部品内蔵配線板、部品内蔵配線板の製造方法
【課題】内蔵部品接続用の部材が再溶融して配線板としての信頼性が低下することのない部品内蔵配線板およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】第１の絶縁層と、第１の絶縁層に対して積層状に位置する第２の絶縁層と、第２の絶縁層に埋め込まれた電気／電子部品と、第１の絶縁層と第２の絶縁層とに挟まれて設けられた、電気／電子部品の実装用ランドを含む配線パターンと、電気／電子部品の端子と実装用ランドとを接続し、かつ、硬化された樹脂部と、該樹脂部に含有された融点が２４０℃以下の金属と、該金属の組成金属のひとつである第１の金属が該第１の金属と異なる第２の金属を含む複数元素系相に変化することで融点が２６０℃以上となる性質の前記第１の金属の該複数元素系相により表面が覆われた上記第２の金属の粒子を含有しかつ上記樹脂部中で該複数元素系相が連接し導電性の骨格構造を形成している導電部とを有する接続部材とを具備する。
【解決手段】第１の絶縁層と、第１の絶縁層に対して積層状に位置する第２の絶縁層と、第２の絶縁層に埋め込まれた電気／電子部品と、第１の絶縁層と第２の絶縁層とに挟まれて設けられた、電気／電子部品の実装用ランドを含む配線パターンと、電気／電子部品の端子と実装用ランドとを接続し、かつ、硬化された樹脂部と、該樹脂部に含有された融点が２４０℃以下の金属と、該金属の組成金属のひとつである第１の金属が該第１の金属と異なる第２の金属を含む複数元素系相に変化することで融点が２６０℃以上となる性質の前記第１の金属の該複数元素系相により表面が覆われた上記第２の金属の粒子を含有しかつ上記樹脂部中で該複数元素系相が連接し導電性の骨格構造を形成している導電部とを有する接続部材とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁板中に電気／電子部品を埋設して有する部品内蔵配線板およびその製造方法に係り、特に、部品内蔵によって配線板としての信頼性が低下することを防止するのに好適な部品内蔵配線板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品内蔵配線板の従来技術として下記特許文献１に開示されたものがある。同文献図１に示されるその構造によると、電気部品の配線層への電気的接続にははんだ（または導電性接着剤）が用いられている。その製造方法は、あらかじめ、コアとなる配線板にはんだ（または導電性接着剤）を用いて電気部品を電気的・機械的に接続する。またこれとは別の絶縁樹脂層に穴あけを行いこの穴に導電性組成物を充填し、先に部品実装したコア板と位置合わせ配置して積層・一体化する。
【０００３】
部品内蔵配線板では、この配線板上に別の部品が外部実装されるときや部品内蔵配線板自体が別の配線板に実装されるとき（両者、２次実装ともいう）に、内蔵部品の接続信頼性が損なわれないことが重要である。具体的には、例えば、内蔵部品の接続材料としてはんだが使用される場合、そのはんだの再溶融による接続不良や短絡が発生しないようにする必要がある。
【０００４】
同文献には、このような再溶融を防ぐため融点の高い高温はんだを用いることの記述がある（同文献段落００３４）。ただしはんだの具体的成分は明らかではない。一般的には、高温はんだとして、Ｓｎ−Ｐｂ系のＰｂリッチ材が知られており、Ｐｂ−５Ｓｎ（融点３１４℃から３１０℃）、Ｐｂ−１０Ｓｎ（融点３０２℃から２７５℃）のはんだがあるが、はんだ付け温度として３００℃以上の高温を必要とする。このような高温では、配線板の絶縁板材料として一般的なエポキシ系の樹脂では耐熱性が不足し適用が困難である。
【０００５】
また、電気部品の配線層への電気的接続に導電性接着剤を用いる場合には、導電性接着剤の微視的な構造として微細金属粒どうしの接触で導電性が保たれているため、はんだ接続に比べると電気抵抗が高くなりがちである。さらに、配線層に用いられる銅箔の表面は酸化しやすく導電性接着剤を銅箔上に適用すると銅の酸化はより促進される。したがって、なお電気抵抗の高い接続になる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１９７８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、絶縁板中に電気／電子部品を埋設して有する部品内蔵配線板およびその製造方法において、内蔵部品接続用の部材が再溶融して配線板としての信頼性が低下することのない部品内蔵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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様である部品内蔵配線板は、第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層に対して積層状に位置する第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層に埋め込まれた電気／電子部品と、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とに挟まれて設けられた、前記電気／電子部品の実装用ランドを含む配線パターンと、前記電気／電子部品の端子と前記実装用ランドとを接続し、かつ、硬化された樹脂部と、該樹脂部に含有された融点が２４０℃以下の金属と、該金属の組成金属のひとつである第１の金属が該第１の金属と異なる第２の金属を含む複数元素系相に変化することで融点が２６０℃以上となる性質の前記第１の金属の該複数元素系相により表面が覆われた前記第２の金属の粒子を含有しかつ前記樹脂部中で該複数元素系相が連接し導電性の骨格構造を形成している導電部とを有する接続部材とを具備することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、この部品内蔵配線板では、内蔵の電気／電子部品を配線パターンに接続する接続部材が、硬化された樹脂部と、該樹脂部に含有された融点が２４０℃以下の金属と、該金属の組成金属のひとつである第１の金属が該第１の金属と異なる第２の金属を含む複数元素系相に変化することで融点が２６０℃以上となる性質の上記第１の金属の該複数元素系相により表面が覆われた上記第２の金属の粒子を含有しかつ樹脂部中で該複数元素系相が連接し導電性の骨格構造を形成している導電部とを有する構成になっている。
【００１０】
このような構成の接続部材では、とりわけ、上記導電部中において複数元素系相が連接して形成された骨格構造がその導電性を担っており、この複数元素系相は、上記第１の金属と第２の金属とを含む相であり、融点が２６０℃以上になるようなものとして選択されている。２６０℃以上として選択することで２次実装時加熱（例えば高くとも２５０℃）での溶融を回避でき、再溶融による接続不良や短絡を防止できる。また、この導電性の骨格構造は硬化された樹脂部中に形成されており、骨格構造の隙間は樹脂により埋められ得る。したがって、接続部材中にボイドが発生し信頼性が損なわれることもない。以上により、部品内蔵配線板としての信頼性が保たれる。さらに、接続部材の導電性が導電体による骨格構造によっているので、低抵抗の接続部にすることができる。
【００１１】
また、本発明の別の態様である部品内蔵配線板の製造方法は、配線パターンを少なくとも片面に備えた第１の絶縁板の前記配線パターン上であって電気／電子部品が実装されるべき位置に、融点が２４０℃以下の金属の粒子と該金属の組成金属のひとつを含む相となることで融点が２６０℃以上になる性質を有する金属の粒子とが分散された硬化前の導電性接着性樹脂を適用する工程と、前記適用された硬化前の導電性接着性樹脂を介して前記配線パターン上に前記電気／電子部品を載置する工程と、前記電気／電子部品を前記配線パターンに固定するように、第１の所定温度に加熱して融点が２４０℃以下の前記金属の粒子を溶融し融点が２６０℃以上である前記相を発現させ続いて前記第１の所定の温度より高い第２の所定温度に加熱して前記硬化前の導電性接着性樹脂を硬化させる工程と、前記第１の絶縁板とは異なる第２の絶縁板中に、前記配線パターンに固定された前記電気／電子部品を埋め込むように、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する工程とを具備することを特徴とする。
【００１２】
この製造方法は、上記の部品内蔵配線板を製造するひとつの方法である。電気／電子部品を配線パターンに接続するための導電性接着性樹脂に特徴があり、硬化前の導電性接着性樹脂には、融点が２４０℃以下の金属の粒子と該金属の組成金属のひとつを含む相となることで融点が２６０℃以上になる性質を有する金属の粒子とが分散されている。第１の所定温度に加熱することで融点が２４０℃以下の金属の粒子が溶融する。これ自体ははんだ付けでの現象と類似の現象である。このとき、溶融された金属が別の金属（組成相の変化で融点が２６０℃以上に上昇する性質を有する金属）と反応して複数元素系相（＝融点が２６０℃以上である相）が発現する。続いて第１の所定温度より高い第２の所定温度に加熱して導電性接着性樹脂中の樹脂を熱硬化させる。
【００１３】
上記複数元素系相は、融点が２６０℃以上の相なので、２次実装時加熱（例えば高くとも２５０℃）での溶融を回避でき、再溶融による接続不良や短絡を防止できる。また、このような相が発現した状態は、その後硬化された樹脂中に留まることになり、導電部としての構造が樹脂中に固定する。以上により、部品内蔵配線板としての信頼性が保たれる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、絶縁板中に電気／電子部品を埋設して有する部品内蔵配線板およびその製造方法において、内蔵部品接続用の部材が再溶融して配線板としての信頼性が低下することのない部品内蔵配線板およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図。
【図２】図１に示した部品内蔵配線板に使用の接続部材５１、５２の微細な構造を示す説明図。
【図３】図２に示した接続部材中の導電部を得るための材料の例を示す表。
【図４】図２に示した接続部材を構成する複数元素系相の材料例を示す表。
【図５】図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図。
【図６】図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の別の一部を模式的断面で示す工程図。
【図７】図１に示した部品内蔵配線板の製造過程のさらに別の一部を模式的断面で示す工程図。
【図８】図５（ｆ）に示す実装工程における温度プロファイルの例を示すグラフ。
【図９】図１に示した部品内蔵配線板に使用の半導体素子４２を模式的に、やや詳細に示す下面図および断面図。
【図１０】図１に示した部品内蔵配線板に使用の半導体素子４２についてその製造過程例を模式的断面で示す工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施態様として、前記接続部材が、前記樹脂部として、該接続部材の前記金属の前記融点より高い熱硬化温度を有する熱硬化性樹脂を有する、とすることができる。この樹脂部は、上記で述べた製造方法によって得られる結果物が有する樹脂部である。すなわち、この場合、樹脂部が熱硬化するより前にこれに含有された金属を溶融することができる。先に熱硬化してしまうと、金属が溶融しても樹脂中でその移動が円滑にはいかず融点が２６０℃以上となる複数元素系相の形成が減じられる。これを回避して融点が２６０℃以上となる複数元素系相を意図通り形成させることができる。
【００１７】
また、本発明の実施態様として、前記接続部材の前記樹脂部が、その材料としてエポキシ変性ポリイミド樹脂である、とすることができる。エポキシ変性ポリイミド樹脂を使用することでその熱硬化温度を例えば２４０℃を少し超える程度とすることができる。これにより、この樹脂部が熱硬化するより前にこれに含有された融点が２４０℃以下の金属を溶融することができる。先に熱硬化してしまうと、融点が２４０℃以下の金属が溶融しても樹脂中でその移動が円滑にはいかず融点が２６０℃以上となる複数元素系相の形成が減じられる。これを回避して融点が２６０℃以上となる複数元素系相を意図通り形成させることができる。
【００１８】
また、実施態様として、融点が２４０℃以下である前記金属が、Ｓｎ−Ｉｎ組成系、Ｓｎ−Ｂｉ組成系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ組成系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ組成系、Ｓｎ−Ａｇ組成系、Ｓｎ−Ｃｕ組成系、およびＳｎ−Ｓｂ組成系、ならびにＳｎからなる群より選択された１種の組成系または金属であり、前記第２の金属が、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、およびＦｅ、ならびにＣｕ−Ｎｉ組成系、Ｃｕ−Ｓｎ組成系、Ａｇ−Ｓｎ組成系、Ｃｕ−Ｚｎ組成系、およびＣｏ−Ｓｂ組成系からなる群より選択された１種以上の金属または組成系である、とすることができる。
【００１９】
これによれば、複数元素系相を、ＣｕｘＳｎｙ（融点：６４０．４℃）、ＣｏｘＳｎｙ（同：５２５℃）、ＣｕｘＺｎｙ（同：５９８．８℃）、ＣｕｘＳｂｙ（同：５８６℃）、ＣｏｘＳｂｙ（同：７７０℃）、ＮｉｘＢｉｙ（同：４６９℃）、ＡｇｘＳｎｙ（同：４８０℃）、ＦｅｘＳｎｙ（同：４９６．６℃）、ＡｇｘＣｕｙＳｎｚ（同：５１５℃）、またはＡｕｘＳｎｙ（同：２７８℃）とすることができる。したがって、融点が２６０℃以上の複数元素系相を実現できる。
【００２０】
また、実施態様として、前記接続部材の前記導電部の前記複数元素系相が、ＣｕｘＳｎｙ、ＣｏｘＳｎｙ、ＣｕｘＺｎｙ、ＣｕｘＳｂｙ、ＣｏｘＳｂｙ、ＮｉｘＢｉｙ、ＡｇｘＳｎｙ、ＦｅｘＳｎｙ、ＡｇｘＣｕｙＳｎｚ、およびＡｕｘＳｎｙからなる群から選択された１種以上による相である、とすることができる。これらは上記のように、融点が２６０℃以上である相の例示である。
【００２１】
