬ）を準備する（ステップＳ１３０）。次に、導体層８上にフォトリソグラフィによりエッチングレジストを形成した後にエッチングを行って、図９（ｂ）に示すように、信号用配線４２等の配線パターンを形成する（ステップＳ１３２）。
【００４８】
配線パターンを形成したら、図９（ｃ）に示すように、第４樹脂基材４１の信号用配線４２形成面側と反対側の面に、接着材９ａ及びマスク材７を加熱圧着により貼り付ける（ステップＳ１３４）。そして、図９（ｄ）に示すように、貼り付けたマスク材７側から、信号用配線４２に向かってマスク材７、接着材９ａ及び第４樹脂基材４１を貫通するビアホール６を所定箇所に形成し（ステップＳ１３６）、ビアホール６内にプラズマデスミア処理を施す。
【００４９】
最後に、図９（ｅ）に示すように、形成したビアホール６内に、例えばスクリーン印刷により導電ペーストを充填して信号用ビア４４を形成し（ステップＳ１３８）、マスク材７を剥離して、信号用配線４２及び信号用ビア４４と共に、接着層９が備えられた第４樹脂基材４１を有する第４プリント配線基材４０を形成する。このような処理を行って、第３プリント配線基材３０や、更に多層の場合はその他のプリント配線基材を形成して準備しておく。
【００５０】
なお、上記第２プリント配線基材２０の開口部２９に内蔵される電子部品９０は、例えば次のように製造される。図５を参照しながら電子部品９０の製造工程について説明する。まず、図１０（ａ）に示すように、酸化ケイ素や窒化ケイ素などの無機絶縁層が形成されたダイシング前のウェハ９２を準備する（ステップＳ１４０）。
【００５１】
次に、図１０（ｂ）に示すように、準備したウェハ９２の表面に、例えばセミアディティブ法によって、電子部品９０のパッド９１ｃ上及び無機絶縁層上に導体回路（図示せず）やパッド９１ｃを覆う再配線電極９１を形成する（ステップＳ１４２）。
【００５２】
そして、図１０（ｃ）に示すように、例えば液状の感光性ポリイミド前駆体をスピンコートし、フォトリソグラフィによってコンタクトホールを形成した後に、焼成することで絶縁層９１ｄを形成する（ステップＳ１４４）。最後に、プロービングにより検査を行って、図１０（ｄ）に示すように、薄型化及びダイシングにより電子部品９０を個片化して作製する（ステップＳ１４６）。
【００５３】
なお、ステップＳ１４４にて形成される絶縁層９１ｄの樹脂は、例えばベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）や、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）などを用いることができる。また、感光性樹脂は必ずしもスピンコートによって塗布される必要はなく、カーテンコートやスクリーン印刷、或いはスプレーコートなどによって塗布されてもよい。このようにして作製された電子部品９０には、通常の導電用回路の他、インダクタ、キャパシタ、抵抗などの各機能を付与させることもできる。
【００５４】
こうして、第１〜第４プリント配線基材１０〜４０及び電子部品９０を作製したら、図１１に示すように、電子部品９０の再配線電極９１と第３プリント配線基材３０の信号用ビア３４を、電子部品用実装機で位置合わせして、第３プリント配線基材３０の接着層９及び信号用ビア３４の導電ペーストが硬化していない状態で、電子部品９０を第３プリント配線基材３０に仮留め接着する。
【００５５】
その後、図６に示すように、各プリント配線基材１０〜４０及び電子部品９０を位置決めし、積層する（ステップＳ１５０）。例えば真空プレス機を用いて、１ｋＰａ以下の減圧雰囲気中にて加熱加圧することで熱圧着により一括積層し（ステップＳ１５２）、図１に示すような部品内蔵基板１を製造する。このとき、層間の各接着層９や各樹脂基材２１，３１等の硬化と同時に、ビアホール６に充填された導電ペーストの硬化及び合金化が行われる。従って、導電ペーストと接する放熱用フィン１３や配線等との間には、金属間化合物の合金層が形成される。
【００５６】
なお、その後に部品内蔵基板１を実装基板２に実装する場合は、部品内蔵基板１における第４プリント配線基材４０の信号用配線４２側の第４樹脂基材４１上に、ソルダーレジスト４８をパターン形成し、信号用配線４２上に半田などによりバンプ４９を形成して、実装基板２の実装面２ａ上に実装すればよい。
【００５７】
［第２の実施形態］
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。また、図１３は、部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。第２の実施形態に係る部品内蔵基板１は、第１プリント配線基材１０における放熱用フィン１３がセミアディティブ法により製造される点が、第１の実施形態に係る部品内蔵基板１と相違している。
【００５８】
上記図２及び図１２を参照しながら、第２の実施形態に係る部品内蔵基板１の第１プリント配線基材１０の製造工程について説明する。まず、図１３（ａ）に示すように、第１樹脂基材１１の一方の面に導体層８が形成された片面銅張積層板（片面ＣＣＬ）を準備する（ステップＳ１６０）。
【００５９】
次に、図１３（ｂ）に示すように、導体層８上にフォトリソグラフィによりエッチングレジスト５を形成し（ステップＳ１６２）、図１３（ｃ）に示すように、エッチングを行って信号用配線１２及び放熱用フィン台座層１３ａを有する配線パターンを形成する（ステップＳ１６４）。
【００６０】
配線パターンを形成したら、図１３（ｄ）に示すように、放熱用フィン形成箇所以外にめっきレジスト４を形成し（ステップＳ１６６）、例えば電解銅めっきを施した後にめっきレジスト４を除去する。これにより、図１３（ｅ）に示すように、放熱用フィン台座層１３ａ上に放熱用フィン１３が形成され（ステップＳ１６８）、図２のステップＳ１０８へ移行し、以降の処理を実行し、放熱用フィン１３を有する第１プリント配線基材１０を形成する。
【００６１】
