部品実装基板、部品実装基板の製造方法
【課題】はんだ実装および基板としての信頼性向上を実現することが可能な部品実装基板およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】絶縁板と、該絶縁板上に設けられた、半導体部品を実装するためのランドを含む配線パターンとを備えた配線板と、端子パッドを有する半導体チップと、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列の表面実装用端子とを備え、該表面実装用端子を介して配線板のランド上に実装された半導体部品と、配線板と半導体部品との間に密着性をもって設けられた樹脂部とを具備する。
【解決手段】絶縁板と、該絶縁板上に設けられた、半導体部品を実装するためのランドを含む配線パターンとを備えた配線板と、端子パッドを有する半導体チップと、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列の表面実装用端子とを備え、該表面実装用端子を介して配線板のランド上に実装された半導体部品と、配線板と半導体部品との間に密着性をもって設けられた樹脂部とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品が実装された基板である部品実装基板およびその製造方法に係り、特に、実装および基板としての信頼性向上を目指した構成の部品実装基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
はんだにより基板上に実装された部品と、その基板との間にできる隙間をなくして信頼性向上を意図した実装構造の従来例として下記特許文献１記載のものがある。この構造は、部品としてチップ型部品を使用した場合の構造である。隙間をなくすため、部品の下に新たに絶縁材料片を敷設しておいて実装を行う。
【０００３】
また、はんだにより基板上に実装された部品と、その基板との間にできる隙間を利用してこの空間に別の部品を容易に実装できる構造の従来例として下記特許文献２記載のものがある。この構造は、部品としてＢＧＡ（ball grid array）型半導体装置を用い、別の部品にチップ型のコンデンサや抵抗を用いた構造である。チップ型部品の実装を容易にするため専用のチップ部品収容樹脂板を上記空間に位置させている。
【０００４】
これらはいずれも、はんだにより基板上に実装された部品と、その基板との間に新たに絶縁材料板（片）を設けた構造である点で共通している。一方、非はんだ接続であるフリップ接続の場合では、基板上に実装された半導体部品と、その基板との間にできる隙間をなくし信頼性向上を図るため、その隙間に樹脂（いわゆるアンダーフィル樹脂）を充填する構造が一般的である（例えば下記特許文献３を参照）。
【０００５】
基板上に半導体部品を実装する場合の形態として、フリップ接続に代わり、低コストで信頼性もよい実装のできるチップスケールパッケージ化された半導体部品を用いることが多くなってきている。この場合、実装接続にはんだが用いられ、フリップ接続とは異なりアンダーフィル樹脂を備えた構造は通常、採らない。しかしながら、チップスケールパッケージ品の実装の場合でも、さらなる信頼性の向上のため、部品と基板との間にできる隙間に注意が必要と考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４０２３２２９号明細書
【特許文献２】特開２００７−１９２７３号公報
【特許文献３】特開平９−１８１１１９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、上記した状況を考慮してなされたもので、部品が実装された基板である部品実装基板およびその製造方法において、はんだ実装および基板としての信頼性向上を実現することが可能な部品実装基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実装基板は、絶縁板と、該絶縁板上に設けられた、半導体部品を実装するためのランドを含む配線パターンとを備えた配線板と、端子パッドを有する半導体チップと、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列の表面実装用端子とを備え、該表面実装用端子を介して前記配線板の前記ランド上に実装された半導体部品と、前記配線板と前記半導体部品との間に密着性をもって設けられた樹脂部とを具備することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、この部品実装基板は、半導体部品が実装された基板であって、その半導体部品は、グリッド状配列の表面実装用端子を有している。これにより、基板のランド上にはんだ実装が可能である。そして、配線板と半導体部品との間には、密着性をもって樹脂部が設けられている。したがって、電気的、機械的な実装接続を樹脂部が補強する構造であり、はんだ実装および基板としての信頼性向上が実現される。
【００１０】
また、本発明の別の態様である部品実装基板の製造方法は、絶縁板と、該絶縁板上に設けられた、半導体部品を実装するためのランドを含む配線パターンとを備えた配線板の前記ランド上にクリームはんだを付着させる工程と、前記クリームはんだの位置に対応する位置に貫通孔を備えた熱硬化性樹脂板を前記配線板上に載置して、前記貫通孔内に前記クリームはんだを位置させる工程と、端子パッドを有する半導体チップと、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列の表面実装用端子とを備えた半導体部品を、前記表面実装用端子が前記熱硬化性樹脂板の前記貫通孔上に位置するように、前記熱硬化性樹脂板を介し前記配線板上に載置する工程と、加熱して、前記クリームはんだをリフローし、加えて、前記熱硬化性樹脂板を熱硬化させる工程とを具備することを特徴とする。
【００１１】
この製造方法は、上記の部品実装基板を製造するためのひとつの方法である。この方法は、半導体部品がＬＧＡ（land grid array）のパッケージの場合に向いている。
【００１２】