また、実施態様として、融点が２４０℃以下である前記金属が、Ｓｎと、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、およびＺｎからなる群より選択された１種以上とを含む第１の合金と、Ｓｎと、Ａｇと、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、およびＺｎからなる群より選択された１種以上とを含む第２の合金とを有し、前記第２の金属が、Ｃｕと、Ａｇ、Ｂｉ、Ｉｎ、およびＳｎからなる群より選択された１種以上とを含む合金である、とすることができる。これは、融点が２４０℃以下である金属として、２種の合金を用いている態様である。融点としてより低温化できる、つまりより低い温度での接続工程を実現できる可能性がある。
【００２２】
また、製造方法としての実施態様として、前記硬化前の導電性接着性樹脂が、該導電性接着性樹脂中に分散された融点が２４０℃以下の前記金属を加熱溶融させたときに該金属を活性化させる性質を有するものである、とすることができる。これは、硬化前における導電性接着性樹脂中の樹脂にフラックスとしての機能を兼ね備えさせたものである。すなわち、２４０℃以下の金属が加熱溶融する現象自体は、はんだ付けでの現象と類似の現象だからである。
【００２３】
以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図である。図１に示すように、この部品内蔵配線板は、絶縁層１１（第１の絶縁板を由来とする）、同１２、同１３、同１４、同１５（絶縁層１２、１３、１４、１５は第２の絶縁板を由来とする）、配線層（配線パターン）２１、同２２、同２３、同２４、同２５、同２６（＝合計６層）、層間接続体３１、同３２、同３４、同３５、スルーホール導電体３３、チップ部品４１、半導体素子（ウエハレベル・チップスケールパッケージによる）４２、接続部材５１、５２、はんだレジスト６１、６２を有する。
【００２４】
この配線板は、内蔵部品として、チップ部品４１と半導体素子４２とを有する。チップ部品４１は、表面実装用のチップ部品であり、ここでは例えばチップコンデンサである。その平面的な大きさは例えば０．６ｍｍ×０．３ｍｍであり、両端に端子４１ａを有し、その下側が配線層２２による実装用ランドに対向位置している。チップ部品４１の端子４１ａと実装用ランドとは接続部材５１により電気的・機械的に接続されている。
【００２５】
半導体素子４２は、ウエハレベル・チップスケールパッケージによる半導体素子であり、半導体チップと、該半導体チップ上に形成されたグリッド状配列の表面実装用端子４２ａとを少なくとも備えている。その構造例および製造工程例については参考例を後述する（図９、図１０）。表面実装用端子４２ａは、概略として、半導体チップがもともと有する端子パッドから再配線層を介して電気的に導通しつつその位置を再配置して設けられた端子である。このような再配置により、端子としての配置密度が半導体チップ上の端子パッドのそれより粗くなっている。これにより、半導体素子４２は、チップ部品４１と同様の表面実装技術により、配線層２２による実装用ランドに、接続部材５１と同様の材料である接続部材５２を介して実装することができる。
【００２６】
ここで、上記言及の接続部材５１、５２の微細な構造について図２を参照して説明する。図２は、図１に示した部品内蔵配線板に使用の接続部材５１、５２の微細な構造を示す説明図である。接続部材５１、５２は、図２（ａ）右側に示すように、微細な構造として、硬化されている樹脂部５０３Ａ中に導電部５０５の骨格構造が形成された構成になっている。この骨格構造はその抜けた部位に樹脂部５０３Ａが満たされ、空隙をもたせないようにしている。
【００２７】
導電部５０５は、さらに詳細には、図２（ｂ）に示す拡大断面図に描かれるように、粒子状の金属の種部５０２Ａとこの表面を覆う複数元素系相５１２とを有し、種部５０２Ａを覆う複数元素系相５１２が互いに連接することによって骨格構造になっている。なお、接続部材５１、５２中には、種部５０２Ａ、複数元素系相５１２のほかに、残留はんだ５０１Ａも多少存在する。複数元素系相５１２は、はんだ粒子５０１（図２（ａ）左側を参照）中の金属と種部５０２Ａ中の金属とによる複数元素系相であり、はんだ粒子５０１の融点が２４０℃以下、複数元素系相５１２の融点が２６０℃以上となるように、はんだ粒子５０１および種部５０２Ａ（種粒子５０２）の材料が選ばれている。
【００２８】
接続部材５１、５２の上記微細構造には、それらの形成過程が関連している。概略的には、図２（ａ）左側に示すように、接続部材５１、５２は、硬化される前の状態として、ペースト状の熱硬化性樹脂５０３中にはんだ粒子５０１と種粒子５０２とが分散された構成を有している（硬化前の接続部材５１Ａ、５２Ａ［＝導電性接着性樹脂］）。
【００２９】
このような導電性接着性樹脂を加熱してはんだ粒子５０１を溶解させると、その成分金属と種粒子５０２が含有する金属とが反応して種粒子５０２表面が複数元素系相５１２に変化し、はんだ粒子５０１の溶解に由来して複数元素系相５１２は互いに連接する。複数元素系相５１２が発現するとその融点ははんだ粒子５０１より高いので、上記加熱の温度程度では固相となって骨格構造になる。種粒子５０２のうちの未反応部（中心に近い部位）は、複数元素系相５１２の中に種となって残り種部５０２Ａになる。はんだ粒子５０１のうち複数元素系相５１２への変化に残留した分は凝固して残留はんだ５０１Ａになる。
【００３０】
上記で、はんだ粒子５０１を溶解させる温度では、熱硬化性樹脂５０３は硬化しないようにその材料が選択されている。これにより、はんだ粒子５０１が溶解したときのその移動を妨げずに溶解金属と種粒子５０２との反応が円滑になされるようになっている。このような溶解、反応を生じさせた後に、加熱温度を上げて熱硬化性樹脂５０３を熱硬化させる。この熱硬化により、上記形成された骨格構造を固定化するように骨格構造の隙間に樹脂部５０３Ａが満たされた構造ができあがる。
【００３１】
このような構成の接続部材５１、５２では、とりわけ、上記導電部５０５中において複数元素系相５１２が連接して形成された骨格構造がその導電性を担っており、この複数元素系相５１２は、上記のように、融点が２６０℃以上になっている。２６０℃以上とすることで２次実装時加熱（例えば高くとも２５０℃）での溶融を回避でき、再溶融による接続不良や短絡を防止できる。
【００３２】
また、この導電性の骨格構造は硬化された樹脂部５０３Ａ中に形成されており、骨格構造の隙間はこれにより埋められている。したがって、接続部材５１、５２中にボイドが発生し信頼性が損なわれることがない。さらに、接続部材５１、５２の導電性が導電体による骨格構造によっているので、低抵抗の接続部にすることができる。なお、残留はんだ５０１Ａが２次実装時に再溶融することはあり得るが、複数元素系相５１２へ変化せずに残留した分なのでその量はわずかでありかつ樹脂部５０３Ａ中に閉じ込められているので、信頼性に対する影響は最小限に抑制できる。
【００３３】
図３は、図２に示した接続部材５１、５２中の導電部５０５を得るための材料の例を示す表であり、図３（ａ）は、硬化前の接続部材５１Ａ、５２Ａ中に含まれるはんだ粒子５０１の材料例、図３（ｂ）は、同じく種粒子５０２の材料例である。図３（ａ）に示すように、これらのはんだ粒子５０１では、その融点が２４０℃以下である。はんだ粒子５０１としてこのような融点の金属材料を用いることで、絶縁層１１〜１５が有機材料であってもそれに対する加熱温度としてその耐熱温度までには余裕を持たせることができる。図３（ｂ）に示す組成系または金属は、はんだ粒子５０１の組成金属のひとつと反応してできる複数元素系相が融点として２６０℃以上を有する組成系または金属として選択されている。
【００３４】
図４は、図２に示した接続部材５１、５２を構成する複数元素系相５１２の材料例を示す表であり、図３に示した材料のはんだ粒子５０１と種粒子５０２とから形成され得る複数元素系相を示している。図４に示すように、これらの複数元素系相５１２は、その融点が２６０℃以上となっている。このような複数元素系相５１２により、２次実装時加熱（例えば高くとも２５０℃）で溶融は起こらず、再溶融での接続不良や短絡の発生を効果的に防止できる。
【００３５】
なお、図４に示す複数元素系相におけるｘ、ｙ（、ｚ）の比は、単純な整数比になる場合（＝化学量論的組成；金属間化合物）のみならず、これからはずれて例えばｘの値を固定したときにｙ（、ｚ）が幅をもった値で存在できる場合もある。例えば、合金（固溶体）相の場合や、組成比の異なる２種以上の金属間化合物が混晶している相の場合である。
【００３６】
図４に示す複数元素系相における金属間化合物としては、例えば、Ｃｕ６Ｓｎ５、ＣｕＺｎ３、Ｃｕ２Ｓｂ、Ａｇ３Ｓｎ、ＦｅＳｎ２、ＡｕＳｎ２が知られている。Ｃｕ６Ｓｎ５は、これと組成元素が同じで組成比が異なる異種の金属間化合物であるＣｕ３Ｓｎと混在して形成される場合があり、この混在比に応じて全体としてｘ、ｙの比は単純な整数比ではなくなる。Ｃｕ３Ｓｎは、Ｃｕ６Ｓｎ５と比較してもろい性質があるが、その融点が２６０℃以上であることに変わりはなく、また、導電部５０５の構造が樹脂部５０３Ａにより補強される構造により、その悪影響を小さく留めることができる。
【００３７】
図１に戻り、部品内蔵配線板としてのほかの構造について述べると、配線層２１、２６は、配線板としての両主面上の配線層であり、その上に各種の部品（不図示）が実装され得る。実装ではんだ（不図示）が載るべき配線層２１、２６のランド部分を除いて両主面上には、はんだ接続時に溶融したはんだをランド部分に留めかつその後は保護層として機能するはんだレジスト６１、６２が形成されている（厚さはそれぞれ例えば２０μｍ程度）。ランド部分の表層には、耐腐食性の高いＮｉ／Ａｕのめっき層（不図示）を形成するようにしてもよい。
【００３８】
また、配線層２２、２３、２４、２５は、それぞれ、内層の配線層であり、順に、配線層２１と配線層２２の間に絶縁層１１が、配線層２２と配線層２３の間に絶縁層１２が、配線層２３と配線層２４との間に絶縁層１３が、配線層２４と配線層２５との間に絶縁層１４が、配線層２５と配線層２６との間に絶縁層１５が、それぞれ位置しこれらの配線層２１〜２６を隔てている。各配線層２１〜２６は、例えばそれぞれ厚さ１８μｍの金属（銅）箔からなっている。
【００３９】
各絶縁層１１〜１５は、絶縁層１３を除き例えばそれぞれ厚さ１００μｍ、絶縁層１３のみ例えば厚さ３００μｍで、それぞれ例えばガラスエポキシ樹脂からなるリジッドな素材である。特に絶縁層１３は、内蔵されたチップ部品４１および半導体素子４２に相当する位置部分が開口部となっており、チップ部品４１および半導体素子４２を埋設するための空間を提供する。絶縁層１２、１４は、内蔵されたチップ部品４１および半導体素子４２のための絶縁層１３の上記開口部および絶縁層１３のスルーホール導電体３３内部の空間を埋めるように変形進入しており内部に空隙となる空間は存在しない。
【００４０】
配線層２１と配線層２２とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１１を貫通する層間接続体３１により導通し得る。同様に、配線層２２と配線層２３とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１２を貫通する層間接続体３２により導通し得る。配線層２３と配線層２４とは、絶縁層１３を貫通して設けられたスルーホール導電体３３により導通し得る。配線層２４と配線層２５とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１４を貫通する層間接続体３４により導通し得る。配線層２５と配線層２６とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１５を貫通する層間接続体３５により導通し得る。
【００４１】
層間接続体３１、３２、３４、３５は、それぞれ、導電性組成物のスクリーン印刷により形成される導電性バンプを由来とするものであり、その製造工程に依拠して軸方向（図１の図示で上下の積層方向）に径が変化している。その直径は、太い側で例えば２００μｍである。
【００４２】
以上、本実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を説明した。この部品内蔵配線板では、内蔵のチップ部品４１、半導体素子４２を配線層２２に接続する接続部材５１、５２が、硬化された樹脂部５０３Ａと、この樹脂部５０３Ａ中に含まれた融点が２４０℃以下の残留はんだ５０１Ａとを有し、さらに次のような導電部５０５を有している。すなわち、導電部５０５は、残留はんだ５０１Ａの組成金属のひとつである金属が別の金属（種部５０２Ａの金属）と反応してできた融点が２６０℃以上の複数元素系相５１２と、この複数元素系相５１２により表面が覆われた上記別の金属の粒子（種部５０２Ａ）とを含有している。さらに、導電部５０５は、樹脂部５０３Ａ中で複数元素系相５１２が連接し導電性の骨格構造になっている。
【００４３】
このような構成の接続部材５１、５２では、とりわけ、上記導電部５０５中の、複数元素系相５１２が連接して形成された骨格構造がその導電性を担っており、この複数元素系相５１２は、融点が２６０℃以上になるようなものとして選択されている。２６０℃以上として選択することで２次実装時加熱（例えば高くとも２５０℃）での溶融を回避でき、再溶融による接続不良や短絡を防止できる。
【００４４】
また、この導電性の骨格構造は硬化された樹脂部５０３Ａ中に形成されており、骨格構造の隙間は樹脂部５０３Ａにより埋められている。したがって、接続部材５１、５２中にボイドが発生し信頼性が損なわれることもない。以上により、部品内蔵配線板としての信頼性が保たれる。さらに、接続部材５１、５２の導電性が導電体による骨格構造によっているので、低抵抗の接続部にすることができる。
【００４５】
次に、図１に示した部品内蔵配線板の製造工程を図５ないし図７を参照して説明する。図５ないし図７は、それぞれ、図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図である。これらの図において図１中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。
【００４６】
図５から説明する。図５は、図１中に示した各構成のうち絶縁層１１を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図５（ａ）に示すように、厚さ例えば１８μｍの金属箔（電解銅箔）２２Ａ上に例えばスクリーン印刷により、層間接続体３１となるペースト状の導電性組成物をほぼ円錐形のバンプ状（底面径例えば２００μｍ、高さ例えば１６０μｍ）に形成する。この導電性組成物は、ペースト状の樹脂中に銀、金、銅などの金属微細粒または炭素微細粒を分散させたものである。説明の都合で金属箔２２Ａの下面に印刷しているが上面でもよい（以下の各図も同じである）。層間接続体３１の印刷後これを乾燥させて硬化させる。
