部品内蔵プリント配線板およびその製造方法
【課題】 高密度実装化、多層配線化および低コスト化が容易な部品内蔵プリント配線板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 コア材１１の一主面から他主面に貫通する開口１２が形成され、開口１２の側壁に圧接する機能素子１３が取り付けられ、機能素子１３の両端子１３ａ、１３ｂがコア材１１の一主面と他主面とに向いて露出する。コア材１１の一主面上に第１の層間絶縁層１４が形成され、その第１の導体バンプ１５が端子１３ａに接続し、第１の導体層１６に電気的に取り出される。同様に、コア材１１の他主面上に第２の層間絶縁層１７が形成され、その第２の導体バンプ１８が端子１３ｂに接続し、第２の導体層１９に取り出される。また、この第１の層間絶縁層１４と第２の層間絶縁層１７は、開口１２と機能素子１３の間に生じる空隙を埋める。
【解決手段】 コア材１１の一主面から他主面に貫通する開口１２が形成され、開口１２の側壁に圧接する機能素子１３が取り付けられ、機能素子１３の両端子１３ａ、１３ｂがコア材１１の一主面と他主面とに向いて露出する。コア材１１の一主面上に第１の層間絶縁層１４が形成され、その第１の導体バンプ１５が端子１３ａに接続し、第１の導体層１６に電気的に取り出される。同様に、コア材１１の他主面上に第２の層間絶縁層１７が形成され、その第２の導体バンプ１８が端子１３ｂに接続し、第２の導体層１９に取り出される。また、この第１の層間絶縁層１４と第２の層間絶縁層１７は、開口１２と機能素子１３の間に生じる空隙を埋める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品内蔵プリント配線板およびその製造方法に係り、詳しくは、例えば半導体素子等からなる電気／電子部品を収容した部品内蔵プリント配線板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば携帯機器類のような電子機器の短小軽薄化に伴い、電気／電子部品（まとめて電子部品という）の実装されるプリント配線板では、その高密度実装化と短小軽薄化が強く要求され、多層配線板の開発が種々に進められている。そして、これまでその最上層の配線回路面に表面実装されていたトランジスタ、ダイオード、ＩＣの能動素子、あるいは抵抗体、コンデンサの受動素子等からなる電子部品が、多層配線板の内部に収容されるようなってきている。以下、能動素子および受動素子をあわせて機能素子ともいう。
【０００３】
上記電子部品内蔵のプリント配線板の従来技術について図面を参照しながら説明する。なお、以下の各図において、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は一部省略される。
【０００４】
図７に示すプリント配線板は、電源ラインに接続されるバイパスコンデンサが内蔵された多層配線板の一例である（例えば、特許文献１参照）。同図に示すプリント配線板においては、コア材１０１の所定の位置に貫通孔１０２が形成され、この貫通孔１０２内にバイパスコンデンサ１０３が埋設されている。ここで、バイパスコンデンサ１０３の両端子１０３ａ、１０３ｂがコア材１０１の第１の主面と第２の主面にそれぞれ向くように配置され、両端子の表面に高融点ハンダ１０４が形成されている。そして、コア材１０１の上記両面にそれぞれ導体板が重ねられ、加熱加圧の処理（以下、熱プレスともいう）により導体板がコア材１０１の両面に張り付けられると共に、高融点ハンダが溶けて各端子がそれぞれの導体板にハンダ付けされる。
【０００５】
そして、上記張り付けられた導体板が回路パターンにエッチング加工され、第１の配線回路１０５および第２の配線回路１０６が形成される。更に、例えば公知のバンプ付き銅シートと樹脂フィルムを重ねて加熱加圧して樹脂フィルムにバンプを埋め込む工法により、第１の配線回路１０５は、第１の層間絶縁層１０７を貫通するビアの第１の導体バンプ１０８を通して第３の配線回路１０９と電気的導通が得られるようになっている。同様に、第２の配線回路１０６は、第２の層間絶縁層１１０を貫通する第２の導体バンプ１１１を通して第４の配線回路１１２と電気的導通が得られるようになっている。
【０００６】
このバンプ埋め込み工法では、例えば印刷技術により銀ペーストを用い形成した略円錐形の導体バンプが薄い導体板の所定位置に設けられ、この薄い導体板がプリプレグ材を介してコア材１０１の両面に積層され熱プレスされる。そして、このようなレイアップによりプリント配線板は多層化される。
【０００７】
しかし、上記プリント配線板の熱プレスの工程では、初めにコア材１０１の例えば第２の主面に一方の導体板を重ねた後に、バイパスコンデンサ１０３を貫通孔１０２に挿入する。ここで、バイパスコンデンサ１０３はこの導体板に支持されるようにマウントされる。そして、このマウント状態でコア材１０１の第１の主面に他方の導体板を重ねて熱プレスすることになる。これは、バイパスコンデンサ１０３が貫通孔１０２に固持することができないからである。このため、熱プレスの工程の簡素化が難しくなる。
【０００８】
また、上記熱プレスによるバイパスコンデンサ１０３両端子の配線回路へのハンダ付けにおいて、そのハンダ接合を確認することができないためにその良否の判定が難しい。ここで、コア材１０１における貫通孔１０２の深さ、バイパスコンデンサ１０３の寸法あるいはその両端子の表面に形成される高融点ハンダ１０４の厚さのバラツキ等が上記ハンダ接合の良否に関わり、製品の品質管理が難しくなる。
【０００９】
そして、プリント配線板へのバイパスコンデンサ１０３収容後の多層化のレイアップにおいて、その熱プレスの条件が制約されるようになる。すなわち、コア材１０１に埋設したバイパスコンデンサ１０３を配線回路に電気接続する高融点ハンダ１０４の溶融あるいは熱変形が生じない条件によって熱プレスしなければならない。
【００１０】
これ等のことから、プリント配線板の製造コストの低減が難しい。例えばビアの配線板上での面密度が現状の例えば約３０万個／ｍ２から将来の例えば１００万個／ｍ２以上になる多層配線板において、その低コスト化が容易でなくなる。
【００１１】
次に、例えば半導体ベアチップが内蔵された多層配線板の一例を図８に示す（例えば、特許文献２参照）。同図に示すプリント配線板においては、コア材１０１の所定の位置に開口１１３が形成され、半導体ベアチップ１１４がこの開口１１３に挿設されている。ここで、例えばバンプ埋め込み工法により、第１の配線回路１０５は、第１の層間絶縁層１０７を貫通する第１の導体バンプ１０８を通して第３の配線回路１０９と電気的導通が得られるようになっている。同様に、第２の配線回路１０６は、第２の層間絶縁層１１０を貫通する第２の導体バンプ１１１を通して第４の配線回路１１２と電気的導通が得られるようになっている。
【００１２】
そして、第４の配線回路１１２には、半導体ベアチップ１１４がフリップチップ接続している。この場合、半導体ベアチップ１１４に設けられた電極パッド（図示せず）が第３の導体バンプ１１５を通してそれぞれ第４の配線回路１１２の対応する配線に接続する。第３の導体バンプ１１５は、上記第１の導体バンプ１０８および第２の導体バンプ１１１と異なり小さく形成される。なお、この接続領域にアンダーフィル樹脂１１６が充填される。また、第４の配線回路１１２は、第３の層間絶縁層１１７を貫通する第４の導体バンプ１１８を通して第５の配線回路１１９と電気的導通が得られるようになっている。ここで、第３の層間絶縁層１１７の上下面に第４の配線回路１１２および第５の配線回路１１９が設けられ、これ等に挟設された第４の導体バンプ１１８を有する両面配線板が用いられる。
【００１３】
上記半導体ベアチップ内蔵のプリント配線板では、その熱プレスの工程においてプリプレグ材として軟化している第１の層間絶縁層１０７および第２の層間絶縁層１１０が、加熱により得られた流動性により半導体ベアチップ１１４の周りの空間を充填する。そして硬化して積層一体化する。
【００１４】
しかし、このようなプリント配線板では、半導体ベアチップ１１４が第４の配線回路１１２にフリップチップ接続しマウントする領域にある第２の層間絶縁層１１０を選択的にエッチング除去する工程が必要になる。また、大きさの異なる２種類の導体バンプの作製が必要になる。これ等のため、プリント配線板の製造工程の簡素化が難しく、その製造コスト低減が容易でない。