第２の実施形態に係る部品内蔵基板１では、第１プリント配線基材１０の放熱用フィン１３が、上記のようにセミアディティブ法により形成されるので、信号用配線１２及び放熱用フィン１３に用いる銅箔などの導電材のエッチングなどによる無駄を少なくすることができる。
【００６２】
なお、上述した第１及び第２の実施形態に係る部品内蔵基板１の第１プリント配線基材１０の放熱用フィン１３は、サブトラクティブ法又はセミアディティブ法によりパターン形成されるので、単なる矩形状ではなく、図１４に示すように、例えば信号用配線１２を避けるように、第１樹脂基材１１上にて最大限に表面積が稼げる任意のパターンを形成できる。このようにすれば、放熱用フィン１３を確実に形成した上で、例えば信号用配線１２上に、実装部品９９を実装することも可能となるため、配線設計の自由度を向上させることができる。
【００６３】
また、放熱用フィン１３は、図１５に示すように、その形状が表面積を稼ぐために、一方向に連続した形状ではなく、例えば角柱のマトリックス状に第１樹脂基材１１上に形成されてもよい。その他、放熱用フィン１３は、円柱、円錐、角錐、星形など、種々の形状で形成されてもよい。
【００６４】
このようにすれば、電子部品９０が内蔵された部品内蔵基板１において、限られた面積にて最大の放熱効果を発揮できるように構成することができる。また、同一面上に信号用配線１２を形成したり、上記のように実装部品９９を実装したりすることができるので、放熱特性を損なうことなく配線設計の自由度を向上させることができる。
【００６５】
［第３の実施形態］
図１６は、本発明の第３の実施形態に係る部品内蔵基板１Ａの構造を示す断面図である。第３の実施形態に係る部品内蔵基板１Ａは、第１及び第２プリント配線基材１０，２０間に、更に第５プリント配線基材５０が積層されている点が、第１及び第２の実施形態に係る部品内蔵基板１と相違している。
【００６６】
第５プリント配線基材５０は、例えば片面ＣＣＬからなり、第５樹脂基材５１と、この第５樹脂基材５１の一方の面に形成された信号用配線５２及びサーマル配線５３を備えてなり、第３及び第４プリント配線基材３０，４０と同様に作製することができる。また、第５プリント配線基材５０は、信号用配線５２及びサーマル配線５３に向かって第５樹脂基材５１を貫通するように形成されたビアホール６内に充填形成された導電ペーストからなる信号用ビア５４及びサーマルビア５５を備えている。
【００６７】
サーマルビア５５の一方の端部は電子部品９０の裏面９１ａに接触しているので、電子部品９０の熱は、サーマルビア５５を介してサーマル配線５３に伝わり、サーマル配線５３に接続された第１プリント配線基材１０のサーマルビア１５を通って放熱用フィン１３から外部に放熱される。
【００６８】
このように構成すれば、電子部品９０の裏面９１ａが部品内蔵基板１Ａの表層にある第１プリント配線基材１０の近傍に配置されていなくても、すなわち、電子部品９０が部品内蔵基板１Ａの内層奥深くに配置されていても、第１及び第２の実施形態に係る部品内蔵基板１と同様にその熱を効率よく放熱することができる。
【００６９】
なお、第５プリント配線基材５０は、更に複数設けられてもよい。また、サーマルビア１５，５５は、熱抵抗を小さくするために、放熱用フィン１３に向かって電子部品９０の裏面９１ａから直線状に設けられているが、その他の形状（例えばクランク状）となるように形成されていてもよい。更に、各プリント配線基材１０，５０のサーマルビア１５，５５の数は、必ずしも同数（ここでは、３つ）である必要はなく、電気的（熱的）に接続されていればよい。
【符号の説明】
【００７０】
１，１Ａ 部品内蔵基板
２ 実装基板
２ａ 実装面
６ ビアホール
７ マスク材
８ 導体層
９ 接着層
９ａ 接着材
１０ 第１プリント配線基材
１１ 第１樹脂基材
１２ 信号用配線
１３ 放熱用フィン
１３ａ 放熱用フィン台座層
１４ 信号用ビア
１５ サーマルビア
２０ 第２プリント配線基材
２１ 第２樹脂基材
２２ 信号用配線
２３ａ めっき層
２４ 信号用ビア
２９ 開口部
３０ 第３プリント配線基材
３１ 第３樹脂基材
３２ 信号用配線
３４ 信号用ビア
４０ 第４プリント配線基材
４１ 第４樹脂基材
４２ 信号用配線
４４ 信号用ビア
４８ ソルダーレジスト
４９ バンプ
５０ 第５プリント配線基材
５１ 第５樹脂基材
５２ 信号用配線
５３ サーマル配線
５４ 信号用ビア
５５ サーマルビア
９０ 電子部品
９１ 再配線電極
９１ａ 裏面
９１ｂ 電極形成面
９１ｃ パッド
９１ｄ 絶縁層
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子部品が内蔵された部品内蔵基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の高密度実装を実現するため、電子部品を基板に内蔵した部品内蔵基板が知られている。このような部品内蔵基板は、電子部品が配線基板に形成された絶縁層に埋設されるため、電子部品で発生する熱を、如何に効率よく外部へ放出するかが課題となる。従来の部品内蔵基板は、熱伝導性に優れた絶縁層と、電子部品の裏面（電極形成面と反対側の面）に接するサーマルビアとを介して、電子部品で発生する熱を配線基板の上層に配置したヒートシンク（放熱器）に伝達して放熱させるようにしている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０５９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された従来技術の部品内蔵基板では、ヒートシンクが配線基板と別体に形成されたものであるので、ヒートシンクを別途準備する必要がある。また、ヒートシンクが絶縁層の全面に配置されているため、絶縁層上に電子部品を実装したり、配線回路を形成したりすることができないという問題がある。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、製造工程数を増やすことなく放熱用フィンと配線回路を同一面上に備えることができる部品内蔵基板の製造方法を提供することを目的とする。