【００４７】
次に、図５（ｂ）に示すように、金属箔２２Ａ上に厚さ例えば公称１００μｍのＦＲ−４のプリプレグ１１Ａを積層して層間接続体３１を貫通させ、その頭部が露出するようにする。露出に際してあるいはその後その先端を塑性変形でつぶしてもよい（いずれにしても層間接続体３１の形状は、積層方向に一致する軸を有しその軸方向に径が変化している。）。続いて、図５（ｃ）に示すように、プリプレグ１１Ａ上に金属箔（電解銅箔）２１Ａを積層配置して加圧・加熱し全体を一体化する。このとき、金属箔２１Ａは層間接続体３１と電気的導通状態となり、プリプレグ１１Ａは完全に硬化して絶縁層１１になる。
【００４８】
次に、図５（ｄ）に示すように、片側の金属箔２２Ａに例えば周知のフォトリソグラフィによるパターニングを施し、これを、実装用ランドを含む配線パターン２２に加工する。そして、加工により得られた実装用ランド上に、図５（ｅ）に示すように、例えばスクリーン印刷により、硬化前の接続部材５１Ａ、５２Ａを印刷・適用する。この接続部材５１Ａ、５２Ａは、スクリーン印刷を用いれば容易に所定パターンに印刷できる。スクリーン印刷に代えてディスペンサを使用することもできる。そして、チップ部品４１および半導体素子４２を硬化前の接続部材５１Ａ、５２Ａを介して実装用ランド上にそれぞれ例えばマウンタで載置する。
【００４９】
硬化前の接続部材５１Ａ、５２Ａとして、ここでは、例えば硬化温度２４０℃の例えばエポキシ変性ポリイミド樹脂たる熱硬化性樹脂５０３（図２を参照）中に、例えば、はんだ粒子５０１（図２を参照）たるＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２１７℃）の組成の粒子、および種粒子５０２（図２を参照）たるＣｕ粒子が分散されたものを用いる。その組成比としては、例えば、ＣｕをＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕとの全体に対して３０ｗｔ％、ＣｕおよびＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕを熱硬化性樹脂５０３との全体に対して７５ｗｔ％とすることができる。なお、組成がＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕのはんだ粒子５０１は、その粒径として例えば１０μｍないし２０μｍ、Ｃｕの種粒子５０２は、その粒径として例えば３μｍないし４０μｍとすることができる。
【００５０】
硬化前の接続部材５１Ａ、５２Ａには、はんだ粒子５０１を加熱、溶解させたときにこれを活性化させる性質を有するフラックス成分を含ませておくことができる。このような接続部材５１Ａ、５２Ａによれば、フラックスを適用する工程を別途行う必要がなくなり、生産性を向上させる上で好ましい。
【００５１】
チップ部品４１、半導体素子４２が接続部材５１Ａ、５２Ａを介して実装用ランド上に載置されたら、次に、接続部材５１Ａ、５２Ａ中に分散されたはんだ粒子５０１を溶融させるべく加熱（例えば２２５℃程度）を行う。この加熱では、接続部材５１Ａ、５２Ａ中の熱硬化性樹脂５０３を硬化させることなく、はんだ粒子５０１が有する金属と種粒子５０２が有する金属との反応により複数元素系相５１２（図２を参照）を生成させる。この反応時には熱硬化性樹脂５０３が硬化していないので、樹脂５０３中で金属の移動は妨げられず反応は円滑に進む。複数元素系相５１２は２２５℃程度の温度で固相として発現する。この固相は、互いに連接して骨格構造を形成する。
【００５２】
複数元素系相５１２を生成させる加熱に続いて、次に多少加熱温度を上昇させ（例えば２５０℃）、熱硬化性樹脂５０３を熱硬化させる。これにより、上記骨格構造による導電部５０５（図２を参照）の隙間を埋めるような硬化された樹脂部５０３Ａ（図２を参照）が形成され、結果、接続部材５１、５２になる（図５（ｆ）中に示す）。
【００５３】
以上説明の、２段階の加熱工程での温度プロファイルは例えば図８に示すように設定することができる。図８は、図５（ｆ）に示す実装工程における温度プロファイルの例を示すグラフである。図８に示すように、徐々に加熱して２２５℃程度に達したときに一旦この温度を数十秒間保つ。その後温度を２５０℃に上げてこの温度状態を数十秒間保つ。このように２段階の温度保持を要する点は、はんだ粒子を溶融させる加熱工程のみを有する一般のクリームはんだのリフロー工程と異なる点である。
【００５４】
以上により、図５（ｆ）に示すように、接続部材５１、５２を介してチップ部品４１および半導体素子４２が配線層２２の実装用ランド上に接続された状態の配線板素材１が得られる。この配線板素材１を用いる後の工程については図７で述べる。
【００５５】
次に、図６を参照して説明する。図６は、図１中に示した各構成のうち絶縁層１３および同１２を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図６（ａ）に示すように、両面に例えば厚さ１８μｍの金属箔（電解銅箔）２３Ａ、２４Ａが積層された例えば厚さ３００μｍのＦＲ−４の絶縁層１３を用意し、その所定位置にスルーホール導電体を形成するための貫通孔７３をあけ、かつ内蔵するチップ部品４１および半導体素子４２に相当する部分に部品用開口部７１、７２を形成する。
【００５６】
次に、無電解めっきおよび電解めっきを行い、図６（ｂ）に示すように、貫通孔７３の内壁にスルーホール導電体３３を形成する。このとき開口部７１、７２の内壁にも導電体が形成される。さらに、図６（ｃ）に示すように、金属箔２３Ａ、２４Ａを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングして配線層２３、２４を形成する。配線層２３、２４のパターニング形成により、開口部７１、７２の内壁に形成された導電体も除去される。
【００５７】
次に、図６（ｄ）に示すように、配線層２３上の所定の位置に層間接続体３２となる導電性バンプ（底面径例えば２００μｍ、高さ例えば１６０μｍ）をペースト状導電性組成物のスクリーン印刷により形成する。続いて、図６（ｅ）に示すように、絶縁層１２とすべきＦＲ−４のプリプレグ１２Ａ（公称厚さ例えば１００μｍ）を配線層２３側にプレス機を用い積層する。プリプレグ１２Ａには、絶縁層１３と同様の、内蔵するチップ部品４１および半導体素子４２に相当する部分の開口部をあらかじめ設けておく。
【００５８】
図６（ｅ）の積層工程では、層間接続体３２の頭部をプリプレグ１２Ａに貫通させる。なお、図６（ｅ）における層間接続体３２の頭部の破線は、この段階でその頭部を塑性変形させてつぶしておく場合と塑性変形させない場合の両者あり得ることを示す。以上により得られた配線板素材を配線板素材２とする。
【００５９】
以上の図６に示した工程は、以下のような手順とすることも可能である。図６（ａ）の段階では、貫通孔７３のみ形成し内蔵部品用の開口部７１、７２を形成せずに続く図６（ｂ）から図６（ｄ）までの工程を行う。次に、図６（ｅ）に相当する工程として、プリプレグ１２Ａ（開口のないもの）の積層を行う。そして、絶縁層１３およびプリプレグ１２Ａに部品内蔵用の開口部を同時に形成する、という工程である。
【００６０】
次に、図７を参照して説明する。図７は、上記で得られた配線板素材１、２などを積層する配置関係を示す図である。ここで、図示上側の配線板素材３は、下側の配線板素材１と同様な工程を適用し、かつそのあと層間接続体３４およびプリプレグ１４Ａを、図示中間の配線板素材２における層間接続体３２およびプリプレグ１２Ａと同様にして形成し得られたものである。
【００６１】
ただし、配線板素材３は、部品（チップ部品４１および半導体素子４２）およびこれを接続するための部位（実装用ランド）のない構成であり、さらにプリプレグ１４Ａにはチップ部品４１用の開口部、半導体素子４２用の開口部を設けない。そのほかは、金属箔（電解銅箔）２６Ａ、絶縁層１５、層間接続体３５、配線層２５、プリプレグ１４Ａ、層間接続体３４とも、それぞれ配線板素材１の金属箔２１Ａ、絶縁層１１、層間接続体３１、配線層２２、配線板素材２のプリプレグ１２Ａ、層間接続体３２と同じである。
【００６２】
図７に示すような配置で各配線板素材１、２、３を積層配置してプレス機で加圧・加熱する。これにより、プリプレグ１２Ａ、１４Ａが完全に硬化し全体が積層・一体化する。このとき、加熱により得られるプリプレグ１２Ａ、１４Ａの流動性により、チップ部品４１および半導体素子４２の周りの空間およびスルーホール導電体３３内部の空間にはプリプレグ１２Ａ、１４Ａが変形進入し空隙は発生しない。また、配線層２２、２４は、層間接続体３２、３４にそれぞれ電気的に接続される。
【００６３】
このプレス工程において、半導体素子４２に加わるプレス力を緩和しその破壊などの不良発生を低減するには、チップ部品４１の高さに比べて半導体素子４２の高さをやや低くしておくようにすると好ましい。多くのアプリケーションで半導体素子４２の数は少なく（例えば１個）、これを取り巻くようにチップ部品４１が配置されることが多いのでこれを利用できる。このように取り囲んで配置されたチップ部品４１がよりプレス力を負担して半導体素子４２に加わるプレス力を小さくすることができる。
【００６４】
図７に示す積層工程の後、上下両面の金属箔２６Ａ、２１Ａを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングし、さらにはんだレジスト６１、６２の層を形成することにより、図１に示したような部品内蔵配線板を得ることができる。
【００６５】
変形例として、中間の絶縁層１３に設けられたスルーホール導電体３３については、層間接続体３１や同３２と同様なものとする構成も当然ながらあり得る。また、層間接続体３１、３２、３４、３５について、説明した導電性組成物印刷による導電性バンプを由来とするもの以外に、例えば、金属板エッチングにより形成された金属バンプ、導電性組成物充填による接続体、めっきにより形成された導体バンプなどを由来とするものなどのうちから適宜選択、採用することもできる。また、外側の配線層２１、２６は、最後の積層工程のあとにパターニングして得る以外に、各配線板素材１、３の段階で（例えば図５（ｄ）の段階で）形成するようにしてもよい。
【００６６】
また、図７に示した積層工程において、配線板素材１、２については、プリプレグ１２Ａおよび層間接続体３２の部分を配線板素材２の側ではなく配線板素材１の側に設けておくようにしてもよい。すなわち、層間接続体３２の形成およびプリプレグ１２Ａの積層を、配線板素材１の配線層２２上（絶縁層１１上）であらかじめ行うようにする。この場合、実装されたチップ部品４１および半導体素子４２が、一見、層間接続体３２をスクリーン印刷で形成するときに干渉要因となるように見えるが、チップ部品４１および半導体素子４２として十分薄い部品の場合は実際上干渉要因とはならない。プリプレグ１２Ａの積層工程のときには、チップ部品４１および半導体素子４２の厚さを吸収できるクッション材を介在させて加圧・加熱すれば面内方向均一にプリプレグ１２Ａを積層できる。
【００６７】
以上、本実施形態に係る部品内蔵配線板についてひと通り説明した。上記説明した製造工程では、接続部材５１Ａ、５２Ａとして、硬化温度２４０℃の例えばエポキシ変性ポリイミド樹脂たる熱硬化性樹脂５０３中に、はんだ粒子５０１たるＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２１７℃）の組成の粒子、および種粒子５０２たるＣｕ粒子が分散されたものを用いた。ここで、部品４１、４２の実装工程における温度プロファイルの設定をよりラフ（非高精度）にするには、はんだ粒子５０１の融点と熱硬化性樹脂５０３の硬化温度とをより離すように、接続部材５１Ａ、５２Ａの材料として次のようなものを採用することができる。
【００６８】
すなわち、接続部材５１Ａ、５２Ａのはんだ粒子５０１として、Ｓｎと、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、およびＺｎからなる群より選択された１種以上とを含む第１の合金の粒子と、Ｓｎと、Ａｇと、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、およびＺｎからなる群より選択された１種以上とを含む第２の合金の粒子とが備えられたものを用いる。種粒子５０２としては、Ｃｕと、Ａｇ、Ｂｉ、Ｉｎ、およびＳｎからなる群より選択された１種以上とを含む合金の粒子とする。熱硬化性樹脂５０３には、上記説明の製造工程と同じ硬化温度２４０℃のエポキシ変性ポリイミド樹脂を用いる。上記３種の合金は、熱硬化性樹脂５０３との全体に対して８０ｗｔ％の含有率とする。
【００６９】
以上の、合金の粒子と熱硬化性樹脂との混合体についてＤＳＣ（示差走査熱量測定）による融点観察を行うと、１００℃ないし２００℃の間に複数の融点があり、さらに、３００℃ないし５００℃の間にも複数の融点があることがわかる。よって、この合金粒子分散の熱硬化性樹脂を用いれば、１００℃ないし２００℃の間に存在する融点により、一般的に言われるはんだづけが可能である。
【００７０】
また、１００℃ないし２００℃に存在する融点での融解を生じしめたあとに生じる凝固組成物について同様にＤＳＣによる融点観察を行うと、１００℃ないし２００℃の間に存在する融点はほとんど消失し（∵融点の高い複数元素系相に変化している）、３００℃以上に融点が残るのみとなることがわかる。この性質から、２次実装での加熱（例えば２５０℃）においてはこの組成物はほぼ溶融はしないことになるので、上記の合金粒子分散の熱硬化性樹脂は、図５に示した接続部材５１Ａ、５２Ａと同様に利用できることがわかる。ここで、第１、第２の合金粒子の融点と熱硬化性樹脂５０３の硬化温度とは、図５での説明の場合より離れているので、部品４１、４２の実装工程における温度プロファイルの設定はよりラフで済む。
【００７１】
次に、部品４１、４２の実装工程の温度をより低温化するには、はんだ粒子５０１の融点をより低下させ、かつ、熱硬化性樹脂５０３の硬化温度もより低下させるように、接続部材５１Ａ、５２Ａの材料として次のようなものを採用することができる。
【００７２】