【００１５】
また、その製造工程の熱プレスにおいて、半導体ベアチップ１１４の周りのかなり広い空間が、プリプレグ材の第１の層間絶縁層１０７および第２の層間絶縁層１１０により充填されるようになる。このプリプレグ材の充填分から、部品内蔵の領域における第１の層間絶縁層１０７および第２の層間絶縁層１１０が薄くなり易い。そして、プリント配線板の肉厚の不均一性による規格外の製品が発生し易い。このプリント配線板の肉厚の不均一性は、電子部品の内蔵密度の増大と共に顕著になる。
【００１６】
このように、その他の従来技術を含めて、これまでの電子部品内蔵のプリント配線板では、電子部品の内蔵密度が増大するに伴いその製造方法が煩雑化し生産性が低下する。そして、プリント配線板の低コスト化が容易でなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００１−２７４５５５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述したように、従来技術によれば、電子部品内蔵のプリント配線板の高密度実装化および多層配線化において、その低コスト化を容易にすることが難しくなる。本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、電子部品を内蔵するプリント配線板の高密度実装化および多層配線化が容易で、しかもその製法の簡素化が可能になる部品内蔵プリント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。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明にかかる部品内蔵プリント配線板は、一主面から他主面に貫通する開口を少なくとも１つ有するコア絶縁層と、前記開口の側壁の少なくとも一部に圧接する電子部品と、前記コア絶縁層の前記一主面上および他主面上にそれぞれ形成され、前記電子部品と前記開口の間に生じた空隙を埋める第１の層間絶縁層および第２の層間絶縁層と、前記第１の層間絶縁層上あるいは前記第２の層間絶縁層上に積層された導体層と、前記第１の層間絶縁層あるいは前記第２の層間絶縁層を貫通し前記電子部品の外部用端子と前記導体層に接続する導通部材と、を有する構成になっている。
【００２０】
そして、本発明にかかる部品内蔵プリント配線板の製造方法は、内層基板となるコア材の第１の主面から第２の主面に貫通する開口を形成する工程と、電子部品の外部用端子が前記第１の主面あるいは前記第２の主面の方向に向いて露出するように前記電子部品を前記開口に圧入する工程と、前記第１の主面と前記第２の主面上にそれぞれ外層となる層間絶縁層および導体バンプを配設した導体板を積層する工程と、前記積層したコア材、層間絶縁層および導体板を加熱加圧により一体化し、前記層間絶縁層を貫通する前記導体バンプを前記外部用端子に接続すると共に、前記開口と前記電子部品の間の空隙を前記層間絶縁層の一部により埋める工程と、前記導体板をパターニング加工して配線回路を形成する工程と、を有する構成になっている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の構成により、従来の部品内蔵プリント配線板に較べて更なる高密度実装化、多層配線化が容易になる。しかも、部品内蔵プリント配線板の製造工程は簡素化し、その製造コストが低減して安価なプリント配線板の生産が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板の一例を示す断面図。
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板において、コア材の開口に内蔵部品が圧接する一例を示す上面図。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板の製造方法の一例を示す製造工程別断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板の一例を示す断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板において、内蔵部品が圧接するコア材の開口の一例を示す上面図。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板の製造方法の一工程を示し、（ａ）はその上面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ矢視断面図。
【図６】図５に続く部品内蔵プリント配線板の製造工程別断面図。
【図７】従来技術における部品内蔵プリント配線板の一例を示す断面図。
【図８】従来技術における部品内蔵プリント配線板の他例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の好適な実施形態のいくつかについて図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は一部省略される。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なる。
【００２４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板およびその製造方法について図１Ａ、図１Ｂおよび図２を参照して説明する。図１Ａに示すように、部品内蔵プリント配線板１０では、コア材１１の所定の位置にコア材１１の一主面からその対向面となる他主面に貫通する開口１２が形成され、開口１２の側壁の一部に圧接する機能素子１３が取り付けられている。ここで、例えばコンデンサのような機能素子１３の外部用端子である両端子１３ａ、１３ｂがコア材１１の一主面となる表面と他主面となる裏面に向いて露出している。そして、機能素子１３は上記圧接により開口１２内に固持されている。
【００２５】
上記機能素子１３が開口１２内に圧接し固持される形態について図１Ｂを参照した説明を加える。図１Ｂに示すように、例えば角柱でありその平面形状が矩形となる機能素子１３の場合、開口１２の平面形状は例えば円形になっている。そして、機能素子１３はその角部（稜線）１３ｃのところで開口１２の側壁１２ｂに圧接するように挿設される。ここで、開口１２と機能素子１３の間において、上記圧接しないところには空隙１２ｃが生じるようになる。
【００２６】
そして、コア材１１を例えば多層配線板の内層基板とし、その一主面上に第１の層間絶縁層１４が外層として形成され、この第１の層間絶縁層１４の所定の位置に導通部材として第１の導体バンプ１５が設けられている。機能素子１３の端子１３ａは、この第１の導体バンプ１５に接続し、第１の層間絶縁層１４の上に積層された第１の導体層１６に電気的に取り出されるようになっている。同様に、コア材１１の他主面上に第２の層間絶縁層１７が形成され、第２の層間絶縁層１７の所定の位置に導通部材として第２の導体バンプ１８が設けられている。機能素子１３の端子１３ｂは、第２の導体バンプ１８に接続し、第２の層間絶縁層１７の上に積層された第２の導体層１９と電気的導通が得られるようになっている。
【００２７】
上記部品内蔵プリント配線板１０では、第１の層間絶縁層１４および第２の層間絶縁層１７は、開口１２と機能素子１３の間に生じる空隙１２ｃを埋めて機能素子１３を開口１２内に強固に固着する機能を有している。
【００２８】
コア材１１の材料としては、例えば熱硬化性樹脂であるガラスエポキシ系樹脂材料が好適である。その他の熱硬化性樹脂としてポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、あるいはこれ等のコンポジット系樹脂等がある。また、熱可塑性樹脂も使用することができる。そのような熱可塑性樹脂として、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、熱可塑性ポリイミド樹脂、あるいはこれ等のコンポジット系樹脂等が挙げられる。いずれにしても、ガラスクロスに上記の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含浸させたガラスクロス系樹脂が好適に使用される。ガラスクロス系樹脂であると、詳細は後述されるが例えば打ち抜き加工により開口１２を形成したときに、その側壁にガラスクロスによる小さな凹凸が形成され易い。そして、機能素子１３の開口１２への圧接に伴う固持が容易になる。