この発明は、また、放熱用フィンと配線回路を同一面に備えることができ、且つ放熱効果に優れた部品内蔵基板を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る部品内蔵基板の製造方法は、樹脂基材に配線パターン及びビアが形成されたプリント配線基材を複数積層すると共に電子部品を内蔵してなる部品内蔵基板の製造方法であって、複数の樹脂基材にサーマル配線を含む前記配線パターン及びサーマルビアを含む前記ビアを形成すると共に、前記複数の樹脂基材のうちの表層に配置される樹脂基材の表面に前記配線パターン及び放熱用フィンをパターン形成し、前記複数の樹脂基材のうちの少なくとも一つに前記電子部品を内蔵する開口部を形成して複数のプリント配線基材を形成する工程と、前記電子部品の電極形成面と反対側の面が、少なくとも前記サーマルビアを介して前記放熱用フィンと接続されるように前記複数のプリント配線基材を熱圧着して一括積層する工程とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る部品内蔵基板の製造方法によれば、配線パターンと放熱用フィンとを樹脂基材上に同時に形成することができるので、放熱用フィンを製造して別途準備する工程が不要となり、製造工程数を増やさずに放熱用フィンを備えることができる。また、配線パターンを避けた形状で放熱性を最大限確保した形状の放熱用フィンを容易に形成することができるので、設計自由度を向上させることができる。
【０００８】
本発明の一つの実施形態においては、前記表層に配置される樹脂基材の前記放熱用フィンが、ハーフエッチング（サブトラクティブ法）によりパターン形成される。
【０００９】
また、本発明の他の実施形態においては、前記表層に配置される樹脂基材の前記放熱用フィンが、セミアディティブ法によりパターン形成される。
【００１０】
また、本発明の他の実施形態においては、前記放熱用フィンと前記サーマルビアとの接続部には、合金層が形成される。これにより、物理的な接触よりも放熱性を向上させることができる。
【００１１】
更に、本発明の他の実施形態においては、前記電子部品の電極形成面と反対側の面が、複数層にわたる前記サーマルビア及び前記サーマル配線を介して前記放熱用フィンと接続される。これにより、複数層の内層回路の内部に電子部品を内蔵しても、放熱性を損なうことがない。
【００１２】
本発明に係る部品内蔵基板は、樹脂基材に配線パターン及びビアが形成されたプリント配線基材を複数積層すると共に電子部品を内蔵してなる部品内蔵基板であって、前記プリント配線基材の少なくとも一部が、前記配線パターンにサーマル配線を含み、前記ビアにサーマルビアを含み、表層に配置されるプリント配線基材の表面には、前記配線パターンと共に前記サーマルビアと接続される放熱用フィンがパターン形成され、前記内蔵された電子部品の電極形成面とは反対側の面が、前記サーマルビアを介して前記放熱用フィンに接続され、前記放熱用フィンと前記サーマルビアの接続部は、合金化されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る部品内蔵基板によれば、放熱用フィンとサーマルビアの接合部が合金化により化学的に結合されているので、物理的な接触よりも放熱性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、製造工程数を増やすことなく放熱用フィンと配線回路を同一面上に備えることができる。
また、本発明によれば、放熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。
【図２】同部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】同部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図４】同部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図５】同部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図６】同部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図７】同部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。
【図８】同部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。
【図９】同部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。
【図１０】同部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。
【図１１】同部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図１３】同部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。
【図１４】第１プリント配線基材の放熱用フィンのパターンを示す平面図である。
【図１５】第１プリント配線基材の放熱用フィンの形状を示す平面図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係る部品内蔵基板及びその製造方法を詳細に説明する。
【００１７】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る部品内蔵基板１は、第１プリント配線基材１０と、第２プリント配線基材２０と、第３プリント配線基材３０と、第４プリント配線基材４０とを熱圧着により一括積層した構造を備えている。なお、図１においては、部品内蔵基板１が、実装基板２の実装面２ａ上に実装された状態を示している。