すなわち、接続部材５１Ａ、５２Ａとして、はんだ粒子５０１がＳｎ−５８Ｂｉ（融点１３８℃）の粒子であり、種粒子５０２がＳｎのめっきされたＣｕ粒子およびＮｉ粒子であり、熱硬化性樹脂５０３が硬化温度１８０℃のエポキシ樹脂であるような、金属粒子分散の熱硬化性樹脂を用いる。これによれば、第１段階の加熱を例えば１５０℃で行い、次に第２段階の加熱としてこれを例えば１８５℃で行うことができる。
【００７３】
実際にこのような加熱を行って部品４１、４２を実装した後、２次実装を想定して２６０℃の加熱を３回行って信頼性試験を実施したところ、再溶融による問題は生じないことがわかった。この場合の接続部材５１、５２を観察したところ、ＣｕＳｎ合金（融点約６３０℃）およびＮｉＢｉ合金（融点約４６９℃）が生じていることがわかった。
【００７４】
次に、参考までに、図１中に示したウエハレベル・チップスケールパッケージの半導体素子４２についてその構成および製造工程の例を図９、図１０を参照して説明する。図９は、図１に示した部品内蔵配線板に使用の半導体素子４２を模式的に、やや詳細に示す下面図（図９（ａ））および断面図（図９（ｂ））である。図９（ａ）におけるＡ−Ａａ位置における矢視方向断面が、図９（ｂ）である。図１０は、図１に示した部品内蔵配線板に使用の半導体素子４２についてその製造過程例を模式的断面で示す工程図である。図９、図１０においてすでに説明した図中に示したものと同一相当のものには同一符号を付してある。
【００７５】
図９（ａ）に示すように、この半導体素子４２は、表面実装用端子４２ａがグリッド状に配置されている。端子４２ａの配置ピッチは、例えば０．２ｍｍないし１．０ｍｍである。端子４２ａが配置された面の中央付近は、半導体素子４２として必要な端子数が少ない場合は、端子４２ａが配置されない態様とすることもできる。
【００７６】
この半導体素子４２は、配線板中に内蔵のため実装される前の形態として、端子４２ａ上にはんだボールのない、いわゆるＬＧＡ（land grid array）の形態である。このようなはんだボールのない構成とすることで高さ方向の実装サイズを抑制し、より内蔵への適性を向上させている。内蔵される配線板の厚さが許せば、端子４２ａ上にはんだボールが搭載されたいわゆるＢＧＡ（ball grid array）も利用できる。
【００７７】
半導体素子４２の断面方向には、図９（ｂ）に示すように、表面実装用端子４２ａが、絶縁層４２ｅ上に、かつ、絶縁層４２ｅを貫通する部分を介して再配線層４２ｂに接触するように形成されている。さらに、再配線層４２ｂは、絶縁層４２ｅと半導体チップとの間に設けられた絶縁層４２ｄ上に、かつ、絶縁層４２ｄを貫通する部分を介して半導体チップ上の端子パッド４２ｃに接触するように形成されている。
【００７８】
端子パッド４２ｃは、通常、半導体チップの各辺に沿って一列に列設されているので、その配置ピッチは比較上狭い。すなわち、その配置ピッチと、グリッド状に配置され、配置ピッチが比較上広くなっている表面実装用端子４２ａの配置ピッチとの導通を仲介するために、再配線層４２ｂが設けられる。このような構成により、この半導体素子４２は表面実装可能な形態であるにもかかわらず、平面的には半導体チップと同じ面積であり、厚さ方向にも半導体チップそのものよりわずかに厚い程度の大きさとなっている。なお、半導体素子４２としてより薄くするために、半導体チップの裏面を、研削工程を設けて研削しておくようにしてもよい。例えば、総厚を０．３ｍｍ程度以下としておくことができる。
【００７９】
次に、このような半導体素子４２の製造工程例を図１０を参照して説明する。まず、図１０（ａ）に示すように、半導体ウエハ４２ｗであってその面上に複数の半導体デバイスがすでに形成されたものを用意する。半導体ウエハ４２ｗの面上には、それぞれの半導体デバイスの外部接続部として端子パッド４２ｃが形成されている。端子パッド４２ｃは、通常、ワイヤボンディングを行なうのに必要な面積を有しており、かつワイヤボンディングを行うのに支障のない程度の配置ピッチを有して各半導体デバイスの四辺に沿って設けられている。この配置ピッチは、一般的な表面実装を行う端子の配置ピッチより狭い。
【００８０】
次に、図１０（ｂ）に示すように、パッド４２ｃを覆うように半導体ウエハ４２ｗ上全面に絶縁層４２ｄを形成する。形成方法は、周知の方法を用いてよいが、例えば、半導体ウエハ４２ｗ上に絶縁材料であるポリイミドを滴下してスピンコートし厚さ例えば１μｍ程度に形成することができる。
【００８１】
次に、図１０（ｃ）に示すように、パッド４２ｃ上の絶縁層４２ｄを選択的にエッチング除去し絶縁層４２ｄに、パッド４２ｃに通じる開口部８１を形成する。選択的にエッチングするには、フォトリソグラフィなどの周知の方法を適用することができる。なお、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）に示す方法に代えて、パッド４２ｃ上を除き選択的に絶縁層４２ｄを形成する方法を用いてもよい。選択的に絶縁層４２ｄを形成するのも同様に周知の方法により行なうことができる。
【００８２】
開口部８１を形成したら、次に、図１０（ｄ）に示すように、開口部８１内を充填しかつ必要なパターンを有するように導電材料で再配線層４２ｂを絶縁層４２ｄ上に形成する。再配線層４２ｂは、材料として例えばＡｌやＡｕ、Ｃｕなどを用いることができる。形成方法としては、スパッタ、蒸着、めっきなどの中から使用する材料を考慮して適当なものを選択することができる。パターン化のためには、使用する材料を考慮の上、絶縁層４２ｄ上に全面的に形成したあと不要部分をエッチング除去するか、または絶縁層４２ｄ上に所定パターンのレジストマスクを形成しさらに再配線層４２ｂとなる層を形成するかして行うことができる。再配線層４２ｂの厚さは例えば１μｍ程度とすることができる。
【００８３】
再配線層４２ｂを形成したら、次に、図１０（ｅ）に示すように、再配線層４２ｂ上を覆って絶縁層４２ｅを形成し、さらに絶縁層４２ｅを選択的にエッチング除去して絶縁層４２ｅに再配線層４２ｂに通じる開口部８２を形成する。この図１０（ｅ）に示す工程は、絶縁層４２ｄの形成およびその加工の工程である図１０（ｂ）、図１０（ｃ）と同様の要領により行うことができる。絶縁層４２ｅを選択的に形成する方法を選択した場合も同様である。
【００８４】
開口部８２を形成したら、次に、図１０（ｆ）に示すように、開口部８２内を充填しかつ絶縁層４２ｅ上の所定の配置位置を占めるように表面実装用端子４２ａを導電材料で形成する。この導電材料には、例えばＡｌやＡｕ、Ｃｕなどを用いることができる。形成方法としては、スパッタ、蒸着、めっきなどの中から使用する材料を考慮して適当なものを選択することができる。選択的に形成するには、使用する材料を考慮の上、絶縁層４２ｅ上に全面的に形成したあと不要部分をエッチング除去するか、または絶縁層４２ｄ上に所定パターンのレジストマスクを形成しさらに表面実装用端子４２ａとなる層を形成するかして行なうことができる。表面実装用端子４２ａの層は、その厚さを例えば１μｍ程度とすることができる。
【００８５】
表面実装用端子４２ａは、さらに、その導電材料がＣｕやＡｌであればその表層をＮｉ／Ａｕのめっき層、またはＳｎ（すず）のめっき層で覆うように処理を加えてもよい。このようなめっきを施すには例えば無電解めっき工程を用いることができる。所定材料のめっき層を有することにより、配線板内への内蔵のための表面実装において良好なはんだ付けとその接続信頼性を得ることができる。
【００８６】
表面実装用端子４２ａが形成されたら、最後に、図１０（ｇ）に示すように、半導体ウエハ４２ｗをダイシングし個々の半導体素子４２を得る。このようにして得られた半導体素子４２は、表面実装用端子４２ａにより、すでに述べたようにチップ部品と同様に表面実装工程に供することができる。
【００８７】
なお、図１０においては、ダイシングする前のウエハ４２ｗを用いて表面実装用端子４２ａを形成する方法を説明したが、これは、より生産性を上げて形成する例を示したものであり、当然ながらダイシングしたあとの個々の半導体チップに対して同様の方法で表面実装用端子４２ａを形成することもできる。
【００８８】
図１０に示したような半導体素子４２の変形例としては、再配線層４２ｂと表面実装用端子４２ａとを同一層として形成する例を挙げることができる。この場合には、再配線として必要なパターンを有するように、かつこのパターンに連絡して表面実装用端子４２ａのパターンを有するように導電材料の層を絶縁層４２ｄ上に形成する。この導電材料の層は、絶縁層４２ｄに形成された開口部８１内を充填している。そして、この導電材料の層のうちの表面実装用端子４２ａの部分を除いて全面を絶縁層４２ｅで覆うように形成する。これによっても、半導体デバイスの端子パッド４２ｃを再配置した表面実装用端子４２ａを有する半導体素子を得ることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１…配線板素材、２…配線板素材、３…配線板素材、１１…絶縁層、１１Ａ…プリプレグ、１２…絶縁層、１２Ａ…プリプレグ、１３…絶縁層、１４…絶縁層、１４Ａ…プリプレグ、１５…絶縁層、２１…配線層（配線パターン）、２１Ａ…金属箔（銅箔）、２２…配線層（配線パターン）、２２Ａ…金属箔（銅箔）、２３…配線層（配線パターン）、２３Ａ…金属箔（銅箔）、２４…配線層（配線パターン）、２４Ａ…金属箔（銅箔）、２５…配線層（配線パターン）、２６…配線層（配線パターン）、２６Ａ…金属箔（銅箔）、３１、３２、３４、３５…層間接続体（導電性組成物印刷による導電性バンプ）、３３…スルーホール導電体、４１…チップ部品、４１ａ…端子、４２…半導体素子（ウエハレベル・チップスケールパッケージによる）、４２ａ…表面実装用端子、４２ｂ…再配線層、４２ｃ…端子パッド、４２ｄ、４２ｅ…絶縁層、４２ｗ…半導体ウエハ、５１、５２…接続部材、５１Ａ、５１Ｂ…硬化前の接続部材、６１、６２…はんだレジスト、７１、７２…部品用開口部、７３…貫通孔、８１、８２…開口部、５０１…はんだ粒子、５０１Ａ…残留はんだ、５０２…種粒子、５０２Ａ…種部、５０３…熱硬化性樹脂、５０３Ａ…樹脂部（硬化後熱硬化性樹脂）、５０５…導電部、５１２…複数元素系相。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁板中に電気／電子部品を埋設して有する部品内蔵配線板およびその製造方法に係り、特に、部品内蔵によって配線板としての信頼性が低下することを防止するのに好適な部品内蔵配線板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品内蔵配線板の従来技術として下記特許文献１に開示されたものがある。同文献図１に示されるその構造によると、電気部品の配線層への電気的接続にははんだ（または導電性接着剤）が用いられている。その製造方法は、あらかじめ、コアとなる配線板にはんだ（または導電性接着剤）を用いて電気部品を電気的・機械的に接続する。またこれとは別の絶縁樹脂層に穴あけを行いこの穴に導電性組成物を充填し、先に部品実装したコア板と位置合わせ配置して積層・一体化する。
【０００３】
部品内蔵配線板では、この配線板上に別の部品が外部実装されるときや部品内蔵配線板自体が別の配線板に実装されるとき（両者、２次実装ともいう）に、内蔵部品の接続信頼性が損なわれないことが重要である。具体的には、例えば、内蔵部品の接続材料としてはんだが使用される場合、そのはんだの再溶融による接続不良や短絡が発生しないようにする必要がある。
【０００４】
同文献には、このような再溶融を防ぐため融点の高い高温はんだを用いることの記述がある（同文献段落００３４）。ただしはんだの具体的成分は明らかではない。一般的には、高温はんだとして、Ｓｎ−Ｐｂ系のＰｂリッチ材が知られており、Ｐｂ−５Ｓｎ（融点３１４℃から３１０℃）、Ｐｂ−１０Ｓｎ（融点３０２℃から２７５℃）のはんだがあるが、はんだ付け温度として３００℃以上の高温を必要とする。このような高温では、配線板の絶縁板材料として一般的なエポキシ系の樹脂では耐熱性が不足し適用が困難である。
【０００５】
また、電気部品の配線層への電気的接続に導電性接着剤を用いる場合には、導電性接着剤の微視的な構造として微細金属粒どうしの接触で導電性が保たれているため、はんだ接続に比べると電気抵抗が高くなりがちである。さらに、配線層に用いられる銅箔の表面は酸化しやすく導電性接着剤を銅箔上に適用すると銅の酸化はより促進される。したがって、なお電気抵抗の高い接続になる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１９７８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、絶縁板中に電気／電子部品を埋設して有する部品内蔵配線板およびその製造方法において、内蔵部品接続用の部材が再溶融して配線板としての信頼性が低下することのない部品内蔵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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様である部品内蔵配線板は、第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層に対して積層状に位置する第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層に埋め込まれた電気／電子部品と、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とに挟まれて設けられた、前記電気／電子部品の実装用ランドを含む配線パターンと、前記電気／電子部品の端子と前記実装用ランドとを接続し、かつ、硬化された樹脂部と、該樹脂部に含有された融点が２４０℃以下の金属と、該金属の組成金属のひとつである第１の金属が該第１の金属と異なる第２の金属を含む複数元素系相に変化することで融点が２６０℃以上となる性質の前記第１の金属の該複数元素系相により表面が覆われた前記第２の金属の粒子を含有しかつ前記樹脂部中で該複数元素系相が連接し導電性の骨格構造を形成している導電部とを有する接続部材とを具備することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、この部品内蔵配線板では、内蔵の電気／電子部品を配線パターンに接続する接続部材が、硬化された樹脂部と、該樹脂部に含有された融点が２４０℃以下の金属と、該金属の組成金属のひとつである第１の金属が該第１の金属と異なる第２の金属を含む複数元素系相に変化することで融点が２６０℃以上となる性質の上記第１の金属の該複数元素系相により表面が覆われた上記第２の金属の粒子を含有しかつ樹脂部中で該複数元素系相が連接し導電性の骨格構造を形成している導電部とを有する構成になっている。