【００２９】
機能素子１３は、例えばコンデンサ、抵抗体、ダイオード、トランジスタ、ＩＣ等の電子部品である。この電子部品の端子１３ａ、１３ｂでは、例えば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）材、ステンレス材等の金属材面に金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）の単層、あるいはＮｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｇ等の複合層のメッキが施されるとよい。
【００３０】
第１の層間絶縁層１４および第２の層間絶縁層１７は、熱硬化性樹脂であるガラスエポキシ系樹脂が好適に使用できる。あるいは、その他に、上述したような熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂であっても構わない。
【００３１】
導体バンプ１５は、例えばＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、ハンダ等の金属材料からなる。なお、第１の導体層１６、第２の導体層１９は、通常のＣｕからなる回路配線層である。
【００３２】
次に、部品内蔵プリント配線板１０の製造方法の一例について説明する。図２（ａ）に示すように、例えば５０μｍ〜１ｍｍ程度の肉厚となるコア材１１に、打ち抜き加工、レーザ加工あるいはドリル加工により、開口１２を形成する。ここで、機能素子１３が角柱のコンデンサのような場合、開口１２の平面形状は例えば直径０．３ｍｍの円形となる。あるいは楕円形等になっていてもよい。
【００３３】
次に、図２（ｂ）に示すように、例えばコンデンサの機能素子１３を開口１２内に圧入し所定の深さ位置に挿設する。ここで、機能素子１３は、図１Ｂで説明したように、その角部が開口１２の側壁に圧接し仮固定される。また、機能素子１３の両端子１３ａ、１３ｂはそれぞれコア材１１の表面および裏面に向いて露出する。このようにして、機能素子１３は、従来技術のようなマウントによらないで、開口１２内に自在に固持できる。なお、図２（ｂ）は図１Ｂで示したＸ−Ｘ矢視の断面図として示されている。
【００３４】
ここで、コア材１１がガラスクロス系樹脂であると、開口１２の側壁に小さな凹凸が形成され易く、機能素子１３の開口１２内への圧入が安定して行える。それと共に機能素子１３の開口１２への圧接に伴う固持が容易になる。
【００３５】
また、上記コア材１１とは別個に、図２（ｃ）に示されているように、いわゆる導体バンプ付積層板２１を２枚準備する。この導体バンプ付積層板２１は例えば次のようにして作製する。例えば厚さが２０μｍ程度の金属箔２２を用意し、その所定位置にメタルマスクを介して、例えばエポキシ樹脂をバインダとしてなる銀系の導電性ペーストをスクリーン印刷する。その後、乾燥・硬化させて例えば円錐型の導体バンプ群２３を形成する。ここで、導体バンプ群２３の高さは例えば１００μｍ程度とする。そして、例えば厚さが８０μｍ程度のエポキシ樹脂−ガラスクロス系のプリプレグ２４を導体バンプ群２３側から金属箔２２上にプレス機を用いて積層する。このとき、円錐型の導体バンプ群２３の頭部がプリプレグ２４を貫通して、上記導体バンプ付積層板２１が作製される。
【００３６】
そして、図２（ｃ）に示すように、２枚の導体バンプ付積層板２１の導体バンプ群２３が機能素子１３の端子の位置にくるように位置決めする。その後、この２枚の導体バンプ付積層板２１をコア材１１の表面および裏面に積層して熱プレスをする。この熱プレスでは、雰囲気ガスは例えば減圧状態でありその時の加熱温度は例えば１８０℃〜２３０℃になる。また、加圧は例えば３０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２程度である。この加熱加圧において、はじめプリプレグ２４が流動性を得て、開口１２と機能素子１３の間に生じている空隙を埋める。その後に、全体が硬化して一体化し、機能素子１３は開口１２内に強固に固着する。
【００３７】
このようにして、図２（ｄ）に示すように、内層基板であるコア材１１の表面側に第１の層間絶縁層１４が外層として形成され、その裏面側に第２の層間絶縁層１７が外層として形成され多層化される。そして、上記導体バンプ群２３はそれぞれその先端がおしつぶされて両端子１３ａ、１３ｂに電気的に接続する第１の導体バンプ１５および第２の導体バンプ１８になる。
【００３８】
なお、例えば上記円錐型の導体バンプ群２３は、その先端が切り取られた構造になっていてもよい。このような例として、図２（ｃ）に示した導体バンプ群２３において破線から先が切り取られる。
【００３９】
次に、例えば塩化第二銅水溶液あるいは塩化鉄水溶液等からなる化学薬液のエッチング液に浸漬し、エッチングレジスト（図示せず）をエッチングマスクにして、金属箔２２を選択エッチングしパターニング加工する。このようにして、図１Ａで示したように第１の層間絶縁層１４上に第１の導体層１６を形成し、同様に第２の層間絶縁層１７上に第２の導体層１９を形成し、本実施形態の部品内蔵プリント配線板１０が作製される。部品内蔵プリント配線板１０は、リジッド配線板が好適であるが、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuit）にすることもできる。
【００４０】
本実施形態では、開口１２は機能素子１３の形状に合わせてその平面形状が適切になるように適宜に形成される。例えば、機能素子１３が円柱等になれば、開口１２の平面形状は矩形あるいは多角形等になる。なお開口１２と機能素子１３は同様の平面形状にすることもできる。また、開口１２は、後述する図４に示すような形状であってもよい。
【００４１】
また、上記部品内蔵プリント配線板１０において、機能素子１３の端子が露出する領域以外では、図示しないがコア材１１の両面に配線回路が形成されていても構わない。また、その製造方法においては、バンプ埋め込み工法のようにコア材１１の表面および裏面にプリプレグ２４を積層し、その後に、円錐型の導体バンプ群２３が形成された金属箔２２を位置決めし熱プレスするようにしてもよい。
【００４２】
本実施形態の部品内蔵プリント配線板では、その配線板の内層基板に設けた開口１２の側壁に圧接するように機能素子１３が挿設され固持される。そして、外層の積層による多層化において、その挿設された機能素子１３の端子１３ａ、１３ｂは、外層の回路配線とのビアになる導体バンプ１５，１８にそれぞれ接続する。そして、開口１２と機能素子１３の間に生じた空隙は、外層の層間絶縁層１４，１７の一部により埋められる。このために、本実施形態の部品内蔵プリント配線板は、機能素子１３等の電子部品の高密度実装化および多層配線化を更に容易にすることができる。
【００４３】
また、従来技術においては必要になっていた機能素子１３のマウントは不要になるなどから、部品内蔵プリント配線板の製造方法の簡素化が可能になる。そして、上記内層基板と外層の層間絶縁層の熱プレスにおいて、内蔵される機能素子１３の端子１３ａ、１３ｂと対応する導体バンプ１５，１８との位置合わせが正確にできるようになり、それ等の間の電気接続が安定してできる。また、部品内蔵プリント配線板の厚さ均一性が向上する。これ等のことから製造における品質管理が容易になる。
【００４４】
このようにして、部品内蔵プリント配線板の高密度実装化、多層配線化にあっても、その生産性向上が容易になり、その製造コストの低減が容易になる。そして、安価な部品内蔵プリント配線板の提供が可能になる。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板およびその製造方法について図３ないし図６を参照して説明する。この実施形態では、例えばＩＣのような寸法の大きな能動素子が開口に容易に圧接し固持される。この点が第１の実施形態と主に異なるところである。以下、その異なるところを主に説明する。