【００１８】
また、部品内蔵基板１は、第２プリント配線基材２０の第２樹脂基材２１に形成された開口部２９内に、第１及び第３プリント配線基材１０，３０に挟まれた状態で内蔵された電子部品９０を備えている。なお、部品内蔵基板１を実装基板２に実装する場合は、第４プリント配線基材４０の実装面２ａ側にバンプ４９を形成する。
【００１９】
第１〜第４プリント配線基材１０〜４０は、それぞれ第１樹脂基材１１、第２樹脂基材２１、第３樹脂基材３１及び第４樹脂基材４１と、これら第１〜第４樹脂基材１１〜４１の少なくとも片面に形成された信号用配線１２，２２，３２，４２とを備える。また、第１〜第４プリント配線基材１０〜４０は、それぞれ第１、第３及び第４樹脂基材１１，３１，４１に形成されたビアホール内に充填形成された信号用ビア１４，３４，４４と、第２樹脂基材２１に形成されたビアホール内に第２樹脂基材２１の両面を導通するように形成された信号用ビア２４とを備える。
【００２０】
更に、第１プリント配線基材１０は、第１樹脂基材１１に形成されたビアホール内に充填形成されたサーマルビア１５と、信号用配線１２と同一面上に形成された放熱用フィン１３とを備える。これら第１〜第４プリント配線基材１０〜４０は、例えば片面銅張積層板（片面ＣＣＬ）や両面銅張積層板（両面ＣＣＬ）などを用いることができる。
【００２１】
本例では、第２プリント配線基材２０が両面ＣＣＬに基づき形成され、それ以外が片面ＣＣＬに基づき形成されている。従って、第２プリント配線基材２０の信号用配線２２は第２樹脂基材２１の両面に形成され、信号用ビア２４は、これら両面の信号用配線２２を層間接続している。
【００２２】
この場合、信号用ビア２４は、例えば一方の信号用配線２２を貫通させることなく、他方の信号用配線２２側から形成した貫通孔内にめっきを施した構造からなり、例えば銅めっきにより形成される。このとき、貫通孔内をめっきする代わりに導電ペーストを充填させた構造としてもよい。このように、信号用配線２２上にはめっき層２３ａが形成されている。
【００２３】
第１〜第４樹脂基材１１〜４１は、それぞれ例えば厚さ２５μｍ程度の樹脂フィルムにより構成されている。ここで、樹脂フィルムとしては、例えば熱可塑性のポリイミド、ポリオレフィン、液晶ポリマーなどからなる樹脂フィルムや、熱硬化性のエポキシ樹脂からなる樹脂フィルムなどを用いることができる。
【００２４】
電子部品９０は、例えばＩＣチップなどの半導体部品や受動部品等であり、図１に示す電子部品９０は、再配線を施したＷＬＰ（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ）を示している。電子部品９０の電極形成面９１ｂには、パッド９１ｃ上に形成された複数の再配線電極９１が設けられ、その周囲には絶縁層９１ｄが形成されている。
【００２５】
なお、信号用配線１２，２２，３２，４２及び放熱用フィン１３は、銅箔などの導電材をパターン形成してなる。また、信号用ビア１４，３４，４４及びサーマルビア１５は、ビアホール内にそれぞれ充填された導電ペーストからなり、信号用ビア２４は、上記のようにめっきにより形成される。本例では、信号用配線及び信号用ビアは、電子部品９０の電極形成面９１ｂとは反対側の裏面９１ａ上の領域を除く任意の箇所に配置されている。
【００２６】
導電ペーストは、例えばニッケル、金、銀、銅、アルミニウム、鉄などから選択される少なくとも１種類の低電気抵抗の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛などから選択される少なくとも１種類の低融点の金属粒子とを含み、エポキシ、アクリル、ウレタンなどを主成分とするバインダ成分を混合したペーストからなる。
【００２７】
このように構成された導電ペーストは、含有された低融点の金属が２００℃以下で溶融し合金を形成することができ、特に銅や銀などとは金属間化合物を形成することができる特性を備える。なお、導電ペーストは、例えば粒子径がナノレベルの金、銀、銅、ニッケル等のフィラーが、上記のようなバインダ成分に混合されたナノペーストで構成することもできる。
【００２８】
その他、導電ペーストは、上記ニッケル等の金属粒子が、上記のようなバインダ成分に混合されたペーストで構成することもできる。この場合、導電ペーストは、金属粒子同士が接触することで電気的接続が行われる特性となる。導電ペーストのビアホールへの充填方法としては、例えば印刷法、スピン塗布工法、スプレー塗布工法、ディスペンス工法、ラミネート工法、及びこれらを併用した工法などを用いることができる。
【００２９】
なお、部品内蔵基板１が実装基板２に実装される場合に形成されるバンプ４９は、半田などからなり、第４プリント配線基材４０の第４樹脂基材４１の実装面２ａ側に形成された信号用配線４２上において、ソルダーレジスト４８が被覆していない部分に形成されている。また、第１〜第４プリント配線基材１０〜４０は、接着層９を介して積層されている。接着層９は、例えばエポキシ系やアクリル系の接着剤など、揮発成分が含まれた有機系接着剤などからなる。
【００３０】
そして、第２プリント配線基材２０の開口部２９内に配置された電子部品９０は、電極形成面９１ｂとは反対側の面である裏面９１ａが、第１プリント配線基材１０のサーマルビア１５と接触した状態で、接着層９により開口部２９内に固定される。なお、放熱用フィン１３とサーマルビア１５との接続部は、金属間化合物により合金化されている。
【００３１】
このように構成された部品内蔵基板１では、電子部品９０が、放熱用フィン１３と実装基板２との間に配置される構造となる。放熱用フィン１３は、第１樹脂基材１１上に信号用配線１２と同時に形成されたものであるので、別途作製して第１プリント配線基材１０に取り付ける必要はない。そして、部品内蔵基板１に内蔵された電子部品９０で発生する熱は、裏面９１ａに接触したサーマルビア１５を介して放熱用フィン１３から大気中に放熱される。