【００１０】
このような構成の接続部材では、とりわけ、上記導電部中において複数元素系相が連接して形成された骨格構造がその導電性を担っており、この複数元素系相は、上記第１の金属と第２の金属とを含む相であり、融点が２６０℃以上になるようなものとして選択されている。２６０℃以上として選択することで２次実装時加熱（例えば高くとも２５０℃）での溶融を回避でき、再溶融による接続不良や短絡を防止できる。また、この導電性の骨格構造は硬化された樹脂部中に形成されており、骨格構造の隙間は樹脂により埋められ得る。したがって、接続部材中にボイドが発生し信頼性が損なわれることもない。以上により、部品内蔵配線板としての信頼性が保たれる。さらに、接続部材の導電性が導電体による骨格構造によっているので、低抵抗の接続部にすることができる。
【００１１】
また、本発明の別の態様である部品内蔵配線板の製造方法は、配線パターンを少なくとも片面に備えた第１の絶縁板の前記配線パターン上であって電気／電子部品が実装されるべき位置に、融点が２４０℃以下の金属の粒子と該金属の組成金属のひとつを含む相となることで融点が２６０℃以上になる性質を有する金属の粒子とが分散された硬化前の導電性接着性樹脂を適用する工程と、前記適用された硬化前の導電性接着性樹脂を介して前記配線パターン上に前記電気／電子部品を載置する工程と、前記電気／電子部品を前記配線パターンに固定するように、第１の所定温度に加熱して融点が２４０℃以下の前記金属の粒子を溶融し融点が２６０℃以上である前記相を発現させ続いて前記第１の所定の温度より高い第２の所定温度に加熱して前記硬化前の導電性接着性樹脂を硬化させる工程と、前記第１の絶縁板とは異なる第２の絶縁板中に、前記配線パターンに固定された前記電気／電子部品を埋め込むように、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する工程とを具備することを特徴とする。
【００１２】
この製造方法は、上記の部品内蔵配線板を製造するひとつの方法である。電気／電子部品を配線パターンに接続するための導電性接着性樹脂に特徴があり、硬化前の導電性接着性樹脂には、融点が２４０℃以下の金属の粒子と該金属の組成金属のひとつを含む相となることで融点が２６０℃以上になる性質を有する金属の粒子とが分散されている。第１の所定温度に加熱することで融点が２４０℃以下の金属の粒子が溶融する。これ自体ははんだ付けでの現象と類似の現象である。このとき、溶融された金属が別の金属（組成相の変化で融点が２６０℃以上に上昇する性質を有する金属）と反応して複数元素系相（＝融点が２６０℃以上である相）が発現する。続いて第１の所定温度より高い第２の所定温度に加熱して導電性接着性樹脂中の樹脂を熱硬化させる。
【００１３】
上記複数元素系相は、融点が２６０℃以上の相なので、２次実装時加熱（例えば高くとも２５０℃）での溶融を回避でき、再溶融による接続不良や短絡を防止できる。また、このような相が発現した状態は、その後硬化された樹脂中に留まることになり、導電部としての構造が樹脂中に固定する。以上により、部品内蔵配線板としての信頼性が保たれる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、絶縁板中に電気／電子部品を埋設して有する部品内蔵配線板およびその製造方法において、内蔵部品接続用の部材が再溶融して配線板としての信頼性が低下することのない部品内蔵配線板およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図。
【図２】図１に示した部品内蔵配線板に使用の接続部材５１、５２の微細な構造を示す説明図。
【図３】図２に示した接続部材中の導電部を得るための材料の例を示す表。
【図４】図２に示した接続部材を構成する複数元素系相の材料例を示す表。
【図５】図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図。
【図６】図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の別の一部を模式的断面で示す工程図。
【図７】図１に示した部品内蔵配線板の製造過程のさらに別の一部を模式的断面で示す工程図。
【図８】図５（ｆ）に示す実装工程における温度プロファイルの例を示すグラフ。
【図９】図１に示した部品内蔵配線板に使用の半導体素子４２を模式的に、やや詳細に示す下面図および断面図。
【図１０】図１に示した部品内蔵配線板に使用の半導体素子４２についてその製造過程例を模式的断面で示す工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施態様として、前記接続部材が、前記樹脂部として、該接続部材の前記金属の前記融点より高い熱硬化温度を有する熱硬化性樹脂を有する、とすることができる。この樹脂部は、上記で述べた製造方法によって得られる結果物が有する樹脂部である。すなわち、この場合、樹脂部が熱硬化するより前にこれに含有された金属を溶融することができる。先に熱硬化してしまうと、金属が溶融しても樹脂中でその移動が円滑にはいかず融点が２６０℃以上となる複数元素系相の形成が減じられる。これを回避して融点が２６０℃以上となる複数元素系相を意図通り形成させることができる。
【００１７】
また、本発明の実施態様として、前記接続部材の前記樹脂部が、その材料としてエポキシ変性ポリイミド樹脂である、とすることができる。エポキシ変性ポリイミド樹脂を使用することでその熱硬化温度を例えば２４０℃を少し超える程度とすることができる。これにより、この樹脂部が熱硬化するより前にこれに含有された融点が２４０℃以下の金属を溶融することができる。先に熱硬化してしまうと、融点が２４０℃以下の金属が溶融しても樹脂中でその移動が円滑にはいかず融点が２６０℃以上となる複数元素系相の形成が減じられる。これを回避して融点が２６０℃以上となる複数元素系相を意図通り形成させることができる。
【００１８】
また、実施態様として、融点が２４０℃以下である前記金属が、Ｓｎ−Ｉｎ組成系、Ｓｎ−Ｂｉ組成系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ組成系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ組成系、Ｓｎ−Ａｇ組成系、Ｓｎ−Ｃｕ組成系、およびＳｎ−Ｓｂ組成系、ならびにＳｎからなる群より選択された１種の組成系または金属であり、前記第２の金属が、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、およびＦｅ、ならびにＣｕ−Ｎｉ組成系、Ｃｕ−Ｓｎ組成系、Ａｇ−Ｓｎ組成系、Ｃｕ−Ｚｎ組成系、およびＣｏ−Ｓｂ組成系からなる群より選択された１種以上の金属または組成系である、とすることができる。
【００１９】
これによれば、複数元素系相を、ＣｕｘＳｎｙ（融点：６４０．４℃）、ＣｏｘＳｎｙ（同：５２５℃）、ＣｕｘＺｎｙ（同：５９８．８℃）、ＣｕｘＳｂｙ（同：５８６℃）、ＣｏｘＳｂｙ（同：７７０℃）、ＮｉｘＢｉｙ（同：４６９℃）、ＡｇｘＳｎｙ（同：４８０℃）、ＦｅｘＳｎｙ（同：４９６．６℃）、ＡｇｘＣｕｙＳｎｚ（同：５１５℃）、またはＡｕｘＳｎｙ（同：２７８℃）とすることができる。したがって、融点が２６０℃以上の複数元素系相を実現できる。
【００２０】
また、実施態様として、前記接続部材の前記導電部の前記複数元素系相が、ＣｕｘＳｎｙ、ＣｏｘＳｎｙ、ＣｕｘＺｎｙ、ＣｕｘＳｂｙ、ＣｏｘＳｂｙ、ＮｉｘＢｉｙ、ＡｇｘＳｎｙ、ＦｅｘＳｎｙ、ＡｇｘＣｕｙＳｎｚ、およびＡｕｘＳｎｙからなる群から選択された１種以上による相である、とすることができる。これらは上記のように、融点が２６０℃以上である相の例示である。
【００２１】
また、実施態様として、融点が２４０℃以下である前記金属が、Ｓｎと、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、およびＺｎからなる群より選択された１種以上とを含む第１の合金と、Ｓｎと、Ａｇと、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、およびＺｎからなる群より選択された１種以上とを含む第２の合金とを有し、前記第２の金属が、Ｃｕと、Ａｇ、Ｂｉ、Ｉｎ、およびＳｎからなる群より選択された１種以上とを含む合金である、とすることができる。これは、融点が２４０℃以下である金属として、２種の合金を用いている態様である。融点としてより低温化できる、つまりより低い温度での接続工程を実現できる可能性がある。
【００２２】
また、製造方法としての実施態様として、前記硬化前の導電性接着性樹脂が、該導電性接着性樹脂中に分散された融点が２４０℃以下の前記金属を加熱溶融させたときに該金属を活性化させる性質を有するものである、とすることができる。これは、硬化前における導電性接着性樹脂中の樹脂にフラックスとしての機能を兼ね備えさせたものである。すなわち、２４０℃以下の金属が加熱溶融する現象自体は、はんだ付けでの現象と類似の現象だからである。
【００２３】
以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図である。図１に示すように、この部品内蔵配線板は、絶縁層１１（第１の絶縁板を由来とする）、同１２、同１３、同１４、同１５（絶縁層１２、１３、１４、１５は第２の絶縁板を由来とする）、配線層（配線パターン）２１、同２２、同２３、同２４、同２５、同２６（＝合計６層）、層間接続体３１、同３２、同３４、同３５、スルーホール導電体３３、チップ部品４１、半導体素子（ウエハレベル・チップスケールパッケージによる）４２、接続部材５１、５２、はんだレジスト６１、６２を有する。
【００２４】
この配線板は、内蔵部品として、チップ部品４１と半導体素子４２とを有する。チップ部品４１は、表面実装用のチップ部品であり、ここでは例えばチップコンデンサである。その平面的な大きさは例えば０．６ｍｍ×０．３ｍｍであり、両端に端子４１ａを有し、その下側が配線層２２による実装用ランドに対向位置している。チップ部品４１の端子４１ａと実装用ランドとは接続部材５１により電気的・機械的に接続されている。
【００２５】
半導体素子４２は、ウエハレベル・チップスケールパッケージによる半導体素子であり、半導体チップと、該半導体チップ上に形成されたグリッド状配列の表面実装用端子４２ａとを少なくとも備えている。その構造例および製造工程例については参考例を後述する（図９、図１０）。表面実装用端子４２ａは、概略として、半導体チップがもともと有する端子パッドから再配線層を介して電気的に導通しつつその位置を再配置して設けられた端子である。このような再配置により、端子としての配置密度が半導体チップ上の端子パッドのそれより粗くなっている。これにより、半導体素子４２は、チップ部品４１と同様の表面実装技術により、配線層２２による実装用ランドに、接続部材５１と同様の材料である接続部材５２を介して実装することができる。
【００２６】
ここで、上記言及の接続部材５１、５２の微細な構造について図２を参照して説明する。図２は、図１に示した部品内蔵配線板に使用の接続部材５１、５２の微細な構造を示す説明図である。接続部材５１、５２は、図２（ａ）右側に示すように、微細な構造として、硬化されている樹脂部５０３Ａ中に導電部５０５の骨格構造が形成された構成になっている。この骨格構造はその抜けた部位に樹脂部５０３Ａが満たされ、空隙をもたせないようにしている。
【００２７】
導電部５０５は、さらに詳細には、図２（ｂ）に示す拡大断面図に描かれるように、粒子状の金属の種部５０２Ａとこの表面を覆う複数元素系相５１２とを有し、種部５０２Ａを覆う複数元素系相５１２が互いに連接することによって骨格構造になっている。なお、接続部材５１、５２中には、種部５０２Ａ、複数元素系相５１２のほかに、残留はんだ５０１Ａも多少存在する。複数元素系相５１２は、はんだ粒子５０１（図２（ａ）左側を参照）中の金属と種部５０２Ａ中の金属とによる複数元素系相であり、はんだ粒子５０１の融点が２４０℃以下、複数元素系相５１２の融点が２６０℃以上となるように、はんだ粒子５０１および種部５０２Ａ（種粒子５０２）の材料が選ばれている。
【００２８】
接続部材５１、５２の上記微細構造には、それらの形成過程が関連している。概略的には、図２（ａ）左側に示すように、接続部材５１、５２は、硬化される前の状態として、ペースト状の熱硬化性樹脂５０３中にはんだ粒子５０１と種粒子５０２とが分散された構成を有している（硬化前の接続部材５１Ａ、５２Ａ［＝導電性接着性樹脂］）。
【００２９】
このような導電性接着性樹脂を加熱してはんだ粒子５０１を溶解させると、その成分金属と種粒子５０２が含有する金属とが反応して種粒子５０２表面が複数元素系相５１２に変化し、はんだ粒子５０１の溶解に由来して複数元素系相５１２は互いに連接する。複数元素系相５１２が発現するとその融点ははんだ粒子５０１より高いので、上記加熱の温度程度では固相となって骨格構造になる。種粒子５０２のうちの未反応部（中心に近い部位）は、複数元素系相５１２の中に種となって残り種部５０２Ａになる。はんだ粒子５０１のうち複数元素系相５１２への変化に残留した分は凝固して残留はんだ５０１Ａになる。
【００３０】
上記で、はんだ粒子５０１を溶解させる温度では、熱硬化性樹脂５０３は硬化しないようにその材料が選択されている。これにより、はんだ粒子５０１が溶解したときのその移動を妨げずに溶解金属と種粒子５０２との反応が円滑になされるようになっている。このような溶解、反応を生じさせた後に、加熱温度を上げて熱硬化性樹脂５０３を熱硬化させる。この熱硬化により、上記形成された骨格構造を固定化するように骨格構造の隙間に樹脂部５０３Ａが満たされた構造ができあがる。
【００３１】
このような構成の接続部材５１、５２では、とりわけ、上記導電部５０５中において複数元素系相５１２が連接して形成された骨格構造がその導電性を担っており、この複数元素系相５１２は、上記のように、融点が２６０℃以上になっている。２６０℃以上とすることで２次実装時加熱（例えば高くとも２５０℃）での溶融を回避でき、再溶融による接続不良や短絡を防止できる。
【００３２】