また、本発明のさらに別の態様である部品実装基板の製造方法は、絶縁板と、該絶縁板上に設けられた、半導体部品を実装するためのランドを含む配線パターンとを備えた配線板上に熱硬化性樹脂板を載置する工程と、端子パッドを有する半導体チップと、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列のはんだボール付き表面実装用端子とを備えた半導体部品を、前記はんだボールが前記ランドに対応して位置するように、前記熱硬化性樹脂板を介し前記配線板上に載置する工程と、前記半導体部品を前記配線板の側に押圧し、前記はんだボールを前記熱硬化性樹脂板に貫通させる工程と、加熱して、前記はんだボールを溶融し、加えて、前記熱硬化性樹脂板を熱硬化させる工程とを具備することを特徴とする。
【００１３】
この製造方法は、上記の部品実装基板を製造するための別の方法である。この方法は、半導体部品がＢＧＡ（ball grid array）のパッケージの場合に適用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、部品が実装された基板である部品実装基板およびその製造方法において、はんだ実装および基板としての信頼性向上を実現することが可能な部品実装基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実装基板の構成を模式的に示す断面図。
【図２】図１に示した部品実装基板を製造する過程の一部を断面で模式的に示す工程図。
【図３】図２（ｆ）中に示した熱硬化性樹脂板６１Ａを示す斜視図。
【図４】図２の続図であって、図１に示した部品実装基板を製造する過程の一部を断面で模式的に示す工程図。
【図５】図１に示した部品実装基板を製造する過程の別の一部を断面で模式的に示す工程図。
【図６】図１に示した部品実装基板を製造する過程のさらに別の一部を断面で模式的に示す工程図。
【図７】本発明の別の実施形態に係る部品実装基板の構成を模式的に示す断面図。
【図８】図７に示した部品実装基板中の樹脂部６２を形成するための熱硬化性樹脂板を示す斜視図。
【図９】図７に示した部品実装基板を製造する過程の一部を断面で模式的に示す工程図。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態に係る部品実装基板の構成を模式的に示す断面図。
【図１１】図１０に示した部品実装基板中の樹脂部６２、６３を形成するための熱硬化性樹脂板を示す斜視図。
【図１２】本発明のさらに別の実施形態に係る部品実装基板の構成を模式的に示す断面図。
【図１３】図１２に示した部品実装基板中の樹脂部６４を形成するための熱硬化性樹脂板を示す斜視図。
【図１４】本発明のさらに別の実施形態に係る部品実装基板の構成を模式的に示す断面図。
【図１５】図１４に示した部品実装基板を製造する過程の一部を断面で模式的に示す工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施態様として、前記配線板上に、前記半導体部品を埋設するように積層された積層絶縁板をさらに具備する、とすることができる。この態様は、半導体部品が絶縁板中に内蔵される、いわゆる部品内蔵配線板である。部品内蔵配線板では、半導体部品を内蔵することによる空隙（ボイド）の発生をなくすことが信頼性向上に重要な要素になる。その点で、この態様も半導体部品の表面実装用端子のある側の面に密着性をもって樹脂部が設けられており、部品内蔵に対応した新たな利点が生じる。
【００１７】
ここで、前記樹脂部が、前記半導体部品の側面上をも覆っている、とすることができる。半導体部品の側面上も樹脂部が覆うことにより、半導体部品を内蔵、埋設するためにこれと積層絶縁板との間の空間を埋めるため不足しがちな絶縁材料を補うことができる。
【００１８】
さらにここで、前記半導体部品の、前記配線板に対向する側とは反対の側の面上に設けられた第２の樹脂部をさらに具備する、とすることができる。これにより、半導体部品を内蔵、埋設するためにこれと積層絶縁板との間の空間を埋めるため不足しがちな絶縁材料をさらに補うことができる。
【００１９】
また、ここで、前記配線板の前記配線パターンが、表面実装型受動素子部品を実装するための第２のランドを含み、前記配線板の前記第２のランド上に実装された表面実装型受動素子部品と、前記配線板と前記表面実装型受動素子部品との間に密着性をもって設けられた第２の樹脂部と、をさらに具備し、前記第２の樹脂部が、前記表面実装型受動素子部品の側面上をも覆っている、とすることができる。この態様は、半導体部品に加えて表面実装型受動素子部品をも内蔵している部品内蔵配線板である。ここで、この表面実装型受動素子部品の実装面側および側面上に第２の樹脂部を設けることで、半導体部品の場合と同様に、信頼性向上を図ることや不足しがちな絶縁材料を補うことができる。
【００２０】
また、前記表面実装型受動素子部品の、前記配線板に対向する側とは反対の側の面上に設けられた第３の樹脂部をさらに具備する、とすることができる。これにより、表面実装型受動素子部品を内蔵、埋設するためにこれと積層絶縁板との間の空間を埋めるため不足しがちな絶縁材料をさらに補うことができる。
【００２１】
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実装基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、この部品実装基板は、一例として、半導体部品４１が埋設、内蔵で実装された基板であり、絶縁層（絶縁板）１１〜１７（このうち絶縁層１２〜１７は積層絶縁板）、配線層（配線パターン）２１〜２８、層間接続体３１〜３７、半導体部品４１、はんだ５１、樹脂部６１を有する。
【００２２】
半導体部品４１は、ウエハレベル・チップスケールパッケージによるＬＧＡの半導体素子であり、半導体チップと、この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４１ａとを少なくとも備えている。表面実装用端子４１ａ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。表面実装用端子４１ａにより、半導体部品４１は、配線層２２によるランドに、はんだ５１を介して電気的、機械的に接続され得る。