【００３２】
次に、第１の実施形態に係る部品内蔵基板１の製造方法について説明する。
図２〜図６は、部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。図７〜図１１は、部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。なお、図２及び図７は第１プリント配線基材１０について、図３及び図８は第２プリント配線基材２０について、図４及び図９は第３及び第４プリント配線基材３０，４０について、図５及び図１０は電子部品について、図６及び図１１は部品内蔵基板の最終工程についてそれぞれの製造工程の詳細を示している。
【００３３】
まず、図２を参照しながら第１プリント配線基材１０の製造工程について説明する。図７（ａ）に示すように、第１樹脂基材１１の一方の面に導体層８が形成された片面銅張積層板（片面ＣＣＬ）を準備する（ステップＳ１００）。次に、導体層８上にフォトリソグラフィによりエッチングレジストを形成した後にエッチングを行って、図７（ｂ）に示すように、信号用配線１２及び放熱パターン等の導体パターンを形成する（ステップＳ１０２）。
【００３４】
ステップＳ１００にて使用する片面ＣＣＬは、例えば厚さ３５μｍの銅箔からなる導体層８に、厚さ２５μｍ程度の第１樹脂基材１１を貼り合わせた構造からなる。すなわち、ここではサブトラクティブ法で放熱用フィン１３を形成するために、導体層８の厚さが極力厚い（例えば第１樹脂基材１１よりも厚い）片面ＣＣＬが使用される。なお、この片面ＣＣＬとしては、例えばキャスティング法により、銅箔にポリイミドのワニスを塗布してそのワニスを硬化させて作製されたものを使用することができる。
【００３５】
キャスティング法は、押出機によって溶融された樹脂を、平坦なダイに設けられた直線状のスリットから押し出して、その溶融膜を冷却されたロールで急速に冷やして圧延しながら巻き取ることで、平坦なフィルムやシートを成形する公知の方法である。この方法は信頼性が高く多用されている。
【００３６】
その他、片面ＣＣＬとしては、ポリイミドフィルム上にシード層をスパッタリングにより形成し、めっきにより銅を成長させて導体層８を形成したものや、圧延或いは電解銅箔とポリイミドフィルムとを接着材により貼り合わせて作製されたものなどを使用することもできる。なお、第１樹脂基材１１は必ずしもポリイミドからなるものである必要はなく、上記のように液晶ポリマー等のプラスチックフィルムからなるものであってもよい。また、ステップＳ１０２でのエッチングには塩化第二鉄を主成分とするエッチャントや、塩化第二銅を主成分とするエッチャントなどを用いることができる。
【００３７】
導体パターンを形成したら、図７（ｃ）に示すように、放熱用フィン１３の形状に合わせて再度フォトリソグラフィによりエッチングレジスト５を放熱用フィン１３となる箇所の放熱パターン上に形成する（ステップＳ１０４）。そして、例えば硫酸及び過酸化水素水を主成分とする薬液を用いて、エッチング量が２０μｍ程度となるサブトラクティブ法によるハーフエッチングを行い、図７（ｄ）に示すように、導体層８の厚みを薄くした信号用配線１２及び厚さの異なる凹凸により表面積を稼いだ放熱用フィン１３を形成する（ステップＳ１０６）。
【００３８】
その後、図７（ｅ）に示すように、第１樹脂基材１１の信号用配線１２及び放熱用フィン１３形成面側と反対側の面に、接着材９ａ及びマスク材７を加熱圧着により貼り付ける（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８にて貼り付けられる接着材９ａとしては、例えば厚さ２５μｍ程度のエポキシ系熱硬化性フィルムを使用することができる。加熱圧着には真空ラミネータを用い、減圧下の雰囲気中にて、接着材９ａの硬化温度以下の温度で０．３ＭＰａの圧力によりプレスしてこれらを貼り合わせることが挙げられる。
【００３９】
なお、接着層９や接着材９ａに用いられる層間接着材は、エポキシ系の熱硬化性フィルムのみならず、アクリル系の接着材や、熱可塑性ポリイミドなどに代表される熱可塑性接着材などが挙げられる。また、層間接着材は必ずしもフィルム状である必要はなく、ワニス状の樹脂を塗布したものであってもよい。マスク材は、上述した樹脂フィルムやＰＥＴ，ＰＥＮなどのプラスチックフィルムの他、ＵＶ照射によって接着や剥離が可能な各種フィルムを用いることができる。
【００４０】
そして、図７（ｆ）に示すように、貼り付けたマスク材７側から、信号用配線１２及び放熱用フィン１３に向かってマスク材７、接着材９ａ及び第１樹脂基材１１を貫通するビアホール６を所定箇所に形成し（ステップＳ１１０）、ビアホール６内に例えばプラズマデスミア処理を施す。
【００４１】
ステップＳ１１０にて形成されるビアホール６は、直径φ１００μｍ程度であり、ＵＶレーザを使用して所定箇所に形成される。ビアホール６は、その他、炭酸ガスレーザやエキシマレーザなどで形成してもよいし、ドリル加工や化学的なエッチングなどにより形成してもよい。また、プラズマデスミア処理は、ＣＦ４及びＯ２（四フッ化メタン＋酸素）の混合ガスにより行うことができるが、Ａｒ（アルゴン）などのその他の不活性ガスを用いることもでき、いわゆるドライ処理ではなく、薬液を用いたウェットデスミア処理としてもよい。
【００４２】
その後、図７（ｇ）に示すように、形成したビアホール６内に、例えばスクリーン印刷により導電ペーストを充填して信号用ビア１４及びサーマルビア１５の各種ビアを形成し（ステップＳ１１２）、マスク材７を剥離して、信号用配線１２及び放熱用フィン１３が形成されると共に、接着層９が備えられた第１樹脂基材１１を有する第１プリント配線基材１０を形成する。
【００４３】