また、この導電性の骨格構造は硬化された樹脂部５０３Ａ中に形成されており、骨格構造の隙間はこれにより埋められている。したがって、接続部材５１、５２中にボイドが発生し信頼性が損なわれることがない。さらに、接続部材５１、５２の導電性が導電体による骨格構造によっているので、低抵抗の接続部にすることができる。なお、残留はんだ５０１Ａが２次実装時に再溶融することはあり得るが、複数元素系相５１２へ変化せずに残留した分なのでその量はわずかでありかつ樹脂部５０３Ａ中に閉じ込められているので、信頼性に対する影響は最小限に抑制できる。
【００３３】
図３は、図２に示した接続部材５１、５２中の導電部５０５を得るための材料の例を示す表であり、図３（ａ）は、硬化前の接続部材５１Ａ、５２Ａ中に含まれるはんだ粒子５０１の材料例、図３（ｂ）は、同じく種粒子５０２の材料例である。図３（ａ）に示すように、これらのはんだ粒子５０１では、その融点が２４０℃以下である。はんだ粒子５０１としてこのような融点の金属材料を用いることで、絶縁層１１〜１５が有機材料であってもそれに対する加熱温度としてその耐熱温度までには余裕を持たせることができる。図３（ｂ）に示す組成系または金属は、はんだ粒子５０１の組成金属のひとつと反応してできる複数元素系相が融点として２６０℃以上を有する組成系または金属として選択されている。
【００３４】
図４は、図２に示した接続部材５１、５２を構成する複数元素系相５１２の材料例を示す表であり、図３に示した材料のはんだ粒子５０１と種粒子５０２とから形成され得る複数元素系相を示している。図４に示すように、これらの複数元素系相５１２は、その融点が２６０℃以上となっている。このような複数元素系相５１２により、２次実装時加熱（例えば高くとも２５０℃）で溶融は起こらず、再溶融での接続不良や短絡の発生を効果的に防止できる。
【００３５】
なお、図４に示す複数元素系相におけるｘ、ｙ（、ｚ）の比は、単純な整数比になる場合（＝化学量論的組成；金属間化合物）のみならず、これからはずれて例えばｘの値を固定したときにｙ（、ｚ）が幅をもった値で存在できる場合もある。例えば、合金（固溶体）相の場合や、組成比の異なる２種以上の金属間化合物が混晶している相の場合である。
【００３６】
図４に示す複数元素系相における金属間化合物としては、例えば、Ｃｕ６Ｓｎ５、ＣｕＺｎ３、Ｃｕ２Ｓｂ、Ａｇ３Ｓｎ、ＦｅＳｎ２、ＡｕＳｎ２が知られている。Ｃｕ６Ｓｎ５は、これと組成元素が同じで組成比が異なる異種の金属間化合物であるＣｕ３Ｓｎと混在して形成される場合があり、この混在比に応じて全体としてｘ、ｙの比は単純な整数比ではなくなる。Ｃｕ３Ｓｎは、Ｃｕ６Ｓｎ５と比較してもろい性質があるが、その融点が２６０℃以上であることに変わりはなく、また、導電部５０５の構造が樹脂部５０３Ａにより補強される構造により、その悪影響を小さく留めることができる。
【００３７】
図１に戻り、部品内蔵配線板としてのほかの構造について述べると、配線層２１、２６は、配線板としての両主面上の配線層であり、その上に各種の部品（不図示）が実装され得る。実装ではんだ（不図示）が載るべき配線層２１、２６のランド部分を除いて両主面上には、はんだ接続時に溶融したはんだをランド部分に留めかつその後は保護層として機能するはんだレジスト６１、６２が形成されている（厚さはそれぞれ例えば２０μｍ程度）。ランド部分の表層には、耐腐食性の高いＮｉ／Ａｕのめっき層（不図示）を形成するようにしてもよい。
【００３８】
また、配線層２２、２３、２４、２５は、それぞれ、内層の配線層であり、順に、配線層２１と配線層２２の間に絶縁層１１が、配線層２２と配線層２３の間に絶縁層１２が、配線層２３と配線層２４との間に絶縁層１３が、配線層２４と配線層２５との間に絶縁層１４が、配線層２５と配線層２６との間に絶縁層１５が、それぞれ位置しこれらの配線層２１〜２６を隔てている。各配線層２１〜２６は、例えばそれぞれ厚さ１８μｍの金属（銅）箔からなっている。
【００３９】
各絶縁層１１〜１５は、絶縁層１３を除き例えばそれぞれ厚さ１００μｍ、絶縁層１３のみ例えば厚さ３００μｍで、それぞれ例えばガラスエポキシ樹脂からなるリジッドな素材である。特に絶縁層１３は、内蔵されたチップ部品４１および半導体素子４２に相当する位置部分が開口部となっており、チップ部品４１および半導体素子４２を埋設するための空間を提供する。絶縁層１２、１４は、内蔵されたチップ部品４１および半導体素子４２のための絶縁層１３の上記開口部および絶縁層１３のスルーホール導電体３３内部の空間を埋めるように変形進入しており内部に空隙となる空間は存在しない。
【００４０】
配線層２１と配線層２２とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１１を貫通する層間接続体３１により導通し得る。同様に、配線層２２と配線層２３とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１２を貫通する層間接続体３２により導通し得る。配線層２３と配線層２４とは、絶縁層１３を貫通して設けられたスルーホール導電体３３により導通し得る。配線層２４と配線層２５とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１４を貫通する層間接続体３４により導通し得る。配線層２５と配線層２６とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１５を貫通する層間接続体３５により導通し得る。
【００４１】
層間接続体３１、３２、３４、３５は、それぞれ、導電性組成物のスクリーン印刷により形成される導電性バンプを由来とするものであり、その製造工程に依拠して軸方向（図１の図示で上下の積層方向）に径が変化している。その直径は、太い側で例えば２００μｍである。
【００４２】
以上、本実施形態に係る部品内蔵配線板の構成を説明した。この部品内蔵配線板では、内蔵のチップ部品４１、半導体素子４２を配線層２２に接続する接続部材５１、５２が、硬化された樹脂部５０３Ａと、この樹脂部５０３Ａ中に含まれた融点が２４０℃以下の残留はんだ５０１Ａとを有し、さらに次のような導電部５０５を有している。すなわち、導電部５０５は、残留はんだ５０１Ａの組成金属のひとつである金属が別の金属（種部５０２Ａの金属）と反応してできた融点が２６０℃以上の複数元素系相５１２と、この複数元素系相５１２により表面が覆われた上記別の金属の粒子（種部５０２Ａ）とを含有している。さらに、導電部５０５は、樹脂部５０３Ａ中で複数元素系相５１２が連接し導電性の骨格構造になっている。
【００４３】
このような構成の接続部材５１、５２では、とりわけ、上記導電部５０５中の、複数元素系相５１２が連接して形成された骨格構造がその導電性を担っており、この複数元素系相５１２は、融点が２６０℃以上になるようなものとして選択されている。２６０℃以上として選択することで２次実装時加熱（例えば高くとも２５０℃）での溶融を回避でき、再溶融による接続不良や短絡を防止できる。
【００４４】
また、この導電性の骨格構造は硬化された樹脂部５０３Ａ中に形成されており、骨格構造の隙間は樹脂部５０３Ａにより埋められている。したがって、接続部材５１、５２中にボイドが発生し信頼性が損なわれることもない。以上により、部品内蔵配線板としての信頼性が保たれる。さらに、接続部材５１、５２の導電性が導電体による骨格構造によっているので、低抵抗の接続部にすることができる。
【００４５】
次に、図１に示した部品内蔵配線板の製造工程を図５ないし図７を参照して説明する。図５ないし図７は、それぞれ、図１に示した部品内蔵配線板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図である。これらの図において図１中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。
【００４６】
図５から説明する。図５は、図１中に示した各構成のうち絶縁層１１を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図５（ａ）に示すように、厚さ例えば１８μｍの金属箔（電解銅箔）２２Ａ上に例えばスクリーン印刷により、層間接続体３１となるペースト状の導電性組成物をほぼ円錐形のバンプ状（底面径例えば２００μｍ、高さ例えば１６０μｍ）に形成する。この導電性組成物は、ペースト状の樹脂中に銀、金、銅などの金属微細粒または炭素微細粒を分散させたものである。説明の都合で金属箔２２Ａの下面に印刷しているが上面でもよい（以下の各図も同じである）。層間接続体３１の印刷後これを乾燥させて硬化させる。
【００４７】
次に、図５（ｂ）に示すように、金属箔２２Ａ上に厚さ例えば公称１００μｍのＦＲ−４のプリプレグ１１Ａを積層して層間接続体３１を貫通させ、その頭部が露出するようにする。露出に際してあるいはその後その先端を塑性変形でつぶしてもよい（いずれにしても層間接続体３１の形状は、積層方向に一致する軸を有しその軸方向に径が変化している。）。続いて、図５（ｃ）に示すように、プリプレグ１１Ａ上に金属箔（電解銅箔）２１Ａを積層配置して加圧・加熱し全体を一体化する。このとき、金属箔２１Ａは層間接続体３１と電気的導通状態となり、プリプレグ１１Ａは完全に硬化して絶縁層１１になる。
【００４８】
次に、図５（ｄ）に示すように、片側の金属箔２２Ａに例えば周知のフォトリソグラフィによるパターニングを施し、これを、実装用ランドを含む配線パターン２２に加工する。そして、加工により得られた実装用ランド上に、図５（ｅ）に示すように、例えばスクリーン印刷により、硬化前の接続部材５１Ａ、５２Ａを印刷・適用する。この接続部材５１Ａ、５２Ａは、スクリーン印刷を用いれば容易に所定パターンに印刷できる。スクリーン印刷に代えてディスペンサを使用することもできる。そして、チップ部品４１および半導体素子４２を硬化前の接続部材５１Ａ、５２Ａを介して実装用ランド上にそれぞれ例えばマウンタで載置する。
【００４９】
硬化前の接続部材５１Ａ、５２Ａとして、ここでは、例えば硬化温度２４０℃の例えばエポキシ変性ポリイミド樹脂たる熱硬化性樹脂５０３（図２を参照）中に、例えば、はんだ粒子５０１（図２を参照）たるＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２１７℃）の組成の粒子、および種粒子５０２（図２を参照）たるＣｕ粒子が分散されたものを用いる。その組成比としては、例えば、ＣｕをＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕとの全体に対して３０ｗｔ％、ＣｕおよびＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕを熱硬化性樹脂５０３との全体に対して７５ｗｔ％とすることができる。なお、組成がＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕのはんだ粒子５０１は、その粒径として例えば１０μｍないし２０μｍ、Ｃｕの種粒子５０２は、その粒径として例えば３μｍないし４０μｍとすることができる。
【００５０】
硬化前の接続部材５１Ａ、５２Ａには、はんだ粒子５０１を加熱、溶解させたときにこれを活性化させる性質を有するフラックス成分を含ませておくことができる。このような接続部材５１Ａ、５２Ａによれば、フラックスを適用する工程を別途行う必要がなくなり、生産性を向上させる上で好ましい。
【００５１】
チップ部品４１、半導体素子４２が接続部材５１Ａ、５２Ａを介して実装用ランド上に載置されたら、次に、接続部材５１Ａ、５２Ａ中に分散されたはんだ粒子５０１を溶融させるべく加熱（例えば２２５℃程度）を行う。この加熱では、接続部材５１Ａ、５２Ａ中の熱硬化性樹脂５０３を硬化させることなく、はんだ粒子５０１が有する金属と種粒子５０２が有する金属との反応により複数元素系相５１２（図２を参照）を生成させる。この反応時には熱硬化性樹脂５０３が硬化していないので、樹脂５０３中で金属の移動は妨げられず反応は円滑に進む。複数元素系相５１２は２２５℃程度の温度で固相として発現する。この固相は、互いに連接して骨格構造を形成する。
【００５２】
複数元素系相５１２を生成させる加熱に続いて、次に多少加熱温度を上昇させ（例えば２５０℃）、熱硬化性樹脂５０３を熱硬化させる。これにより、上記骨格構造による導電部５０５（図２を参照）の隙間を埋めるような硬化された樹脂部５０３Ａ（図２を参照）が形成され、結果、接続部材５１、５２になる（図５（ｆ）中に示す）。
【００５３】
以上説明の、２段階の加熱工程での温度プロファイルは例えば図８に示すように設定することができる。図８は、図５（ｆ）に示す実装工程における温度プロファイルの例を示すグラフである。図８に示すように、徐々に加熱して２２５℃程度に達したときに一旦この温度を数十秒間保つ。その後温度を２５０℃に上げてこの温度状態を数十秒間保つ。このように２段階の温度保持を要する点は、はんだ粒子を溶融させる加熱工程のみを有する一般のクリームはんだのリフロー工程と異なる点である。
【００５４】
以上により、図５（ｆ）に示すように、接続部材５１、５２を介してチップ部品４１および半導体素子４２が配線層２２の実装用ランド上に接続された状態の配線板素材１が得られる。この配線板素材１を用いる後の工程については図７で述べる。
【００５５】
次に、図６を参照して説明する。図６は、図１中に示した各構成のうち絶縁層１３および同１２を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図６（ａ）に示すように、両面に例えば厚さ１８μｍの金属箔（電解銅箔）２３Ａ、２４Ａが積層された例えば厚さ３００μｍのＦＲ−４の絶縁層１３を用意し、その所定位置にスルーホール導電体を形成するための貫通孔７３をあけ、かつ内蔵するチップ部品４１および半導体素子４２に相当する部分に部品用開口部７１、７２を形成する。
【００５６】
次に、無電解めっきおよび電解めっきを行い、図６（ｂ）に示すように、貫通孔７３の内壁にスルーホール導電体３３を形成する。このとき開口部７１、７２の内壁にも導電体が形成される。さらに、図６（ｃ）に示すように、金属箔２３Ａ、２４Ａを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングして配線層２３、２４を形成する。配線層２３、２４のパターニング形成により、開口部７１、７２の内壁に形成された導電体も除去される。
【００５７】