【００２３】
ここで、さらに、はんだ５１をその内部に封ずるように、半導体部品４１と配線層２２および絶縁層１１との間には樹脂部６１が設けられている。樹脂部６１は、半導体部品４１と配線層２２および絶縁層１１とに密着するように設けられたものである。したがって、はんだ５１による電気的、機械的な実装接続を樹脂部６１が補強する構造であり、はんだ実装および基板としての信頼性向上が実現されている。
【００２４】
配線層２１、２８は、それぞれ、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。この実装ではんだ（不図示）が載るべき配線層２１、２８のランド部分を除いて主面上には、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（不図示）が形成され得る。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。
【００２５】
各配線層２１〜２８は、それぞれ金属（銅）箔を所定のパターンに加工したものである。配線層２１〜２８を隔てる絶縁層１１〜１７は、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。絶縁層１３〜１５は、埋設された半導体部品４１に相当する位置部分が開口部になっており、部品４１を収容するための空間を提供する。絶縁層１２、１６は、埋設された部品４１のための絶縁層１３〜１５の上記開口部の空間を埋めるように変形進入し内部に空隙となる空間が生じないようにしている。
【００２６】
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、絶縁層１２を貫通して設けられた層間接続体３２により導通し得る。配線層２３と配線層２４とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１３を貫通する層間接続体３３より導通し得る。
【００２７】
さらに同様に、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より導通し得る。配線層２６と配線層２７とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１６を貫通する層間接続体３６より導通し得る。配線層２７と配線層２８とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１７を貫通する層間接続体３７より導通し得る。
【００２８】
層間接続体３１〜３７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柱状構造のものであり、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、貫通方向）に径が変化している。これらの層間接続体３１〜３７は、小さな領域に高密度に設けることができ、基板設計のファイン化に資することができる。
【００２９】
次に、図１に示した部品実装基板の製造工程を図２ないし図６を参照して説明する。図２、および図４ないし図６は、それぞれ、図１に示した部品実装基板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図である。図３は、図２（ｆ）中に示した熱硬化性樹脂板６１Ａを示す斜視図である。図２ないし図６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。
【００３０】
図２から説明する。図２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２（ａ）に示すように、配線パターン２２とすべき金属箔（電解銅箔）２２Ａを用意し、その面上所定の位置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。
【００３１】
次に、図２（ｂ）に示すように、金属箔２２Ａ上に例えば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す。続いて、図２（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。
【００３２】
次に、図２（ｄ）に示すように、両面の金属箔２１Ａ、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、配線パターン２１、２２に加工する。このうち配線パターン２２は、部品４１を接続（実装）するためのランドを含むように加工される。図２（ｄ）の形態は、いわゆる両面配線板の形態である。続いて、配線パターン２２が含むランド上に、図２（ｅ）に示すように、クリームはんだ５１Ａを例えばスクリーン印刷を用いて適用、付着させる。スクリーン印刷によれば容易に効率的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で適用することもできる。
【００３３】
次に、図２（ｆ）に示すように、付着されたクリームはんだ５１Ａの位置に対応する位置に貫通孔を備えた、樹脂部６１とすべき熱硬化性樹脂板６１Ａを上記両面配線板上に例えばマウンタを用いて載置し、この貫通孔内にクリームはんだ５１Ａを位置させる。貫通孔の直径は、クリームはんだ５１Ａの占める面積と同じ程度になる直径、または熱硬化性樹脂板６１Ａが発揮すべき密着性を考慮して、クリームはんだ５１Ａの占める面積より少し小さい程度の面積に対応の直径に設定してある。
【００３４】
図３は、図２（ｆ）中に示した熱硬化性樹脂板６１Ａを示す斜視図である。熱硬化性樹脂板６１Ａは、その厚さが、熱硬化性樹脂板６１Ａ上に部品４１が実装されたときに、部品４１と絶縁層１１および配線層２２との間の空間を十分埋めるに足る体積をもつような厚さとして設定されている。ただし、部品４１の表面実装用端子４１ａと配線パターン２２によるランドとのはんだ５１による接続が妨げられないような厚さになっている。
【００３５】