【００４６】
図３，４に示すように、部品内蔵プリント配線板２０では、コア材１１の所定の位置にその両面に貫通する開口１２が形成され、開口１２の側壁に形成した突起部１２ａに圧接するように機能素子１３が取り付けられる。突起部１２ａは、図４（ａ）に示すように例えば平面形状が矩形になる開口１２において、その辺から内側に例えば台形に突き出る構造になっている。また、開口１２は、上述の図１に示すような形状であってもよい。
【００４７】
ここで、この突起する構造体は、開口１２においてコア材１１の表面から裏面にかけて形成されていてもよいし、開口１２の側壁の一部に形成されるようになっていても構わない。なお、突起部１２ａの側壁から突き出る高さはコア材１１の硬度により適宜に決められるが例えば１μｍ程度である。そして、この高さはコア材１１の第１の主面から第２の主面にかけて増大するように変化してもよい。また、突起部１２ａは、開口１２の平面形状に合わせて適宜に形成する。図４（ｂ）では、開口１２側壁に設けられる円弧状の突起部１２ａが一例に示される。
【００４８】
そして、突起部１２ａ以外の領域では、開口１２と機能素子１３の間には間隙２５が形成される。この機能素子１３は例えばＩＣの半導体ベアチップであり、フリップチップ状態に載置されたＩＣチップ表面には、外部用端子である所要数の電極パッド２６が配設されている。
【００４９】
そして、コア材１１を多層配線板の内層基板とし、その第１の主面上に、第１の導体層１６を有する第１の層間絶縁層１４が外層として形成されている。また、コア材１１の第２の主面上に、第２の層間絶縁層１７が形成され、第２の層間絶縁層１７の所定の位置に導通部材として第２の導体バンプ１８が設けられている。機能素子１３の電極パッド２６は、第２の導体バンプ１８に接続し、第２の層間絶縁層１７の上に積層された第２の導体層１９に電気的に取り出される。
【００５０】
上記第１の層間絶縁層１４および第２の層間絶縁層１７は開口１２と機能素子１３の間に生じる間隙２５を含む空隙を上方および下方から埋める。そして、機能素子１３は第１の層間絶縁層１４および第２の層間絶縁層１７により開口１２内に強固に固着される。
【００５１】
機能素子１３の電極パッド２６は、その表面がＡｕ、Ａｇ、Ｎｉの単層、あるいはＮｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｇ等の複合層のメッキが施された構造になっているとよい。あるいは例えばハンダバンプのような導体バンプ状になっていてもよい。その他は、その構成材料も含めて第１の実施形態で説明したのと同様になっている。
【００５２】
次に、第２の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板の製造方法の一例について図５，６を参照して説明する。コア材１１に開口１２を形成する工程において、例えば突起部１２ａに対応した表面溝の形成されたポンチによりコア材１１が打ち抜き加工される。このようにして、図５に示すように、コア材１１の所定の位置に突起部１２ａ付きの開口１２を形成する。
【００５３】
次に、例えばＩＣの機能素子１３をフェースダウンにして開口１２内に圧入し挿設する。ここで、機能素子１３は開口１２の突起部１２ａに圧接する。なお、ＩＣチップの面積が例えば１０ｍｍ角程度と大きくなると、例えば真空吸着等の機構を備えたヘッドによりチップ裏面を保持し所定の押圧力により所定の深さ位置に圧入するとよい。
【００５４】
次に、図６（ａ）に示すように、例えば第１の実施形態で説明したのと同様に形成した導体バンプ付積層板２１の導体バンプ群２３が機能素子１３の電極パッド２６の位置にくるように位置決めする。その後、第１の実施形態の場合と同じように、コア材１１の表面および裏面に２枚の導体バンプ付積層板２１を積層した状態で熱プレスする。この熱プレスにおいて、プリプレグ２４が流動し、開口１２と機能素子１３の間に生じている間隙２５を含む空隙を埋める。そして、全体が硬化し一体化して、機能素子１３は開口１２内に強固に固着する。
【００５５】
このようにして、図６（ｂ）に示すように、コア材１１の表面側と裏面側にそれぞれ第１の層間絶縁層１４および第２の層間絶縁層１７が外層として形成され多層化される。そして、上記導体バンプ群２３はそれぞれその先端がおしつぶされ電極パッド２６に電気的に接続する第２の導体バンプ１８になる。なお、第１の層間絶縁層１４には第１の導体バンプ１５が示されていないが、図６（ｂ）の図面から外れた領域に内蔵する別の機能素子のところに形成されてもよい。
【００５６】
そして、第１の実施形態で説明したように金属箔２２をパターニング加工する。このようにして、図３で示したように第１の層間絶縁層１４上に第１の導体層１６を形成し、同様に第２の層間絶縁層１７上に第２の導体層１９を形成し、本実施形態の部品内蔵プリント配線板２０が作製される。
【００５７】
第２の実施形態では、第１の実施形態で説明したのと同様な作用効果が奏され、部品内蔵プリント配線板の高密度実装化、多層配線化と共にその低コスト化が容易になる。また、第２の実施形態では、開口１２の側壁において機能素子１３が部分的に突起部１２ａに圧接することから、平面積が大きくなる機能素子１３であっても再現性よく安定的に圧入することができる。このため、機能素子１３が例えば１０ｍｍ角以上になるようなＩＣチップであっても、部品内蔵プリント配線板の安定した生産が容易になる。
【００５８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【００５９】
上記実施形態で説明した導体バンプの換わりとして、その他レイアップによる多層化において、そのビルドアップで用いられる配線回路間のビアが機能素子１３の端子に接続する構造になるようにしてもよい。
【００６０】
上記実施形態は、機能素子１３からなる電子部品を内蔵するプリント配線板について説明しているが、本発明は、その他の電子部品となる場合であってもよいし、また電気部品となる場合であっても構わない。
【符号の説明】
【００６１】
１０，２０…部品内蔵プリント配線板，１１…コア材，１２…開口，１２ａ…突起部，１３…機能素子，１４…第１の層間絶縁層，１５…第１の導体バンプ，１６…第１の導体層，１７…第２の層間絶縁層，１８…第２の導体バンプ，１９…第２の導体層，２１…導体バンプ付積層板，２２…金属箔，２３…導体バンプ群，２４…プリプレグ，２５…間隙，２６…電極パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品内蔵プリント配線板およびその製造方法に係り、詳しくは、例えば半導体素子等からなる電気／電子部品を収容した部品内蔵プリント配線板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば携帯機器類のような電子機器の短小軽薄化に伴い、電気／電子部品（まとめて電子部品という）の実装されるプリント配線板では、その高密度実装化と短小軽薄化が強く要求され、多層配線板の開発が種々に進められている。そして、これまでその最上層の配線回路面に表面実装されていたトランジスタ、ダイオード、ＩＣの能動素子、あるいは抵抗体、コンデンサの受動素子等からなる電子部品が、多層配線板の内部に収容されるようなってきている。以下、能動素子および受動素子をあわせて機能素子ともいう。
【０００３】
上記電子部品内蔵のプリント配線板の従来技術について図面を参照しながら説明する。なお、以下の各図において、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は一部省略される。
【０００４】