次に、図３を参照しながら第２プリント配線基材２０の製造工程について説明する。なお、既に説明した箇所には同一の符号を附して説明を割愛する場合があり、各ステップの具体的な処理内容については上述した内容を適用可能であるとする。まず、図８（ａ）に示すように、第２樹脂基材２１の両面に導体層８が形成された両面銅張積層板（両面ＣＣＬ）を準備し（ステップＳ１２０）、図８（ｂ）に示すように、所定箇所にビアホール６を形成して（ステップＳ１２２）、プラズマデスミア処理を行う。
【００４４】
次に、図８（ｃ）に示すように、第２樹脂基材２１の全面にパネルめっき処理を施して（ステップＳ１２４）、導体層８上及びビアホール６内にめっき層２３ａを形成する。なお、ビアホール６内のめっき層２３ａは後に信号用ビア２４として用いられるめっきビアであり、第２樹脂基材２１の両面の導体層８を電気的に導通している。
【００４５】
そして、図８（ｄ）に示すように、第２樹脂基材２１の両面にエッチング等により信号用配線２２や信号用ビア２４などの配線パターンを形成する（ステップＳ１２６）。最後に、図８（ｅ）に示すように、電子部品９０が内蔵される部分の第２樹脂基材２１をＵＶレーザなどにより除去し、開口部２９を形成して（ステップＳ１２８）、第２プリント配線基材２０を形成する。
【００４６】
次に、第３及び第４プリント配線基材３０，４０の製造工程について説明する。なお、これらは同様の工程で製造することができるので、ここでは図４を参照しながら代表して第４プリント配線基材４０の製造工程について説明するが、第３プリント配線基材３０についても同様である。
【００４７】
図９（ａ）に示すように、第４樹脂基材４１の一方の面に導体層８が形成された片面銅張積層板（片面ＣＣＬ）を準備する（ステップＳ１３０）。次に、導体層８上にフォトリソグラフィによりエッチングレジストを形成した後にエッチングを行って、図９（ｂ）に示すように、信号用配線４２等の配線パターンを形成する（ステップＳ１３２）。
【００４８】
配線パターンを形成したら、図９（ｃ）に示すように、第４樹脂基材４１の信号用配線４２形成面側と反対側の面に、接着材９ａ及びマスク材７を加熱圧着により貼り付ける（ステップＳ１３４）。そして、図９（ｄ）に示すように、貼り付けたマスク材７側から、信号用配線４２に向かってマスク材７、接着材９ａ及び第４樹脂基材４１を貫通するビアホール６を所定箇所に形成し（ステップＳ１３６）、ビアホール６内にプラズマデスミア処理を施す。
【００４９】
最後に、図９（ｅ）に示すように、形成したビアホール６内に、例えばスクリーン印刷により導電ペーストを充填して信号用ビア４４を形成し（ステップＳ１３８）、マスク材７を剥離して、信号用配線４２及び信号用ビア４４と共に、接着層９が備えられた第４樹脂基材４１を有する第４プリント配線基材４０を形成する。このような処理を行って、第３プリント配線基材３０や、更に多層の場合はその他のプリント配線基材を形成して準備しておく。
【００５０】
なお、上記第２プリント配線基材２０の開口部２９に内蔵される電子部品９０は、例えば次のように製造される。図５を参照しながら電子部品９０の製造工程について説明する。まず、図１０（ａ）に示すように、酸化ケイ素や窒化ケイ素などの無機絶縁層が形成されたダイシング前のウェハ９２を準備する（ステップＳ１４０）。
【００５１】
次に、図１０（ｂ）に示すように、準備したウェハ９２の表面に、例えばセミアディティブ法によって、電子部品９０のパッド９１ｃ上及び無機絶縁層上に導体回路（図示せず）やパッド９１ｃを覆う再配線電極９１を形成する（ステップＳ１４２）。
【００５２】
そして、図１０（ｃ）に示すように、例えば液状の感光性ポリイミド前駆体をスピンコートし、フォトリソグラフィによってコンタクトホールを形成した後に、焼成することで絶縁層９１ｄを形成する（ステップＳ１４４）。最後に、プロービングにより検査を行って、図１０（ｄ）に示すように、薄型化及びダイシングにより電子部品９０を個片化して作製する（ステップＳ１４６）。
【００５３】
なお、ステップＳ１４４にて形成される絶縁層９１ｄの樹脂は、例えばベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）や、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）などを用いることができる。また、感光性樹脂は必ずしもスピンコートによって塗布される必要はなく、カーテンコートやスクリーン印刷、或いはスプレーコートなどによって塗布されてもよい。このようにして作製された電子部品９０には、通常の導電用回路の他、インダクタ、キャパシタ、抵抗などの各機能を付与させることもできる。
【００５４】
こうして、第１〜第４プリント配線基材１０〜４０及び電子部品９０を作製したら、図１１に示すように、電子部品９０の再配線電極９１と第３プリント配線基材３０の信号用ビア３４を、電子部品用実装機で位置合わせして、第３プリント配線基材３０の接着層９及び信号用ビア３４の導電ペーストが硬化していない状態で、電子部品９０を第３プリント配線基材３０に仮留め接着する。
【００５５】
その後、図６に示すように、各プリント配線基材１０〜４０及び電子部品９０を位置決めし、積層する（ステップＳ１５０）。例えば真空プレス機を用いて、１ｋＰａ以下の減圧雰囲気中にて加熱加圧することで熱圧着により一括積層し（ステップＳ１５２）、図１に示すような部品内蔵基板１を製造する。このとき、層間の各接着層９や各樹脂基材２１，３１等の硬化と同時に、ビアホール６に充填された導電ペーストの硬化及び合金化が行われる。従って、導電ペーストと接する放熱用フィン１３や配線等との間には、金属間化合物の合金層が形成される。
【００５６】
なお、その後に部品内蔵基板１を実装基板２に実装する場合は、部品内蔵基板１における第４プリント配線基材４０の信号用配線４２側の第４樹脂基材４１上に、ソルダーレジスト４８をパターン形成し、信号用配線４２上に半田などによりバンプ４９を形成して、実装基板２の実装面２ａ上に実装すればよい。