熱硬化性樹脂板６１Ａは、その素材として、各種の熱硬化性を有する樹脂、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂（ユリア樹脂）、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド、シアン酸エステル樹脂、マレイミド−シアン酸エステル樹脂、マレイミド樹脂、トリアジン樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、カルボジイミド樹脂、不飽和ポリフェニレンエーテル樹脂などのうちから選択することができる。また、これらの樹脂中に、熱伝導性を向上するために無機材料フィラーを混ぜるようにしてもよい。さらに、機械的な強度を上げるため、ガラスクロス、グラスファイバー、カーボンナノチューブなどの補強材を含有させておくこともできる。
【００３６】
次に、図４を参照して説明する。図４は、図２の続図であって、図１に示した部品実装基板を製造する過程の一部を断面で模式的に示す図である。図２（ｆ）に示すように熱硬化性樹脂板６１Ａが絶縁層１１上所定の位置に載置されたら、次に、図４に示すように半導体部品４１を実装する。
【００３７】
より具体的には、まず、半導体部品４１を、熱硬化性樹脂板６１Ａを介した絶縁層１１上の位置に例えばマウンタで載置する。続いて、例えばリフロー炉で加熱してクリームはんだ５１Ａをリフローする（温度は例えば２４０℃）。このリフロー温度に至る、より低い温度（１２０℃〜１９０℃）において熱硬化性樹脂板６１Ａには流動性が現れるので、半導体部品４１と、絶縁層１１および配線パターン２２との間には流動性を得た樹脂が密着した状態になる。このような熱硬化性樹脂板６１Ａによる密着状態を保ちつつクリームはんだ５１Ａはリフローされる。リフロー工程のあと常温に戻され、はんだ５１と樹脂部６１とによる、半導体部品４１の補強された実装状態が得られる。
【００３８】
なお、はんだ５１Ａのリフロー工程は、熱硬化性樹脂板６１Ａを完全には熱硬化させるに至らせない工程として設定してよい。完全に熱硬化させるには、はんだ５１の溶融温度より低い温度（例えば１５０℃）でこのあと別途、多少長い時間（例えば１時間）かけて加熱工程を行えばよい。
【００３９】
以上により得られた図４に示す素材を、積層素材１とする。この積層素材１を用いる後の工程については図６で述べる。
【００４０】
次に、図５を参照して説明する。図５は、図１中に示した各構成のうち絶縁層１２〜１５を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図５（ａ）に示すような積層工程を行う。ここで、絶縁層１３、配線層２３、２４、層間接続体３３を有する積層素材は、すでに説明した図２（ａ）〜図２（ｄ）の工程と同様の要領により得られたものである。また、絶縁層１５、配線層２５、２６、層間接続体３５、３４、プリプレグ１４Ａを有する積層素材は、次にようにして得ることができる。すなわち、図２（ａ）中に示した金属箔２２Ａに代えて、図２（ｄ）に示したような両面配線板を用い、以下、図２（ａ）、図２（ｂ）に示した工程と同様の要領の工程を行う。
【００４１】
図５（ａ）に示す積層工程により、上下の積層素材を加圧・加熱し全体を一体化する。このとき、配線パターン２４は層間接続体３４と電気的導通状態となり、プリプレグ１４Ａは完全に硬化して絶縁層１４になる。また、積層時のプリプレグ１４Ａの流動性により、配線パターン２４は絶縁層１４の側に落ち込んで位置することになる。
【００４２】
図５（ａ）に示す積層工程を行ったら、次に、得られた積層体に、図５（ｂ）に示すように、内蔵する部品４１に相当する部分に部品用開口部７１を例えばドリルやルータを用い形成する。続いて、この積層体に対し、図５（ｃ）に示すように、層間接続体３２の形成、プリプレグ１２Ａの積層を行う。これには、図２（ａ）における層間接続体３１の形成、およびプリプレグ１１Ａの積層と同様の要領の工程を行えばよい。
【００４３】
さらに、ここで得られた積層体のプリプレグ１２Ａに対し、図５（ｄ）に示すように、部品用開口部７１と同じ位置の孔を形成し、部品用開口部７１１として貫通させる。なお、プリプレグ１２Ａに形成するこの孔は、絶縁層１３上に積層する前にあらかじめ形成しておくようにしてもよい。以上により得られた素材を積層素材２とする。
【００４４】
次に、図６を参照して説明する。図６は、上記で得られた積層素材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、図５（ａ）中に示す上側の積層素材と同様の要領により得られたものである。
【００４５】
図６に示すような配置で各積層素材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、１６Ａ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、１６Ａの流動性により、半導体部品４１の周りの空間にはプリプレグ１２Ａ、１６Ａが変形進入し空隙は発生しない。空隙を発生させないこの効果は、半導体部品４１の下側があらかじめ樹脂部６１で満たされているため、より完全になる。特に、部品４１の面積が比較的大きくなるに従い有効性は非常に大きくなる。積層工程により、配線層２２、２６は、層間接続体３２、３６にそれぞれ電気的に接続される。
【００４６】
以上説明の工程により、図１に示した部品実装基板を得ることができる。なお、以上の説明では、部品４１を埋設、内蔵で有する部品実装基板を説明したが、図４に示した積層素材１の段階のような、主面上に部品４１が実装された部品実装基板も、電気的、機械的な実装接続を樹脂部６１が補強する構造である点では変わりなく、有用性がある。
【００４７】
次に、本発明の別の実施形態に係る部品実装基板について図７を参照して説明する。図７は、別の実施形態に係る部品実装基板の構造を模式的に示す断面図である。同図において、すでに説明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。その部分については加える事項がない限り説明を省略する。
【００４８】