図７に示すプリント配線板は、電源ラインに接続されるバイパスコンデンサが内蔵された多層配線板の一例である（例えば、特許文献１参照）。同図に示すプリント配線板においては、コア材１０１の所定の位置に貫通孔１０２が形成され、この貫通孔１０２内にバイパスコンデンサ１０３が埋設されている。ここで、バイパスコンデンサ１０３の両端子１０３ａ、１０３ｂがコア材１０１の第１の主面と第２の主面にそれぞれ向くように配置され、両端子の表面に高融点ハンダ１０４が形成されている。そして、コア材１０１の上記両面にそれぞれ導体板が重ねられ、加熱加圧の処理（以下、熱プレスともいう）により導体板がコア材１０１の両面に張り付けられると共に、高融点ハンダが溶けて各端子がそれぞれの導体板にハンダ付けされる。
【０００５】
そして、上記張り付けられた導体板が回路パターンにエッチング加工され、第１の配線回路１０５および第２の配線回路１０６が形成される。更に、例えば公知のバンプ付き銅シートと樹脂フィルムを重ねて加熱加圧して樹脂フィルムにバンプを埋め込む工法により、第１の配線回路１０５は、第１の層間絶縁層１０７を貫通するビアの第１の導体バンプ１０８を通して第３の配線回路１０９と電気的導通が得られるようになっている。同様に、第２の配線回路１０６は、第２の層間絶縁層１１０を貫通する第２の導体バンプ１１１を通して第４の配線回路１１２と電気的導通が得られるようになっている。
【０００６】
このバンプ埋め込み工法では、例えば印刷技術により銀ペーストを用い形成した略円錐形の導体バンプが薄い導体板の所定位置に設けられ、この薄い導体板がプリプレグ材を介してコア材１０１の両面に積層され熱プレスされる。そして、このようなレイアップによりプリント配線板は多層化される。
【０００７】
しかし、上記プリント配線板の熱プレスの工程では、初めにコア材１０１の例えば第２の主面に一方の導体板を重ねた後に、バイパスコンデンサ１０３を貫通孔１０２に挿入する。ここで、バイパスコンデンサ１０３はこの導体板に支持されるようにマウントされる。そして、このマウント状態でコア材１０１の第１の主面に他方の導体板を重ねて熱プレスすることになる。これは、バイパスコンデンサ１０３が貫通孔１０２に固持することができないからである。このため、熱プレスの工程の簡素化が難しくなる。
【０００８】
また、上記熱プレスによるバイパスコンデンサ１０３両端子の配線回路へのハンダ付けにおいて、そのハンダ接合を確認することができないためにその良否の判定が難しい。ここで、コア材１０１における貫通孔１０２の深さ、バイパスコンデンサ１０３の寸法あるいはその両端子の表面に形成される高融点ハンダ１０４の厚さのバラツキ等が上記ハンダ接合の良否に関わり、製品の品質管理が難しくなる。
【０００９】
そして、プリント配線板へのバイパスコンデンサ１０３収容後の多層化のレイアップにおいて、その熱プレスの条件が制約されるようになる。すなわち、コア材１０１に埋設したバイパスコンデンサ１０３を配線回路に電気接続する高融点ハンダ１０４の溶融あるいは熱変形が生じない条件によって熱プレスしなければならない。
【００１０】
これ等のことから、プリント配線板の製造コストの低減が難しい。例えばビアの配線板上での面密度が現状の例えば約３０万個／ｍ２から将来の例えば１００万個／ｍ２以上になる多層配線板において、その低コスト化が容易でなくなる。
【００１１】
次に、例えば半導体ベアチップが内蔵された多層配線板の一例を図８に示す（例えば、特許文献２参照）。同図に示すプリント配線板においては、コア材１０１の所定の位置に開口１１３が形成され、半導体ベアチップ１１４がこの開口１１３に挿設されている。ここで、例えばバンプ埋め込み工法により、第１の配線回路１０５は、第１の層間絶縁層１０７を貫通する第１の導体バンプ１０８を通して第３の配線回路１０９と電気的導通が得られるようになっている。同様に、第２の配線回路１０６は、第２の層間絶縁層１１０を貫通する第２の導体バンプ１１１を通して第４の配線回路１１２と電気的導通が得られるようになっている。
【００１２】
そして、第４の配線回路１１２には、半導体ベアチップ１１４がフリップチップ接続している。この場合、半導体ベアチップ１１４に設けられた電極パッド（図示せず）が第３の導体バンプ１１５を通してそれぞれ第４の配線回路１１２の対応する配線に接続する。第３の導体バンプ１１５は、上記第１の導体バンプ１０８および第２の導体バンプ１１１と異なり小さく形成される。なお、この接続領域にアンダーフィル樹脂１１６が充填される。また、第４の配線回路１１２は、第３の層間絶縁層１１７を貫通する第４の導体バンプ１１８を通して第５の配線回路１１９と電気的導通が得られるようになっている。ここで、第３の層間絶縁層１１７の上下面に第４の配線回路１１２および第５の配線回路１１９が設けられ、これ等に挟設された第４の導体バンプ１１８を有する両面配線板が用いられる。
【００１３】
上記半導体ベアチップ内蔵のプリント配線板では、その熱プレスの工程においてプリプレグ材として軟化している第１の層間絶縁層１０７および第２の層間絶縁層１１０が、加熱により得られた流動性により半導体ベアチップ１１４の周りの空間を充填する。そして硬化して積層一体化する。
【００１４】
しかし、このようなプリント配線板では、半導体ベアチップ１１４が第４の配線回路１１２にフリップチップ接続しマウントする領域にある第２の層間絶縁層１１０を選択的にエッチング除去する工程が必要になる。また、大きさの異なる２種類の導体バンプの作製が必要になる。これ等のため、プリント配線板の製造工程の簡素化が難しく、その製造コスト低減が容易でない。
【００１５】
また、その製造工程の熱プレスにおいて、半導体ベアチップ１１４の周りのかなり広い空間が、プリプレグ材の第１の層間絶縁層１０７および第２の層間絶縁層１１０により充填されるようになる。このプリプレグ材の充填分から、部品内蔵の領域における第１の層間絶縁層１０７および第２の層間絶縁層１１０が薄くなり易い。そして、プリント配線板の肉厚の不均一性による規格外の製品が発生し易い。このプリント配線板の肉厚の不均一性は、電子部品の内蔵密度の増大と共に顕著になる。
【００１６】
このように、その他の従来技術を含めて、これまでの電子部品内蔵のプリント配線板では、電子部品の内蔵密度が増大するに伴いその製造方法が煩雑化し生産性が低下する。そして、プリント配線板の低コスト化が容易でなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００１−２７４５５５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述したように、従来技術によれば、電子部品内蔵のプリント配線板の高密度実装化および多層配線化において、その低コスト化を容易にすることが難しくなる。本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、電子部品を内蔵するプリント配線板の高密度実装化および多層配線化が容易で、しかもその製法の簡素化が可能になる部品内蔵プリント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。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明にかかる部品内蔵プリント配線板は、一主面から他主面に貫通する開口を少なくとも１つ有するコア絶縁層と、前記開口の側壁の少なくとも一部に圧接する電子部品と、前記コア絶縁層の前記一主面上および他主面上にそれぞれ形成され、前記電子部品と前記開口の間に生じた空隙を埋める第１の層間絶縁層および第２の層間絶縁層と、前記第１の層間絶縁層上あるいは前記第２の層間絶縁層上に積層された導体層と、前記第１の層間絶縁層あるいは前記第２の層間絶縁層を貫通し前記電子部品の外部用端子と前記導体層に接続する導通部材と、を有する構成になっている。
【００２０】
そして、本発明にかかる部品内蔵プリント配線板の製造方法は、内層基板となるコア材の第１の主面から第２の主面に貫通する開口を形成する工程と、電子部品の外部用端子が前記第１の主面あるいは前記第２の主面の方向に向いて露出するように前記電子部品を前記開口に圧入する工程と、前記第１の主面と前記第２の主面上にそれぞれ外層となる層間絶縁層および導体バンプを配設した導体板を積層する工程と、前記積層したコア材、層間絶縁層および導体板を加熱加圧により一体化し、前記層間絶縁層を貫通する前記導体バンプを前記外部用端子に接続すると共に、前記開口と前記電子部品の間の空隙を前記層間絶縁層の一部により埋める工程と、前記導体板をパターニング加工して配線回路を形成する工程と、を有する構成になっている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の構成により、従来の部品内蔵プリント配線板に較べて更なる高密度実装化、多層配線化が容易になる。しかも、部品内蔵プリント配線板の製造工程は簡素化し、その製造コストが低減して安価なプリント配線板の生産が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板の一例を示す断面図。