次に、図６（ｄ）に示すように、配線層２３上の所定の位置に層間接続体３２となる導電性バンプ（底面径例えば２００μｍ、高さ例えば１６０μｍ）をペースト状導電性組成物のスクリーン印刷により形成する。続いて、図６（ｅ）に示すように、絶縁層１２とすべきＦＲ−４のプリプレグ１２Ａ（公称厚さ例えば１００μｍ）を配線層２３側にプレス機を用い積層する。プリプレグ１２Ａには、絶縁層１３と同様の、内蔵するチップ部品４１および半導体素子４２に相当する部分の開口部をあらかじめ設けておく。
【００５８】
図６（ｅ）の積層工程では、層間接続体３２の頭部をプリプレグ１２Ａに貫通させる。なお、図６（ｅ）における層間接続体３２の頭部の破線は、この段階でその頭部を塑性変形させてつぶしておく場合と塑性変形させない場合の両者あり得ることを示す。以上により得られた配線板素材を配線板素材２とする。
【００５９】
以上の図６に示した工程は、以下のような手順とすることも可能である。図６（ａ）の段階では、貫通孔７３のみ形成し内蔵部品用の開口部７１、７２を形成せずに続く図６（ｂ）から図６（ｄ）までの工程を行う。次に、図６（ｅ）に相当する工程として、プリプレグ１２Ａ（開口のないもの）の積層を行う。そして、絶縁層１３およびプリプレグ１２Ａに部品内蔵用の開口部を同時に形成する、という工程である。
【００６０】
次に、図７を参照して説明する。図７は、上記で得られた配線板素材１、２などを積層する配置関係を示す図である。ここで、図示上側の配線板素材３は、下側の配線板素材１と同様な工程を適用し、かつそのあと層間接続体３４およびプリプレグ１４Ａを、図示中間の配線板素材２における層間接続体３２およびプリプレグ１２Ａと同様にして形成し得られたものである。
【００６１】
ただし、配線板素材３は、部品（チップ部品４１および半導体素子４２）およびこれを接続するための部位（実装用ランド）のない構成であり、さらにプリプレグ１４Ａにはチップ部品４１用の開口部、半導体素子４２用の開口部を設けない。そのほかは、金属箔（電解銅箔）２６Ａ、絶縁層１５、層間接続体３５、配線層２５、プリプレグ１４Ａ、層間接続体３４とも、それぞれ配線板素材１の金属箔２１Ａ、絶縁層１１、層間接続体３１、配線層２２、配線板素材２のプリプレグ１２Ａ、層間接続体３２と同じである。
【００６２】
図７に示すような配置で各配線板素材１、２、３を積層配置してプレス機で加圧・加熱する。これにより、プリプレグ１２Ａ、１４Ａが完全に硬化し全体が積層・一体化する。このとき、加熱により得られるプリプレグ１２Ａ、１４Ａの流動性により、チップ部品４１および半導体素子４２の周りの空間およびスルーホール導電体３３内部の空間にはプリプレグ１２Ａ、１４Ａが変形進入し空隙は発生しない。また、配線層２２、２４は、層間接続体３２、３４にそれぞれ電気的に接続される。
【００６３】
このプレス工程において、半導体素子４２に加わるプレス力を緩和しその破壊などの不良発生を低減するには、チップ部品４１の高さに比べて半導体素子４２の高さをやや低くしておくようにすると好ましい。多くのアプリケーションで半導体素子４２の数は少なく（例えば１個）、これを取り巻くようにチップ部品４１が配置されることが多いのでこれを利用できる。このように取り囲んで配置されたチップ部品４１がよりプレス力を負担して半導体素子４２に加わるプレス力を小さくすることができる。
【００６４】
図７に示す積層工程の後、上下両面の金属箔２６Ａ、２１Ａを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングし、さらにはんだレジスト６１、６２の層を形成することにより、図１に示したような部品内蔵配線板を得ることができる。
【００６５】
変形例として、中間の絶縁層１３に設けられたスルーホール導電体３３については、層間接続体３１や同３２と同様なものとする構成も当然ながらあり得る。また、層間接続体３１、３２、３４、３５について、説明した導電性組成物印刷による導電性バンプを由来とするもの以外に、例えば、金属板エッチングにより形成された金属バンプ、導電性組成物充填による接続体、めっきにより形成された導体バンプなどを由来とするものなどのうちから適宜選択、採用することもできる。また、外側の配線層２１、２６は、最後の積層工程のあとにパターニングして得る以外に、各配線板素材１、３の段階で（例えば図５（ｄ）の段階で）形成するようにしてもよい。
【００６６】
また、図７に示した積層工程において、配線板素材１、２については、プリプレグ１２Ａおよび層間接続体３２の部分を配線板素材２の側ではなく配線板素材１の側に設けておくようにしてもよい。すなわち、層間接続体３２の形成およびプリプレグ１２Ａの積層を、配線板素材１の配線層２２上（絶縁層１１上）であらかじめ行うようにする。この場合、実装されたチップ部品４１および半導体素子４２が、一見、層間接続体３２をスクリーン印刷で形成するときに干渉要因となるように見えるが、チップ部品４１および半導体素子４２として十分薄い部品の場合は実際上干渉要因とはならない。プリプレグ１２Ａの積層工程のときには、チップ部品４１および半導体素子４２の厚さを吸収できるクッション材を介在させて加圧・加熱すれば面内方向均一にプリプレグ１２Ａを積層できる。
【００６７】
以上、本実施形態に係る部品内蔵配線板についてひと通り説明した。上記説明した製造工程では、接続部材５１Ａ、５２Ａとして、硬化温度２４０℃の例えばエポキシ変性ポリイミド樹脂たる熱硬化性樹脂５０３中に、はんだ粒子５０１たるＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２１７℃）の組成の粒子、および種粒子５０２たるＣｕ粒子が分散されたものを用いた。ここで、部品４１、４２の実装工程における温度プロファイルの設定をよりラフ（非高精度）にするには、はんだ粒子５０１の融点と熱硬化性樹脂５０３の硬化温度とをより離すように、接続部材５１Ａ、５２Ａの材料として次のようなものを採用することができる。
【００６８】
すなわち、接続部材５１Ａ、５２Ａのはんだ粒子５０１として、Ｓｎと、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、およびＺｎからなる群より選択された１種以上とを含む第１の合金の粒子と、Ｓｎと、Ａｇと、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、およびＺｎからなる群より選択された１種以上とを含む第２の合金の粒子とが備えられたものを用いる。種粒子５０２としては、Ｃｕと、Ａｇ、Ｂｉ、Ｉｎ、およびＳｎからなる群より選択された１種以上とを含む合金の粒子とする。熱硬化性樹脂５０３には、上記説明の製造工程と同じ硬化温度２４０℃のエポキシ変性ポリイミド樹脂を用いる。上記３種の合金は、熱硬化性樹脂５０３との全体に対して８０ｗｔ％の含有率とする。
【００６９】
以上の、合金の粒子と熱硬化性樹脂との混合体についてＤＳＣ（示差走査熱量測定）による融点観察を行うと、１００℃ないし２００℃の間に複数の融点があり、さらに、３００℃ないし５００℃の間にも複数の融点があることがわかる。よって、この合金粒子分散の熱硬化性樹脂を用いれば、１００℃ないし２００℃の間に存在する融点により、一般的に言われるはんだづけが可能である。
【００７０】
また、１００℃ないし２００℃に存在する融点での融解を生じしめたあとに生じる凝固組成物について同様にＤＳＣによる融点観察を行うと、１００℃ないし２００℃の間に存在する融点はほとんど消失し（∵融点の高い複数元素系相に変化している）、３００℃以上に融点が残るのみとなることがわかる。この性質から、２次実装での加熱（例えば２５０℃）においてはこの組成物はほぼ溶融はしないことになるので、上記の合金粒子分散の熱硬化性樹脂は、図５に示した接続部材５１Ａ、５２Ａと同様に利用できることがわかる。ここで、第１、第２の合金粒子の融点と熱硬化性樹脂５０３の硬化温度とは、図５での説明の場合より離れているので、部品４１、４２の実装工程における温度プロファイルの設定はよりラフで済む。
【００７１】
次に、部品４１、４２の実装工程の温度をより低温化するには、はんだ粒子５０１の融点をより低下させ、かつ、熱硬化性樹脂５０３の硬化温度もより低下させるように、接続部材５１Ａ、５２Ａの材料として次のようなものを採用することができる。
【００７２】
すなわち、接続部材５１Ａ、５２Ａとして、はんだ粒子５０１がＳｎ−５８Ｂｉ（融点１３８℃）の粒子であり、種粒子５０２がＳｎのめっきされたＣｕ粒子およびＮｉ粒子であり、熱硬化性樹脂５０３が硬化温度１８０℃のエポキシ樹脂であるような、金属粒子分散の熱硬化性樹脂を用いる。これによれば、第１段階の加熱を例えば１５０℃で行い、次に第２段階の加熱としてこれを例えば１８５℃で行うことができる。
【００７３】
実際にこのような加熱を行って部品４１、４２を実装した後、２次実装を想定して２６０℃の加熱を３回行って信頼性試験を実施したところ、再溶融による問題は生じないことがわかった。この場合の接続部材５１、５２を観察したところ、ＣｕＳｎ合金（融点約６３０℃）およびＮｉＢｉ合金（融点約４６９℃）が生じていることがわかった。
【００７４】
次に、参考までに、図１中に示したウエハレベル・チップスケールパッケージの半導体素子４２についてその構成および製造工程の例を図９、図１０を参照して説明する。図９は、図１に示した部品内蔵配線板に使用の半導体素子４２を模式的に、やや詳細に示す下面図（図９（ａ））および断面図（図９（ｂ））である。図９（ａ）におけるＡ−Ａａ位置における矢視方向断面が、図９（ｂ）である。図１０は、図１に示した部品内蔵配線板に使用の半導体素子４２についてその製造過程例を模式的断面で示す工程図である。図９、図１０においてすでに説明した図中に示したものと同一相当のものには同一符号を付してある。
【００７５】
図９（ａ）に示すように、この半導体素子４２は、表面実装用端子４２ａがグリッド状に配置されている。端子４２ａの配置ピッチは、例えば０．２ｍｍないし１．０ｍｍである。端子４２ａが配置された面の中央付近は、半導体素子４２として必要な端子数が少ない場合は、端子４２ａが配置されない態様とすることもできる。
【００７６】
この半導体素子４２は、配線板中に内蔵のため実装される前の形態として、端子４２ａ上にはんだボールのない、いわゆるＬＧＡ（land grid array）の形態である。このようなはんだボールのない構成とすることで高さ方向の実装サイズを抑制し、より内蔵への適性を向上させている。内蔵される配線板の厚さが許せば、端子４２ａ上にはんだボールが搭載されたいわゆるＢＧＡ（ball grid array）も利用できる。
【００７７】
半導体素子４２の断面方向には、図９（ｂ）に示すように、表面実装用端子４２ａが、絶縁層４２ｅ上に、かつ、絶縁層４２ｅを貫通する部分を介して再配線層４２ｂに接触するように形成されている。さらに、再配線層４２ｂは、絶縁層４２ｅと半導体チップとの間に設けられた絶縁層４２ｄ上に、かつ、絶縁層４２ｄを貫通する部分を介して半導体チップ上の端子パッド４２ｃに接触するように形成されている。
【００７８】
端子パッド４２ｃは、通常、半導体チップの各辺に沿って一列に列設されているので、その配置ピッチは比較上狭い。すなわち、その配置ピッチと、グリッド状に配置され、配置ピッチが比較上広くなっている表面実装用端子４２ａの配置ピッチとの導通を仲介するために、再配線層４２ｂが設けられる。このような構成により、この半導体素子４２は表面実装可能な形態であるにもかかわらず、平面的には半導体チップと同じ面積であり、厚さ方向にも半導体チップそのものよりわずかに厚い程度の大きさとなっている。なお、半導体素子４２としてより薄くするために、半導体チップの裏面を、研削工程を設けて研削しておくようにしてもよい。例えば、総厚を０．３ｍｍ程度以下としておくことができる。
【００７９】
次に、このような半導体素子４２の製造工程例を図１０を参照して説明する。まず、図１０（ａ）に示すように、半導体ウエハ４２ｗであってその面上に複数の半導体デバイスがすでに形成されたものを用意する。半導体ウエハ４２ｗの面上には、それぞれの半導体デバイスの外部接続部として端子パッド４２ｃが形成されている。端子パッド４２ｃは、通常、ワイヤボンディングを行なうのに必要な面積を有しており、かつワイヤボンディングを行うのに支障のない程度の配置ピッチを有して各半導体デバイスの四辺に沿って設けられている。この配置ピッチは、一般的な表面実装を行う端子の配置ピッチより狭い。
【００８０】
次に、図１０（ｂ）に示すように、パッド４２ｃを覆うように半導体ウエハ４２ｗ上全面に絶縁層４２ｄを形成する。形成方法は、周知の方法を用いてよいが、例えば、半導体ウエハ４２ｗ上に絶縁材料であるポリイミドを滴下してスピンコートし厚さ例えば１μｍ程度に形成することができる。
【００８１】
次に、図１０（ｃ）に示すように、パッド４２ｃ上の絶縁層４２ｄを選択的にエッチング除去し絶縁層４２ｄに、パッド４２ｃに通じる開口部８１を形成する。選択的にエッチングするには、フォトリソグラフィなどの周知の方法を適用することができる。なお、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）に示す方法に代えて、パッド４２ｃ上を除き選択的に絶縁層４２ｄを形成する方法を用いてもよい。選択的に絶縁層４２ｄを形成するのも同様に周知の方法により行なうことができる。
【００８２】
開口部８１を形成したら、次に、図１０（ｄ）に示すように、開口部８１内を充填しかつ必要なパターンを有するように導電材料で再配線層４２ｂを絶縁層４２ｄ上に形成する。再配線層４２ｂは、材料として例えばＡｌやＡｕ、Ｃｕなどを用いることができる。形成方法としては、スパッタ、蒸着、めっきなどの中から使用する材料を考慮して適当なものを選択することができる。パターン化のためには、使用する材料を考慮の上、絶縁層４２ｄ上に全面的に形成したあと不要部分をエッチング除去するか、または絶縁層４２ｄ上に所定パターンのレジストマスクを形成しさらに再配線層４２ｂとなる層を形成するかして行うことができる。再配線層４２ｂの厚さは例えば１μｍ程度とすることができる。
【００８３】
再配線層４２ｂを形成したら、次に、図１０（ｅ）に示すように、再配線層４２ｂ上を覆って絶縁層４２ｅを形成し、さらに絶縁層４２ｅを選択的にエッチング除去して絶縁層４２ｅに再配線層４２ｂに通じる開口部８２を形成する。この図１０（ｅ）に示す工程は、絶縁層４２ｄの形成およびその加工の工程である図１０（ｂ）、図１０（ｃ）と同様の要領により行うことができる。絶縁層４２ｅを選択的に形成する方法を選択した場合も同様である。