【００５７】
［第２の実施形態］
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。また、図１３は、部品内蔵基板を製造工程毎に示す断面図である。第２の実施形態に係る部品内蔵基板１は、第１プリント配線基材１０における放熱用フィン１３がセミアディティブ法により製造される点が、第１の実施形態に係る部品内蔵基板１と相違している。
【００５８】
上記図２及び図１２を参照しながら、第２の実施形態に係る部品内蔵基板１の第１プリント配線基材１０の製造工程について説明する。まず、図１３（ａ）に示すように、第１樹脂基材１１の一方の面に導体層８が形成された片面銅張積層板（片面ＣＣＬ）を準備する（ステップＳ１６０）。
【００５９】
次に、図１３（ｂ）に示すように、導体層８上にフォトリソグラフィによりエッチングレジスト５を形成し（ステップＳ１６２）、図１３（ｃ）に示すように、エッチングを行って信号用配線１２及び放熱用フィン台座層１３ａを有する配線パターンを形成する（ステップＳ１６４）。
【００６０】
配線パターンを形成したら、図１３（ｄ）に示すように、放熱用フィン形成箇所以外にめっきレジスト４を形成し（ステップＳ１６６）、例えば電解銅めっきを施した後にめっきレジスト４を除去する。これにより、図１３（ｅ）に示すように、放熱用フィン台座層１３ａ上に放熱用フィン１３が形成され（ステップＳ１６８）、図２のステップＳ１０８へ移行し、以降の処理を実行し、放熱用フィン１３を有する第１プリント配線基材１０を形成する。
【００６１】
第２の実施形態に係る部品内蔵基板１では、第１プリント配線基材１０の放熱用フィン１３が、上記のようにセミアディティブ法により形成されるので、信号用配線１２及び放熱用フィン１３に用いる銅箔などの導電材のエッチングなどによる無駄を少なくすることができる。
【００６２】
なお、上述した第１及び第２の実施形態に係る部品内蔵基板１の第１プリント配線基材１０の放熱用フィン１３は、サブトラクティブ法又はセミアディティブ法によりパターン形成されるので、単なる矩形状ではなく、図１４に示すように、例えば信号用配線１２を避けるように、第１樹脂基材１１上にて最大限に表面積が稼げる任意のパターンを形成できる。このようにすれば、放熱用フィン１３を確実に形成した上で、例えば信号用配線１２上に、実装部品９９を実装することも可能となるため、配線設計の自由度を向上させることができる。
【００６３】
また、放熱用フィン１３は、図１５に示すように、その形状が表面積を稼ぐために、一方向に連続した形状ではなく、例えば角柱のマトリックス状に第１樹脂基材１１上に形成されてもよい。その他、放熱用フィン１３は、円柱、円錐、角錐、星形など、種々の形状で形成されてもよい。
【００６４】
このようにすれば、電子部品９０が内蔵された部品内蔵基板１において、限られた面積にて最大の放熱効果を発揮できるように構成することができる。また、同一面上に信号用配線１２を形成したり、上記のように実装部品９９を実装したりすることができるので、放熱特性を損なうことなく配線設計の自由度を向上させることができる。
【００６５】
［第３の実施形態］
図１６は、本発明の第３の実施形態に係る部品内蔵基板１Ａの構造を示す断面図である。第３の実施形態に係る部品内蔵基板１Ａは、第１及び第２プリント配線基材１０，２０間に、更に第５プリント配線基材５０が積層されている点が、第１及び第２の実施形態に係る部品内蔵基板１と相違している。
【００６６】
第５プリント配線基材５０は、例えば片面ＣＣＬからなり、第５樹脂基材５１と、この第５樹脂基材５１の一方の面に形成された信号用配線５２及びサーマル配線５３を備えてなり、第３及び第４プリント配線基材３０，４０と同様に作製することができる。また、第５プリント配線基材５０は、信号用配線５２及びサーマル配線５３に向かって第５樹脂基材５１を貫通するように形成されたビアホール６内に充填形成された導電ペーストからなる信号用ビア５４及びサーマルビア５５を備えている。
【００６７】
サーマルビア５５の一方の端部は電子部品９０の裏面９１ａに接触しているので、電子部品９０の熱は、サーマルビア５５を介してサーマル配線５３に伝わり、サーマル配線５３に接続された第１プリント配線基材１０のサーマルビア１５を通って放熱用フィン１３から外部に放熱される。
【００６８】
このように構成すれば、電子部品９０の裏面９１ａが部品内蔵基板１Ａの表層にある第１プリント配線基材１０の近傍に配置されていなくても、すなわち、電子部品９０が部品内蔵基板１Ａの内層奥深くに配置されていても、第１及び第２の実施形態に係る部品内蔵基板１と同様にその熱を効率よく放熱することができる。
【００６９】
なお、第５プリント配線基材５０は、更に複数設けられてもよい。また、サーマルビア１５，５５は、熱抵抗を小さくするために、放熱用フィン１３に向かって電子部品９０の裏面９１ａから直線状に設けられているが、その他の形状（例えばクランク状）となるように形成されていてもよい。更に、各プリント配線基材１０，５０のサーマルビア１５，５５の数は、必ずしも同数（ここでは、３つ）である必要はなく、電気的（熱的）に接続されていればよい。
【符号の説明】
【００７０】
１，１Ａ 部品内蔵基板
２ 実装基板
２ａ 実装面
６ ビアホール
７ マスク材
８ 導体層
９ 接着層
９ａ 接着材
１０ 第１プリント配線基材
１１ 第１樹脂基材
１２ 信号用配線
１３ 放熱用フィン
１３ａ 放熱用フィン台座層
１４ 信号用ビア
１５ サーマルビア
２０ 第２プリント配線基材
２１ 第２樹脂基材
２２ 信号用配線
２３ａ めっき層
２４ 信号用ビア
２９ 開口部
３０ 第３プリント配線基材
３１ 第３樹脂基材
３２ 信号用配線
３４ 信号用ビア
４０ 第４プリント配線基材
４１ 第４樹脂基材
４２ 信号用配線
４４ 信号用ビア
４８ ソルダーレジスト
４９ バンプ
５０ 第５プリント配線基材
５１ 第５樹脂基材
５２ 信号用配線
５３ サーマル配線