この実施形態は、図１に示した部品実装基板に比較して、図１中で使用の樹脂部６１に代わる樹脂部６２として、半導体部品４１の絶縁層１１側のみならず部品４１の側面をも覆う形態のものを設けた点が異なっている。半導体部品４１の側面上も樹脂部６２が覆うことにより、部品４１を内蔵、埋設するためにこれと積層絶縁板１２〜１７との間の空間を埋めるため不足しがちな絶縁材料を補うことができる。絶縁材料が不足する点は、図６において説明していないが、この空間にはプリプレグ１２Ａ、１６Ａが変形侵入するので、絶縁層１２、１６の均一厚を保つ上では、もともと小さな隙間である方が好ましい。なお、樹脂部６２として熱伝導率の高いものを使用することで、部品４１の放熱性を向上する効果も期待できる。
【００４９】
図８は、図７に示した部品実装基板中の樹脂部６２を形成するための熱硬化性樹脂板６２Ａを示す斜視図である。このように熱硬化性樹脂板６２Ａは、図３に示した、貫通孔を有する熱硬化性樹脂板６１Ａと同様の形状を底部として、この底部の４辺から起立した起立部を有して全体としてトレイ状の形状になっている。
【００５０】
トレイ状の熱硬化性樹脂板６２Ａを得るには例えば以下のようにする。貫通孔のない平板の矩形状樹脂板を用意し、これより多少面積の小さな矩形状凹部を有する金型の上に、その凹部をふさぐようにその矩形状樹脂板を載せる。そしてこの樹脂板が多少の流動性を得る程度の温度に加熱しつつ、上記金型の凹部より多少小さな面積の矩形状凸部を有する第２の金型のこの凸部を上記凹部に押し込む。これにより、樹脂板が、平板から、起立部を有するトレイ状に成形される。成形のあと、クリームはんだ５１Ａ（図２（ｅ）参照）の位置に対応すべく、その底部に貫通孔を例えばドリルを用いて形成する。
【００５１】
図９は、図７に示した部品実装基板を製造する過程の一部を断面で模式的に示す工程図であり、図６に示した積層工程に相当する段階の工程を示している。図９に示すように、積層素材１Ａが、図６における積層素材１の代わりに用いられる。積層素材１Ａは、図２（ｆ）の段階における熱硬化性樹脂板６１Ａに代えて、上記説明のトレイ状の熱硬化性樹脂板６２Ａを使用すれば得ることができる。
【００５２】
次に、本発明のさらに別の実施形態に係る部品実装基板について図１０を参照して説明する。図１０は、さらに別の実施形態に係る部品実装基板の構造を模式的に示す断面図である。同図において、すでに説明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。その部分については加える事項がない限り説明を省略する。
【００５３】
この実施形態は、図７に示した部品実装基板に比較して、図７中で使用の樹脂部６２に加えて、樹脂部６３として、半導体部品４１の上面をも新たに覆った点が異なっている。半導体部品４１の上面上も樹脂部６３が覆うことにより、部品４１を内蔵、埋設するためにこれと積層絶縁板１２〜１７との間の空間を埋めるため不足しがちな絶縁材料をさらに補うことができる。また、樹脂部６３として熱伝導率の高いものを使用することで、部品４１の放熱性をさらに向上する効果も期待できる。
【００５４】
図１１は、図１０に示した部品実装基板中の樹脂部６２、６３を形成するための熱硬化性樹脂板６２Ａ、６３Ａを示す斜視図である。図示のように、熱硬化性樹脂板６２Ａは、図８に示したものと同様の形状である。熱硬化性樹脂板６３Ａは、熱硬化性樹脂板６２Ａの蓋となるような板形状のものである。
【００５５】
次に、本発明のさらに別の実施形態に係る部品実装基板について図１２を参照して説明する。図１２は、さらに別の実施形態に係る部品実装基板の構造を模式的に示す断面図である。同図において、すでに説明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。その部分については加える事項がない限り説明を省略する。
【００５６】
この実施形態は、上記の各実施形態と比較して、内蔵で埋設の部品として、表面実装型受動素子部品４２（例えば、チップコンデンサ、チップ抵抗など）をはんだ５２による実装で設けた点が異なる。ただし、図７に示した実施形態と同様に、樹脂部６４として、部品４２の絶縁層１１側のみならず部品４２の側面をも覆う形状のものを設けている。したがって、部品４２を内蔵、埋設するためにこれと積層絶縁板１２〜１７との間の空間を埋めるため不足しがちな絶縁材料を補うことができる。
【００５７】
図１３は、図１２に示した部品実装基板中の樹脂部６４を形成するための熱硬化性樹脂板６４Ａを示す斜視図である。熱硬化性樹脂板６４Ａは、図８に示した熱硬化性樹脂板６２Ａと比較して、その底部の態様が異なる点を除いて、底部の４辺から起立した起立部を有して全体としてトレイ状の形状になっている点で共通している。底部の態様の違いは、半導体部品４１と表面実装型受動素子部品４２との端子の構造（形状）の違いに起因する。
【００５８】
図１２に示す態様は、半導体部品４１に加えて表面実装型受動素子部品４２が混載で埋設、内蔵される部品実装基板の場合にも、その表面実装型受動素子部品４２に対して適用できる。
【００５９】
次に、本発明のさらに別の実施形態に係る部品実装基板について図１４を参照して説明する。図１４は、さらに別の実施形態に係る部品実装基板の構造を模式的に示す断面図である。同図において、すでに説明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。その部分については加える事項がない限り説明を省略する。
【００６０】
この実施形態は、半導体部品４１が、その端子４１ａ上に、はんだボール５３を伴ったＢＧＡパッケージの場合に好適な形態である。はんだボール５３をその内部に封ずるように、半導体部品４１と配線層２２および絶縁層１１との間に、樹脂部６５が設けられる点は、上記の実施形態と同様である。したがって、はんだボール５３による電気的、機械的な実装接続を樹脂部６５が補強する構造であり、はんだ実装および基板としての信頼性向上が実現されている。
【００６１】
図１５は、図１４に示した部品実装基板を製造する過程の一部を断面で模式的に示す工程図である。図１５において、すでに説明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。その部分については加える事項がない限り説明を省略する。
【００６２】