【００８４】
開口部８２を形成したら、次に、図１０（ｆ）に示すように、開口部８２内を充填しかつ絶縁層４２ｅ上の所定の配置位置を占めるように表面実装用端子４２ａを導電材料で形成する。この導電材料には、例えばＡｌやＡｕ、Ｃｕなどを用いることができる。形成方法としては、スパッタ、蒸着、めっきなどの中から使用する材料を考慮して適当なものを選択することができる。選択的に形成するには、使用する材料を考慮の上、絶縁層４２ｅ上に全面的に形成したあと不要部分をエッチング除去するか、または絶縁層４２ｄ上に所定パターンのレジストマスクを形成しさらに表面実装用端子４２ａとなる層を形成するかして行なうことができる。表面実装用端子４２ａの層は、その厚さを例えば１μｍ程度とすることができる。
【００８５】
表面実装用端子４２ａは、さらに、その導電材料がＣｕやＡｌであればその表層をＮｉ／Ａｕのめっき層、またはＳｎ（すず）のめっき層で覆うように処理を加えてもよい。このようなめっきを施すには例えば無電解めっき工程を用いることができる。所定材料のめっき層を有することにより、配線板内への内蔵のための表面実装において良好なはんだ付けとその接続信頼性を得ることができる。
【００８６】
表面実装用端子４２ａが形成されたら、最後に、図１０（ｇ）に示すように、半導体ウエハ４２ｗをダイシングし個々の半導体素子４２を得る。このようにして得られた半導体素子４２は、表面実装用端子４２ａにより、すでに述べたようにチップ部品と同様に表面実装工程に供することができる。
【００８７】
なお、図１０においては、ダイシングする前のウエハ４２ｗを用いて表面実装用端子４２ａを形成する方法を説明したが、これは、より生産性を上げて形成する例を示したものであり、当然ながらダイシングしたあとの個々の半導体チップに対して同様の方法で表面実装用端子４２ａを形成することもできる。
【００８８】
図１０に示したような半導体素子４２の変形例としては、再配線層４２ｂと表面実装用端子４２ａとを同一層として形成する例を挙げることができる。この場合には、再配線として必要なパターンを有するように、かつこのパターンに連絡して表面実装用端子４２ａのパターンを有するように導電材料の層を絶縁層４２ｄ上に形成する。この導電材料の層は、絶縁層４２ｄに形成された開口部８１内を充填している。そして、この導電材料の層のうちの表面実装用端子４２ａの部分を除いて全面を絶縁層４２ｅで覆うように形成する。これによっても、半導体デバイスの端子パッド４２ｃを再配置した表面実装用端子４２ａを有する半導体素子を得ることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１…配線板素材、２…配線板素材、３…配線板素材、１１…絶縁層、１１Ａ…プリプレグ、１２…絶縁層、１２Ａ…プリプレグ、１３…絶縁層、１４…絶縁層、１４Ａ…プリプレグ、１５…絶縁層、２１…配線層（配線パターン）、２１Ａ…金属箔（銅箔）、２２…配線層（配線パターン）、２２Ａ…金属箔（銅箔）、２３…配線層（配線パターン）、２３Ａ…金属箔（銅箔）、２４…配線層（配線パターン）、２４Ａ…金属箔（銅箔）、２５…配線層（配線パターン）、２６…配線層（配線パターン）、２６Ａ…金属箔（銅箔）、３１、３２、３４、３５…層間接続体（導電性組成物印刷による導電性バンプ）、３３…スルーホール導電体、４１…チップ部品、４１ａ…端子、４２…半導体素子（ウエハレベル・チップスケールパッケージによる）、４２ａ…表面実装用端子、４２ｂ…再配線層、４２ｃ…端子パッド、４２ｄ、４２ｅ…絶縁層、４２ｗ…半導体ウエハ、５１、５２…接続部材、５１Ａ、５１Ｂ…硬化前の接続部材、６１、６２…はんだレジスト、７１、７２…部品用開口部、７３…貫通孔、８１、８２…開口部、５０１…はんだ粒子、５０１Ａ…残留はんだ、５０２…種粒子、５０２Ａ…種部、５０３…熱硬化性樹脂、５０３Ａ…樹脂部（硬化後熱硬化性樹脂）、５０５…導電部、５１２…複数元素系相。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層に対して積層状に位置する第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層に埋め込まれた電気／電子部品と、
前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とに挟まれて設けられた、前記電気／電子部品の実装用ランドを含む配線パターンと、
前記電気／電子部品の端子と前記実装用ランドとを接続し、かつ、硬化された樹脂部と、該樹脂部に含有された融点が２４０℃以下の金属と、該金属の組成金属のひとつである第１の金属が該第１の金属と異なる第２の金属を含む複数元素系相に変化することで融点が２６０℃以上となる性質の前記第１の金属の該複数元素系相により表面が覆われた前記第２の金属の粒子を含有しかつ前記樹脂部中で該複数元素系相が連接し導電性の骨格構造を形成している導電部とを有する接続部材と
を具備することを特徴とする部品内蔵配線板。
【請求項２】
前記接続部材が、前記樹脂部として、該接続部材の前記金属の前記融点より高い熱硬化温度を有する熱硬化性樹脂を有することを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【請求項３】
前記接続部材の前記樹脂部が、その材料としてエポキシ変性ポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【請求項４】
融点が２４０℃以下である前記金属が、Ｓｎ−Ｉｎ組成系、Ｓｎ−Ｂｉ組成系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ組成系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ組成系、Ｓｎ−Ａｇ組成系、Ｓｎ−Ｃｕ組成系、およびＳｎ−Ｓｂ組成系、ならびにＳｎからなる群より選択された１種の組成系または金属であり、
前記第２の金属が、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、およびＦｅ、ならびにＣｕ−Ｎｉ組成系、Ｃｕ−Ｓｎ組成系、Ａｇ−Ｓｎ組成系、Ｃｕ−Ｚｎ組成系、およびＣｏ−Ｓｂ組成系からなる群より選択された１種以上の金属または組成系であること
を特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【請求項５】
前記接続部材の前記導電部の前記複数元素系相が、ＣｕｘＳｎｙ、ＣｏｘＳｎｙ、ＣｕｘＺｎｙ、ＣｕｘＳｂｙ、ＣｏｘＳｂｙ、ＮｉｘＢｉｙ、ＡｇｘＳｎｙ、ＦｅｘＳｎｙ、ＡｇｘＣｕｙＳｎｚ、およびＡｕｘＳｎｙからなる群から選択された１種以上による相であることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【請求項６】
融点が２４０℃以下である前記金属が、Ｓｎと、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、およびＺｎからなる群より選択された１種以上とを含む第１の合金と、Ｓｎと、Ａｇと、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、およびＺｎからなる群より選択された１種以上とを含む第２の合金とを有し、
前記第２の金属が、Ｃｕと、Ａｇ、Ｂｉ、Ｉｎ、およびＳｎからなる群より選択された１種以上とを含む合金であること
を特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【請求項７】
配線パターンを少なくとも片面に備えた第１の絶縁板の前記配線パターン上であって電気／電子部品が実装されるべき位置に、融点が２４０℃以下の金属の粒子と該金属の組成金属のひとつを含む相となることで融点が２６０℃以上になる性質を有する金属の粒子とが分散された硬化前の導電性接着性樹脂を適用する工程と、
前記適用された硬化前の導電性接着性樹脂を介して前記配線パターン上に前記電気／電子部品を載置する工程と、
前記電気／電子部品を前記配線パターンに固定するように、第１の所定温度に加熱して融点が２４０℃以下の前記金属の粒子を溶融し融点が２６０℃以上である前記相を発現させ続いて前記第１の所定の温度より高い第２の所定温度に加熱して前記硬化前の導電性接着性樹脂を硬化させる工程と、
前記第１の絶縁板とは異なる第２の絶縁板中に、前記配線パターンに固定された前記電気／電子部品を埋め込むように、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する工程と
を具備することを特徴とする部品内蔵配線板の製造方法。
【請求項８】
前記硬化前の導電性接着性樹脂が、該導電性接着性樹脂中に分散された融点が２４０℃以下の前記金属を加熱溶融させたときに該金属を活性化させる性質を有するものであることを特徴とする請求項７記載の部品内蔵配線板の製造方法。
【請求項１】
第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層に対して積層状に位置する第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層に埋め込まれた電気／電子部品と、
前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とに挟まれて設けられた、前記電気／電子部品の実装用ランドを含む配線パターンと、
前記電気／電子部品の端子と前記実装用ランドとを接続し、かつ、硬化された樹脂部と、該樹脂部に含有された融点が２４０℃以下の金属と、該金属の組成金属のひとつである第１の金属が該第１の金属と異なる第２の金属を含む複数元素系相に変化することで融点が２６０℃以上となる性質の前記第１の金属の該複数元素系相により表面が覆われた前記第２の金属の粒子を含有しかつ前記樹脂部中で該複数元素系相が連接し導電性の骨格構造を形成している導電部とを有する接続部材と
を具備することを特徴とする部品内蔵配線板。
【請求項２】
前記接続部材が、前記樹脂部として、該接続部材の前記金属の前記融点より高い熱硬化温度を有する熱硬化性樹脂を有することを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【請求項３】
前記接続部材の前記樹脂部が、その材料としてエポキシ変性ポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【請求項４】
融点が２４０℃以下である前記金属が、Ｓｎ−Ｉｎ組成系、Ｓｎ−Ｂｉ組成系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ組成系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ組成系、Ｓｎ−Ａｇ組成系、Ｓｎ−Ｃｕ組成系、およびＳｎ−Ｓｂ組成系、ならびにＳｎからなる群より選択された１種の組成系または金属であり、
前記第２の金属が、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、およびＦｅ、ならびにＣｕ−Ｎｉ組成系、Ｃｕ−Ｓｎ組成系、Ａｇ−Ｓｎ組成系、Ｃｕ−Ｚｎ組成系、およびＣｏ−Ｓｂ組成系からなる群より選択された１種以上の金属または組成系であること
を特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【請求項５】
前記接続部材の前記導電部の前記複数元素系相が、ＣｕｘＳｎｙ、ＣｏｘＳｎｙ、ＣｕｘＺｎｙ、ＣｕｘＳｂｙ、ＣｏｘＳｂｙ、ＮｉｘＢｉｙ、ＡｇｘＳｎｙ、ＦｅｘＳｎｙ、ＡｇｘＣｕｙＳｎｚ、およびＡｕｘＳｎｙからなる群から選択された１種以上による相であることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【請求項６】
融点が２４０℃以下である前記金属が、Ｓｎと、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、およびＺｎからなる群より選択された１種以上とを含む第１の合金と、Ｓｎと、Ａｇと、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、およびＺｎからなる群より選択された１種以上とを含む第２の合金とを有し、
前記第２の金属が、Ｃｕと、Ａｇ、Ｂｉ、Ｉｎ、およびＳｎからなる群より選択された１種以上とを含む合金であること
を特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【請求項７】
配線パターンを少なくとも片面に備えた第１の絶縁板の前記配線パターン上であって電気／電子部品が実装されるべき位置に、融点が２４０℃以下の金属の粒子と該金属の組成金属のひとつを含む相となることで融点が２６０℃以上になる性質を有する金属の粒子とが分散された硬化前の導電性接着性樹脂を適用する工程と、
前記適用された硬化前の導電性接着性樹脂を介して前記配線パターン上に前記電気／電子部品を載置する工程と、
前記電気／電子部品を前記配線パターンに固定するように、第１の所定温度に加熱して融点が２４０℃以下の前記金属の粒子を溶融し融点が２６０℃以上である前記相を発現させ続いて前記第１の所定の温度より高い第２の所定温度に加熱して前記硬化前の導電性接着性樹脂を硬化させる工程と、
前記第１の絶縁板とは異なる第２の絶縁板中に、前記配線パターンに固定された前記電気／電子部品を埋め込むように、前記第１の絶縁板に積層状に前記第２の絶縁板を一体化する工程と
を具備することを特徴とする部品内蔵配線板の製造方法。
【請求項８】
前記硬化前の導電性接着性樹脂が、該導電性接着性樹脂中に分散された融点が２４０℃以下の前記金属を加熱溶融させたときに該金属を活性化させる性質を有するものであることを特徴とする請求項７記載の部品内蔵配線板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１０６７１（Ｐ２０１０−１０６７１Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２８７１６（Ｐ２００９−１２８７１６）
【出願日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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