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板において、コア材の開口に内蔵部品が圧接する一例を示す上面図。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板の製造方法の一例を示す製造工程別断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板の一例を示す断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板において、内蔵部品が圧接するコア材の開口の一例を示す上面図。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板の製造方法の一工程を示し、（ａ）はその上面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ矢視断面図。
【図６】図５に続く部品内蔵プリント配線板の製造工程別断面図。
【図７】従来技術における部品内蔵プリント配線板の一例を示す断面図。
【図８】従来技術における部品内蔵プリント配線板の他例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の好適な実施形態のいくつかについて図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は一部省略される。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なる。
【００２４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板およびその製造方法について図１Ａ、図１Ｂおよび図２を参照して説明する。図１Ａに示すように、部品内蔵プリント配線板１０では、コア材１１の所定の位置にコア材１１の一主面からその対向面となる他主面に貫通する開口１２が形成され、開口１２の側壁の一部に圧接する機能素子１３が取り付けられている。ここで、例えばコンデンサのような機能素子１３の外部用端子である両端子１３ａ、１３ｂがコア材１１の一主面となる表面と他主面となる裏面に向いて露出している。そして、機能素子１３は上記圧接により開口１２内に固持されている。
【００２５】
上記機能素子１３が開口１２内に圧接し固持される形態について図１Ｂを参照した説明を加える。図１Ｂに示すように、例えば角柱でありその平面形状が矩形となる機能素子１３の場合、開口１２の平面形状は例えば円形になっている。そして、機能素子１３はその角部（稜線）１３ｃのところで開口１２の側壁１２ｂに圧接するように挿設される。ここで、開口１２と機能素子１３の間において、上記圧接しないところには空隙１２ｃが生じるようになる。
【００２６】
そして、コア材１１を例えば多層配線板の内層基板とし、その一主面上に第１の層間絶縁層１４が外層として形成され、この第１の層間絶縁層１４の所定の位置に導通部材として第１の導体バンプ１５が設けられている。機能素子１３の端子１３ａは、この第１の導体バンプ１５に接続し、第１の層間絶縁層１４の上に積層された第１の導体層１６に電気的に取り出されるようになっている。同様に、コア材１１の他主面上に第２の層間絶縁層１７が形成され、第２の層間絶縁層１７の所定の位置に導通部材として第２の導体バンプ１８が設けられている。機能素子１３の端子１３ｂは、第２の導体バンプ１８に接続し、第２の層間絶縁層１７の上に積層された第２の導体層１９と電気的導通が得られるようになっている。
【００２７】
上記部品内蔵プリント配線板１０では、第１の層間絶縁層１４および第２の層間絶縁層１７は、開口１２と機能素子１３の間に生じる空隙１２ｃを埋めて機能素子１３を開口１２内に強固に固着する機能を有している。
【００２８】
コア材１１の材料としては、例えば熱硬化性樹脂であるガラスエポキシ系樹脂材料が好適である。その他の熱硬化性樹脂としてポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、あるいはこれ等のコンポジット系樹脂等がある。また、熱可塑性樹脂も使用することができる。そのような熱可塑性樹脂として、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、熱可塑性ポリイミド樹脂、あるいはこれ等のコンポジット系樹脂等が挙げられる。いずれにしても、ガラスクロスに上記の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含浸させたガラスクロス系樹脂が好適に使用される。ガラスクロス系樹脂であると、詳細は後述されるが例えば打ち抜き加工により開口１２を形成したときに、その側壁にガラスクロスによる小さな凹凸が形成され易い。そして、機能素子１３の開口１２への圧接に伴う固持が容易になる。
【００２９】
機能素子１３は、例えばコンデンサ、抵抗体、ダイオード、トランジスタ、ＩＣ等の電子部品である。この電子部品の端子１３ａ、１３ｂでは、例えば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）材、ステンレス材等の金属材面に金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）の単層、あるいはＮｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｇ等の複合層のメッキが施されるとよい。
【００３０】
第１の層間絶縁層１４および第２の層間絶縁層１７は、熱硬化性樹脂であるガラスエポキシ系樹脂が好適に使用できる。あるいは、その他に、上述したような熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂であっても構わない。
【００３１】
導体バンプ１５は、例えばＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、ハンダ等の金属材料からなる。なお、第１の導体層１６、第２の導体層１９は、通常のＣｕからなる回路配線層である。
【００３２】
次に、部品内蔵プリント配線板１０の製造方法の一例について説明する。図２（ａ）に示すように、例えば５０μｍ〜１ｍｍ程度の肉厚となるコア材１１に、打ち抜き加工、レーザ加工あるいはドリル加工により、開口１２を形成する。ここで、機能素子１３が角柱のコンデンサのような場合、開口１２の平面形状は例えば直径０．３ｍｍの円形となる。あるいは楕円形等になっていてもよい。
【００３３】
次に、図２（ｂ）に示すように、例えばコンデンサの機能素子１３を開口１２内に圧入し所定の深さ位置に挿設する。ここで、機能素子１３は、図１Ｂで説明したように、その角部が開口１２の側壁に圧接し仮固定される。また、機能素子１３の両端子１３ａ、１３ｂはそれぞれコア材１１の表面および裏面に向いて露出する。このようにして、機能素子１３は、従来技術のようなマウントによらないで、開口１２内に自在に固持できる。なお、図２（ｂ）は図１Ｂで示したＸ−Ｘ矢視の断面図として示されている。
【００３４】
ここで、コア材１１がガラスクロス系樹脂であると、開口１２の側壁に小さな凹凸が形成され易く、機能素子１３の開口１２内への圧入が安定して行える。それと共に機能素子１３の開口１２への圧接に伴う固持が容易になる。
【００３５】