図１５（ａ）は、図２（ｅ）、図２（ｆ）に示した段階に代えて行う工程である。すなわち、部品実装用のランドを含む配線パターン２２が形成できたら、その部品実装位置に樹脂部６５とすべき熱硬化性樹脂板６５Ａを例えばマウンタを用いて載置する。熱硬化性樹脂板６５Ａは、図３に示した熱硬化性樹脂板６１Ａとは異なり貫通孔は設けられていない。
【００６３】
次に、図１５（ｂ）に示すように、端子４１ａ上にはんだボール５３を伴った半導体部品４１を、熱硬化性樹脂板６５Ａを介して絶縁層１１上に例えばマウンタで載置する。このとき、マウンタのヘッドには加熱源８１が設けられており、加熱源８１により加熱しつつさらにこのヘッドで半導体部品４１を絶縁層の側に加圧する。
【００６４】
このときの加熱温度は、はんだボール５３の溶融温度には達しないが、熱硬化性樹脂板６５Ａに流動性が現れる温度とする。これにより、加圧とあいまって、はんだボール５３は熱硬化性樹脂板６５Ａを貫通して、配線層２２によるランドに達する。このとき、半導体素子４１と、絶縁層１１および配線パターン２２との間には流動性を得た樹脂が密着した状態になる。そして、加熱温度を上げて、熱硬化性樹脂板６５Ａによる密着状態を保ちつつはんだボール５３を溶融する。このあと常温に戻され、はんだボール５３と樹脂部６５とによる、半導体部品４１の補強された実装状態が得られる。
【００６５】
なお、はんだボール５３の溶融は、熱硬化性樹脂板６５Ａを完全には熱硬化させるに至らせない工程として設定してよい。完全に熱硬化させるには、はんだボール５３の溶融温度より低い温度（例えば１５０℃）でこのあと別途、多少長い時間（例えば１時間）かけて加熱工程を行えばよい。
【符号の説明】
【００６６】
１，１Ａ，２，３…積層素材、１１…絶縁層（絶縁板）、１２，１３，１４，１５，１６，１７…積層絶縁層（積層絶縁板）、１１Ａ，１２Ａ，１４Ａ，１６Ａ…プリプレグ、２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８…配線層（配線パターン）、２１Ａ，２２Ａ…金属箔（銅箔）、３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７…層間接続体、４１…半導体部品（チップスケールパッケージによる）、４１ａ…表面実装用端子（グリッド状配列端子）、４２…表面実装型受動素子部品、５１，５２…はんだ、５１Ａ…クリームはんだ、５３…はんだボール、６１…樹脂部、６１Ａ…熱硬化性樹脂板、６２…樹脂部（トレイ状）、６２Ａ…熱硬化性樹脂板（トレイ状）、６３…樹脂部、６３Ａ…熱硬化性樹脂板（蓋部）、６４…樹脂部、６４Ａ…熱硬化性樹脂板（トレイ状）、６５…樹脂部、６５Ａ…熱硬化性樹脂板、７１，７１１…部品用開口部、８１…加熱源（加熱源付きマウンタヘッド）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品が実装された基板である部品実装基板およびその製造方法に係り、特に、実装および基板としての信頼性向上を目指した構成の部品実装基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
はんだにより基板上に実装された部品と、その基板との間にできる隙間をなくして信頼性向上を意図した実装構造の従来例として下記特許文献１記載のものがある。この構造は、部品としてチップ型部品を使用した場合の構造である。隙間をなくすため、部品の下に新たに絶縁材料片を敷設しておいて実装を行う。
【０００３】
また、はんだにより基板上に実装された部品と、その基板との間にできる隙間を利用してこの空間に別の部品を容易に実装できる構造の従来例として下記特許文献２記載のものがある。この構造は、部品としてＢＧＡ（ball grid array）型半導体装置を用い、別の部品にチップ型のコンデンサや抵抗を用いた構造である。チップ型部品の実装を容易にするため専用のチップ部品収容樹脂板を上記空間に位置させている。
【０００４】
これらはいずれも、はんだにより基板上に実装された部品と、その基板との間に新たに絶縁材料板（片）を設けた構造である点で共通している。一方、非はんだ接続であるフリップ接続の場合では、基板上に実装された半導体部品と、その基板との間にできる隙間をなくし信頼性向上を図るため、その隙間に樹脂（いわゆるアンダーフィル樹脂）を充填する構造が一般的である（例えば下記特許文献３を参照）。
【０００５】
基板上に半導体部品を実装する場合の形態として、フリップ接続に代わり、低コストで信頼性もよい実装のできるチップスケールパッケージ化された半導体部品を用いることが多くなってきている。この場合、実装接続にはんだが用いられ、フリップ接続とは異なりアンダーフィル樹脂を備えた構造は通常、採らない。しかしながら、チップスケールパッケージ品の実装の場合でも、さらなる信頼性の向上のため、部品と基板との間にできる隙間に注意が必要と考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４０２３２２９号明細書
【特許文献２】特開２００７−１９２７３号公報
【特許文献３】特開平９−１８１１１９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、上記した状況を考慮してなされたもので、部品が実装された基板である部品実装基板およびその製造方法において、はんだ実装および基板としての信頼性向上を実現することが可能な部品実装基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実装基板は、絶縁板と、該絶縁板上に設けられた、半導体部品を実装するためのランドを含む配線パターンとを備えた配線板と、端子パッドを有する半導体チップと、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列の表面実装用端子とを備え、該表面実装用端子を介して前記配線板の前記ランド上に実装された半導体部品と、前記配線板と前記半導体部品との間に密着性をもって設けられた樹脂部とを具備することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、この部品実装基板は、半導体部品が実装された基板であって、その半導体部品は、グリッド状配列の表面実装用端子を有している。これにより、基板のランド上にはんだ実装が可能である。そして、配線板と半導体部品との間には、密着性をもって樹脂部が設けられている。したがって、電気的、機械的な実装接続を樹脂部が補強する構造であり、はんだ実装および基板としての信頼性向上が実現される。