５４ 信号用ビア
５５ サーマルビア
９０ 電子部品
９１ 再配線電極
９１ａ 裏面
９１ｂ 電極形成面
９１ｃ パッド
９１ｄ 絶縁層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂基材に配線パターン及びビアが形成されたプリント配線基材を複数積層すると共に電子部品を内蔵してなる部品内蔵基板の製造方法であって、
複数の樹脂基材にサーマル配線を含む前記配線パターン及びサーマルビアを含む前記ビアを形成すると共に、前記複数の樹脂基材のうちの表層に配置される樹脂基材の表面に前記配線パターン及び放熱用フィンをパターン形成し、前記複数の樹脂基材のうちの少なくとも一つに前記電子部品を内蔵する開口部を形成して複数のプリント配線基材を形成する工程と、
前記電子部品の電極形成面と反対側の面が、少なくとも前記サーマルビアを介して前記放熱用フィンと接続されるように前記複数のプリント配線基材を熱圧着して一括積層する工程とを備えた
ことを特徴とする部品内蔵基板の製造方法。
【請求項２】
前記表層に配置される樹脂基材の前記放熱用フィンは、ハーフエッチングによりパターン形成されることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵基板の製造方法。
【請求項３】
前記表層に配置される樹脂基材の前記放熱用フィンは、セミアディティブ法によりパターン形成されることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵基板の製造方法。
【請求項４】
前記放熱用フィンと前記サーマルビアとの接続部には、合金層が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の部品内蔵基板の製造方法。
【請求項５】
前記電子部品の電極形成面と反対側の面は、複数層にわたる前記サーマルビア及び前記サーマル配線を介して前記放熱用フィンと接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の部品内蔵基板の製造方法。
【請求項６】
樹脂基材に配線パターン及びビアが形成されたプリント配線基材を複数積層すると共に電子部品を内蔵してなる部品内蔵基板であって、
前記プリント配線基材の少なくとも一部が、前記配線パターンにサーマル配線を含み、前記ビアにサーマルビアを含み、
表層に配置されるプリント配線基材の表面には、前記配線パターンと共に前記サーマルビアと接続される放熱用フィンがパターン形成され、前記内蔵された電子部品の電極形成面とは反対側の面が、前記サーマルビアを介して前記放熱用フィンに接続され、
前記放熱用フィンと前記サーマルビアの接続部は、合金化されている
ことを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項１】
樹脂基材に配線パターン及びビアが形成されたプリント配線基材を複数積層すると共に電子部品を内蔵してなる部品内蔵基板の製造方法であって、
複数の樹脂基材にサーマル配線を含む前記配線パターン及びサーマルビアを含む前記ビアを形成すると共に、前記複数の樹脂基材のうちの表層に配置される樹脂基材の表面に前記配線パターン及び放熱用フィンをパターン形成し、前記複数の樹脂基材のうちの少なくとも一つに前記電子部品を内蔵する開口部を形成して複数のプリント配線基材を形成する工程と、
前記電子部品の電極形成面と反対側の面が、少なくとも前記サーマルビアを介して前記放熱用フィンと接続されるように前記複数のプリント配線基材を熱圧着して一括積層する工程とを備えた
ことを特徴とする部品内蔵基板の製造方法。
【請求項２】
前記表層に配置される樹脂基材の前記放熱用フィンは、ハーフエッチングによりパターン形成されることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵基板の製造方法。
【請求項３】
前記表層に配置される樹脂基材の前記放熱用フィンは、セミアディティブ法によりパターン形成されることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵基板の製造方法。
【請求項４】
前記放熱用フィンと前記サーマルビアとの接続部には、合金層が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の部品内蔵基板の製造方法。
【請求項５】
前記電子部品の電極形成面と反対側の面は、複数層にわたる前記サーマルビア及び前記サーマル配線を介して前記放熱用フィンと接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の部品内蔵基板の製造方法。
【請求項６】
樹脂基材に配線パターン及びビアが形成されたプリント配線基材を複数積層すると共に電子部品を内蔵してなる部品内蔵基板であって、
前記プリント配線基材の少なくとも一部が、前記配線パターンにサーマル配線を含み、前記ビアにサーマルビアを含み、
表層に配置されるプリント配線基材の表面には、前記配線パターンと共に前記サーマルビアと接続される放熱用フィンがパターン形成され、前記内蔵された電子部品の電極形成面とは反対側の面が、前記サーマルビアを介して前記放熱用フィンに接続され、
前記放熱用フィンと前記サーマルビアの接続部は、合金化されている
ことを特徴とする部品内蔵基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−１１５３２７（Ｐ２０１３−１１５３２７Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１９８１（Ｐ２０１１−２６１９８１）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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