また、上記コア材１１とは別個に、図２（ｃ）に示されているように、いわゆる導体バンプ付積層板２１を２枚準備する。この導体バンプ付積層板２１は例えば次のようにして作製する。例えば厚さが２０μｍ程度の金属箔２２を用意し、その所定位置にメタルマスクを介して、例えばエポキシ樹脂をバインダとしてなる銀系の導電性ペーストをスクリーン印刷する。その後、乾燥・硬化させて例えば円錐型の導体バンプ群２３を形成する。ここで、導体バンプ群２３の高さは例えば１００μｍ程度とする。そして、例えば厚さが８０μｍ程度のエポキシ樹脂−ガラスクロス系のプリプレグ２４を導体バンプ群２３側から金属箔２２上にプレス機を用いて積層する。このとき、円錐型の導体バンプ群２３の頭部がプリプレグ２４を貫通して、上記導体バンプ付積層板２１が作製される。
【００３６】
そして、図２（ｃ）に示すように、２枚の導体バンプ付積層板２１の導体バンプ群２３が機能素子１３の端子の位置にくるように位置決めする。その後、この２枚の導体バンプ付積層板２１をコア材１１の表面および裏面に積層して熱プレスをする。この熱プレスでは、雰囲気ガスは例えば減圧状態でありその時の加熱温度は例えば１８０℃〜２３０℃になる。また、加圧は例えば３０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２程度である。この加熱加圧において、はじめプリプレグ２４が流動性を得て、開口１２と機能素子１３の間に生じている空隙を埋める。その後に、全体が硬化して一体化し、機能素子１３は開口１２内に強固に固着する。
【００３７】
このようにして、図２（ｄ）に示すように、内層基板であるコア材１１の表面側に第１の層間絶縁層１４が外層として形成され、その裏面側に第２の層間絶縁層１７が外層として形成され多層化される。そして、上記導体バンプ群２３はそれぞれその先端がおしつぶされて両端子１３ａ、１３ｂに電気的に接続する第１の導体バンプ１５および第２の導体バンプ１８になる。
【００３８】
なお、例えば上記円錐型の導体バンプ群２３は、その先端が切り取られた構造になっていてもよい。このような例として、図２（ｃ）に示した導体バンプ群２３において破線から先が切り取られる。
【００３９】
次に、例えば塩化第二銅水溶液あるいは塩化鉄水溶液等からなる化学薬液のエッチング液に浸漬し、エッチングレジスト（図示せず）をエッチングマスクにして、金属箔２２を選択エッチングしパターニング加工する。このようにして、図１Ａで示したように第１の層間絶縁層１４上に第１の導体層１６を形成し、同様に第２の層間絶縁層１７上に第２の導体層１９を形成し、本実施形態の部品内蔵プリント配線板１０が作製される。部品内蔵プリント配線板１０は、リジッド配線板が好適であるが、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuit）にすることもできる。
【００４０】
本実施形態では、開口１２は機能素子１３の形状に合わせてその平面形状が適切になるように適宜に形成される。例えば、機能素子１３が円柱等になれば、開口１２の平面形状は矩形あるいは多角形等になる。なお開口１２と機能素子１３は同様の平面形状にすることもできる。また、開口１２は、後述する図４に示すような形状であってもよい。
【００４１】
また、上記部品内蔵プリント配線板１０において、機能素子１３の端子が露出する領域以外では、図示しないがコア材１１の両面に配線回路が形成されていても構わない。また、その製造方法においては、バンプ埋め込み工法のようにコア材１１の表面および裏面にプリプレグ２４を積層し、その後に、円錐型の導体バンプ群２３が形成された金属箔２２を位置決めし熱プレスするようにしてもよい。
【００４２】
本実施形態の部品内蔵プリント配線板では、その配線板の内層基板に設けた開口１２の側壁に圧接するように機能素子１３が挿設され固持される。そして、外層の積層による多層化において、その挿設された機能素子１３の端子１３ａ、１３ｂは、外層の回路配線とのビアになる導体バンプ１５，１８にそれぞれ接続する。そして、開口１２と機能素子１３の間に生じた空隙は、外層の層間絶縁層１４，１７の一部により埋められる。このために、本実施形態の部品内蔵プリント配線板は、機能素子１３等の電子部品の高密度実装化および多層配線化を更に容易にすることができる。
【００４３】
また、従来技術においては必要になっていた機能素子１３のマウントは不要になるなどから、部品内蔵プリント配線板の製造方法の簡素化が可能になる。そして、上記内層基板と外層の層間絶縁層の熱プレスにおいて、内蔵される機能素子１３の端子１３ａ、１３ｂと対応する導体バンプ１５，１８との位置合わせが正確にできるようになり、それ等の間の電気接続が安定してできる。また、部品内蔵プリント配線板の厚さ均一性が向上する。これ等のことから製造における品質管理が容易になる。
【００４４】
このようにして、部品内蔵プリント配線板の高密度実装化、多層配線化にあっても、その生産性向上が容易になり、その製造コストの低減が容易になる。そして、安価な部品内蔵プリント配線板の提供が可能になる。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板およびその製造方法について図３ないし図６を参照して説明する。この実施形態では、例えばＩＣのような寸法の大きな能動素子が開口に容易に圧接し固持される。この点が第１の実施形態と主に異なるところである。以下、その異なるところを主に説明する。
【００４６】
図３，４に示すように、部品内蔵プリント配線板２０では、コア材１１の所定の位置にその両面に貫通する開口１２が形成され、開口１２の側壁に形成した突起部１２ａに圧接するように機能素子１３が取り付けられる。突起部１２ａは、図４（ａ）に示すように例えば平面形状が矩形になる開口１２において、その辺から内側に例えば台形に突き出る構造になっている。また、開口１２は、上述の図１に示すような形状であってもよい。
【００４７】
ここで、この突起する構造体は、開口１２においてコア材１１の表面から裏面にかけて形成されていてもよいし、開口１２の側壁の一部に形成されるようになっていても構わない。なお、突起部１２ａの側壁から突き出る高さはコア材１１の硬度により適宜に決められるが例えば１μｍ程度である。そして、この高さはコア材１１の第１の主面から第２の主面にかけて増大するように変化してもよい。また、突起部１２ａは、開口１２の平面形状に合わせて適宜に形成する。図４（ｂ）では、開口１２側壁に設けられる円弧状の突起部１２ａが一例に示される。
【００４８】
そして、突起部１２ａ以外の領域では、開口１２と機能素子１３の間には間隙２５が形成される。この機能素子１３は例えばＩＣの半導体ベアチップであり、フリップチップ状態に載置されたＩＣチップ表面には、外部用端子である所要数の電極パッド２６が配設されている。
【００４９】
そして、コア材１１を多層配線板の内層基板とし、その第１の主面上に、第１の導体層１６を有する第１の層間絶縁層１４が外層として形成されている。また、コア材１１の第２の主面上に、第２の層間絶縁層１７が形成され、第２の層間絶縁層１７の所定の位置に導通部材として第２の導体バンプ１８が設けられている。機能素子１３の電極パッド２６は、第２の導体バンプ１８に接続し、第２の層間絶縁層１７の上に積層された第２の導体層１９に電気的に取り出される。
【００５０】
上記第１の層間絶縁層１４および第２の層間絶縁層１７は開口１２と機能素子１３の間に生じる間隙２５を含む空隙を上方および下方から埋める。そして、機能素子１３は第１の層間絶縁層１４および第２の層間絶縁層１７により開口１２内に強固に固着される。
【００５１】
機能素子１３の電極パッド２６は、その表面がＡｕ、Ａｇ、Ｎｉの単層、あるいはＮｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｇ等の複合層のメッキが施された構造になっているとよい。あるいは例えばハンダバンプのような導体バンプ状になっていてもよい。その他は、その構成材料も含めて第１の実施形態で説明したのと同様になっている。
【００５２】
次に、第２の実施形態にかかる部品内蔵プリント配線板の製造方法の一例について図５，６を参照して説明する。コア材１１に開口１２を形成する工程において、例えば突起部１２ａに対応した表面溝の形成されたポンチによりコア材１１が打ち抜き加工される。このようにして、図５に示すように、コア材１１の所定の位置に突起部１２ａ付きの開口１２を形成する。