【００１０】
また、本発明の別の態様である部品実装基板の製造方法は、絶縁板と、該絶縁板上に設けられた、半導体部品を実装するためのランドを含む配線パターンとを備えた配線板の前記ランド上にクリームはんだを付着させる工程と、前記クリームはんだの位置に対応する位置に貫通孔を備えた熱硬化性樹脂板を前記配線板上に載置して、前記貫通孔内に前記クリームはんだを位置させる工程と、端子パッドを有する半導体チップと、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列の表面実装用端子とを備えた半導体部品を、前記表面実装用端子が前記熱硬化性樹脂板の前記貫通孔上に位置するように、前記熱硬化性樹脂板を介し前記配線板上に載置する工程と、加熱して、前記クリームはんだをリフローし、加えて、前記熱硬化性樹脂板を熱硬化させる工程とを具備することを特徴とする。
【００１１】
この製造方法は、上記の部品実装基板を製造するためのひとつの方法である。この方法は、半導体部品がＬＧＡ（land grid array）のパッケージの場合に向いている。
【００１２】
また、本発明のさらに別の態様である部品実装基板の製造方法は、絶縁板と、該絶縁板上に設けられた、半導体部品を実装するためのランドを含む配線パターンとを備えた配線板上に熱硬化性樹脂板を載置する工程と、端子パッドを有する半導体チップと、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列のはんだボール付き表面実装用端子とを備えた半導体部品を、前記はんだボールが前記ランドに対応して位置するように、前記熱硬化性樹脂板を介し前記配線板上に載置する工程と、前記半導体部品を前記配線板の側に押圧し、前記はんだボールを前記熱硬化性樹脂板に貫通させる工程と、加熱して、前記はんだボールを溶融し、加えて、前記熱硬化性樹脂板を熱硬化させる工程とを具備することを特徴とする。
【００１３】
この製造方法は、上記の部品実装基板を製造するための別の方法である。この方法は、半導体部品がＢＧＡ（ball grid array）のパッケージの場合に適用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、部品が実装された基板である部品実装基板およびその製造方法において、はんだ実装および基板としての信頼性向上を実現することが可能な部品実装基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実装基板の構成を模式的に示す断面図。
【図２】図１に示した部品実装基板を製造する過程の一部を断面で模式的に示す工程図。
【図３】図２（ｆ）中に示した熱硬化性樹脂板６１Ａを示す斜視図。
【図４】図２の続図であって、図１に示した部品実装基板を製造する過程の一部を断面で模式的に示す工程図。
【図５】図１に示した部品実装基板を製造する過程の別の一部を断面で模式的に示す工程図。
【図６】図１に示した部品実装基板を製造する過程のさらに別の一部を断面で模式的に示す工程図。
【図７】本発明の別の実施形態に係る部品実装基板の構成を模式的に示す断面図。
【図８】図７に示した部品実装基板中の樹脂部６２を形成するための熱硬化性樹脂板を示す斜視図。
【図９】図７に示した部品実装基板を製造する過程の一部を断面で模式的に示す工程図。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態に係る部品実装基板の構成を模式的に示す断面図。
【図１１】図１０に示した部品実装基板中の樹脂部６２、６３を形成するための熱硬化性樹脂板を示す斜視図。
【図１２】本発明のさらに別の実施形態に係る部品実装基板の構成を模式的に示す断面図。
【図１３】図１２に示した部品実装基板中の樹脂部６４を形成するための熱硬化性樹脂板を示す斜視図。
【図１４】本発明のさらに別の実施形態に係る部品実装基板の構成を模式的に示す断面図。
【図１５】図１４に示した部品実装基板を製造する過程の一部を断面で模式的に示す工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施態様として、前記配線板上に、前記半導体部品を埋設するように積層された積層絶縁板をさらに具備する、とすることができる。この態様は、半導体部品が絶縁板中に内蔵される、いわゆる部品内蔵配線板である。部品内蔵配線板では、半導体部品を内蔵することによる空隙（ボイド）の発生をなくすことが信頼性向上に重要な要素になる。その点で、この態様も半導体部品の表面実装用端子のある側の面に密着性をもって樹脂部が設けられており、部品内蔵に対応した新たな利点が生じる。
【００１７】
ここで、前記樹脂部が、前記半導体部品の側面上をも覆っている、とすることができる。半導体部品の側面上も樹脂部が覆うことにより、半導体部品を内蔵、埋設するためにこれと積層絶縁板との間の空間を埋めるため不足しがちな絶縁材料を補うことができる。
【００１８】
さらにここで、前記半導体部品の、前記配線板に対向する側とは反対の側の面上に設けられた第２の樹脂部をさらに具備する、とすることができる。これにより、半導体部品を内蔵、埋設するためにこれと積層絶縁板との間の空間を埋めるため不足しがちな絶縁材料をさらに補うことができる。
【００１９】
また、ここで、前記配線板の前記配線パターンが、表面実装型受動素子部品を実装するための第２のランドを含み、前記配線板の前記第２のランド上に実装された表面実装型受動素子部品と、前記配線板と前記表面実装型受動素子部品との間に密着性をもって設けられた第２の樹脂部と、をさらに具備し、前記第２の樹脂部が、前記表面実装型受動素子部品の側面上をも覆っている、とすることができる。この態様は、半導体部品に加えて表面実装型受動素子部品をも内蔵している部品内蔵配線板である。ここで、この表面実装型受動素子部品の実装面側および側面上に第２の樹脂部を設けることで、半導体部品の場合と同様に、信頼性向上を図ることや不足しがちな絶縁材料を補うことができる。