【００５３】
次に、例えばＩＣの機能素子１３をフェースダウンにして開口１２内に圧入し挿設する。ここで、機能素子１３は開口１２の突起部１２ａに圧接する。なお、ＩＣチップの面積が例えば１０ｍｍ角程度と大きくなると、例えば真空吸着等の機構を備えたヘッドによりチップ裏面を保持し所定の押圧力により所定の深さ位置に圧入するとよい。
【００５４】
次に、図６（ａ）に示すように、例えば第１の実施形態で説明したのと同様に形成した導体バンプ付積層板２１の導体バンプ群２３が機能素子１３の電極パッド２６の位置にくるように位置決めする。その後、第１の実施形態の場合と同じように、コア材１１の表面および裏面に２枚の導体バンプ付積層板２１を積層した状態で熱プレスする。この熱プレスにおいて、プリプレグ２４が流動し、開口１２と機能素子１３の間に生じている間隙２５を含む空隙を埋める。そして、全体が硬化し一体化して、機能素子１３は開口１２内に強固に固着する。
【００５５】
このようにして、図６（ｂ）に示すように、コア材１１の表面側と裏面側にそれぞれ第１の層間絶縁層１４および第２の層間絶縁層１７が外層として形成され多層化される。そして、上記導体バンプ群２３はそれぞれその先端がおしつぶされ電極パッド２６に電気的に接続する第２の導体バンプ１８になる。なお、第１の層間絶縁層１４には第１の導体バンプ１５が示されていないが、図６（ｂ）の図面から外れた領域に内蔵する別の機能素子のところに形成されてもよい。
【００５６】
そして、第１の実施形態で説明したように金属箔２２をパターニング加工する。このようにして、図３で示したように第１の層間絶縁層１４上に第１の導体層１６を形成し、同様に第２の層間絶縁層１７上に第２の導体層１９を形成し、本実施形態の部品内蔵プリント配線板２０が作製される。
【００５７】
第２の実施形態では、第１の実施形態で説明したのと同様な作用効果が奏され、部品内蔵プリント配線板の高密度実装化、多層配線化と共にその低コスト化が容易になる。また、第２の実施形態では、開口１２の側壁において機能素子１３が部分的に突起部１２ａに圧接することから、平面積が大きくなる機能素子１３であっても再現性よく安定的に圧入することができる。このため、機能素子１３が例えば１０ｍｍ角以上になるようなＩＣチップであっても、部品内蔵プリント配線板の安定した生産が容易になる。
【００５８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【００５９】
上記実施形態で説明した導体バンプの換わりとして、その他レイアップによる多層化において、そのビルドアップで用いられる配線回路間のビアが機能素子１３の端子に接続する構造になるようにしてもよい。
【００６０】
上記実施形態は、機能素子１３からなる電子部品を内蔵するプリント配線板について説明しているが、本発明は、その他の電子部品となる場合であってもよいし、また電気部品となる場合であっても構わない。
【符号の説明】
【００６１】
１０，２０…部品内蔵プリント配線板，１１…コア材，１２…開口，１２ａ…突起部，１３…機能素子，１４…第１の層間絶縁層，１５…第１の導体バンプ，１６…第１の導体層，１７…第２の層間絶縁層，１８…第２の導体バンプ，１９…第２の導体層，２１…導体バンプ付積層板，２２…金属箔，２３…導体バンプ群，２４…プリプレグ，２５…間隙，２６…電極パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面から他主面に貫通する開口を少なくとも１つ有するコア絶縁層と、
前記開口の側壁に圧接する電子部品と、
前記コア絶縁層の前記一主面上および他主面上にそれぞれ形成され、前記電子部品と前記開口の間に生じた空隙を埋める第１の層間絶縁層および第２の層間絶縁層と、
前記第１の層間絶縁層上あるいは前記第２の層間絶縁層上に積層された導体層と、
前記第１の層間絶縁層あるいは前記第２の層間絶縁層を貫通し前記電子部品の外部用端子と前記導体層に接続する導通部材と、を有することを特徴とする部品内蔵プリント配線板。
【請求項２】
前記開口の側壁に電子部品の一部が圧接していることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵プリント配線板。
【請求項３】
前記電子部品は前記開口の側壁に設けられた突起部に圧接していることを特徴とする請求項１または２に記載の部品内蔵プリント配線板。
【請求項４】
前記コア絶縁層はガラス繊維を含有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の部品内蔵プリント配線板。
【請求項５】
内層基板となるコア材の第１の主面から第２の主面に貫通する開口を形成する工程と、
電子部品の外部用端子が前記第１の主面あるいは前記第２の主面の方向に向いて露出するように前記電子部品を前記開口に圧入する工程と、
前記第１の主面と前記第２の主面上にそれぞれ外層となる層間絶縁層および導体バンプを配設した導体板を積層する工程と、
前記積層したコア材、層間絶縁層および導体板を加熱加圧により一体化し、前記層間絶縁層を貫通する前記導体バンプを前記外部用端子に接続すると共に、前記開口と前記電子部品の間の空隙を前記層間絶縁層の一部により埋める工程と、
前記導体板をパターニング加工して配線回路を形成する工程と、
を有することを特徴とする部品内蔵プリント配線板の製造方法。
【請求項１】
一主面から他主面に貫通する開口を少なくとも１つ有するコア絶縁層と、
前記開口の側壁に圧接する電子部品と、
前記コア絶縁層の前記一主面上および他主面上にそれぞれ形成され、前記電子部品と前記開口の間に生じた空隙を埋める第１の層間絶縁層および第２の層間絶縁層と、
前記第１の層間絶縁層上あるいは前記第２の層間絶縁層上に積層された導体層と、
前記第１の層間絶縁層あるいは前記第２の層間絶縁層を貫通し前記電子部品の外部用端子と前記導体層に接続する導通部材と、を有することを特徴とする部品内蔵プリント配線板。
【請求項２】
前記開口の側壁に電子部品の一部が圧接していることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵プリント配線板。
【請求項３】
前記電子部品は前記開口の側壁に設けられた突起部に圧接していることを特徴とする請求項１または２に記載の部品内蔵プリント配線板。
【請求項４】
前記コア絶縁層はガラス繊維を含有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の部品内蔵プリント配線板。
【請求項５】
内層基板となるコア材の第１の主面から第２の主面に貫通する開口を形成する工程と、
電子部品の外部用端子が前記第１の主面あるいは前記第２の主面の方向に向いて露出するように前記電子部品を前記開口に圧入する工程と、
前記第１の主面と前記第２の主面上にそれぞれ外層となる層間絶縁層および導体バンプを配設した導体板を積層する工程と、
前記積層したコア材、層間絶縁層および導体板を加熱加圧により一体化し、前記層間絶縁層を貫通する前記導体バンプを前記外部用端子に接続すると共に、前記開口と前記電子部品の間の空隙を前記層間絶縁層の一部により埋める工程と、
前記導体板をパターニング加工して配線回路を形成する工程と、
を有することを特徴とする部品内蔵プリント配線板の製造方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−７９９９４（Ｐ２０１２−７９９９４Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２５４９３（Ｐ２０１０−２２５４９３）
【出願日】平成２２年１０月５日（２０１０．１０．５）
【出願人】（０００１７７６９０）山一電機株式会社 (233)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月５日（２０１０．１０．５）
【出願人】（０００１７７６９０）山一電機株式会社 (233)
【Ｆターム（参考）】
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