【００２０】
また、前記表面実装型受動素子部品の、前記配線板に対向する側とは反対の側の面上に設けられた第３の樹脂部をさらに具備する、とすることができる。これにより、表面実装型受動素子部品を内蔵、埋設するためにこれと積層絶縁板との間の空間を埋めるため不足しがちな絶縁材料をさらに補うことができる。
【００２１】
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実装基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、この部品実装基板は、一例として、半導体部品４１が埋設、内蔵で実装された基板であり、絶縁層（絶縁板）１１〜１７（このうち絶縁層１２〜１７は積層絶縁板）、配線層（配線パターン）２１〜２８、層間接続体３１〜３７、半導体部品４１、はんだ５１、樹脂部６１を有する。
【００２２】
半導体部品４１は、ウエハレベル・チップスケールパッケージによるＬＧＡの半導体素子であり、半導体チップと、この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４１ａとを少なくとも備えている。表面実装用端子４１ａ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。表面実装用端子４１ａにより、半導体部品４１は、配線層２２によるランドに、はんだ５１を介して電気的、機械的に接続され得る。
【００２３】
ここで、さらに、はんだ５１をその内部に封ずるように、半導体部品４１と配線層２２および絶縁層１１との間には樹脂部６１が設けられている。樹脂部６１は、半導体部品４１と配線層２２および絶縁層１１とに密着するように設けられたものである。したがって、はんだ５１による電気的、機械的な実装接続を樹脂部６１が補強する構造であり、はんだ実装および基板としての信頼性向上が実現されている。
【００２４】
配線層２１、２８は、それぞれ、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。この実装ではんだ（不図示）が載るべき配線層２１、２８のランド部分を除いて主面上には、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（不図示）が形成され得る。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。
【００２５】
各配線層２１〜２８は、それぞれ金属（銅）箔を所定のパターンに加工したものである。配線層２１〜２８を隔てる絶縁層１１〜１７は、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。絶縁層１３〜１５は、埋設された半導体部品４１に相当する位置部分が開口部になっており、部品４１を収容するための空間を提供する。絶縁層１２、１６は、埋設された部品４１のための絶縁層１３〜１５の上記開口部の空間を埋めるように変形進入し内部に空隙となる空間が生じないようにしている。
【００２６】
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、絶縁層１２を貫通して設けられた層間接続体３２により導通し得る。配線層２３と配線層２４とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１３を貫通する層間接続体３３より導通し得る。
【００２７】
さらに同様に、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より導通し得る。配線層２６と配線層２７とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１６を貫通する層間接続体３６より導通し得る。配線層２７と配線層２８とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁層１７を貫通する層間接続体３７より導通し得る。
【００２８】
層間接続体３１〜３７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柱状構造のものであり、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、貫通方向）に径が変化している。これらの層間接続体３１〜３７は、小さな領域に高密度に設けることができ、基板設計のファイン化に資することができる。
【００２９】
次に、図１に示した部品実装基板の製造工程を図２ないし図６を参照して説明する。図２、および図４ないし図６は、それぞれ、図１に示した部品実装基板の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図である。図３は、図２（ｆ）中に示した熱硬化性樹脂板６１Ａを示す斜視図である。図２ないし図６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。
【００３０】
図２から説明する。図２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２（ａ）に示すように、配線パターン２２とすべき金属箔（電解銅箔）２２Ａを用意し、その面上所定の位置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。
【００３１】
次に、図２（ｂ）に示すように、金属箔２２Ａ上に例えば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す。続いて、図２（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。
【００３２】
次に、図２（ｄ）に示すように、両面の金属箔２１Ａ、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、配線パターン２１、２２に加工する。このうち配線パターン２２は、部品４１を接続（実装）するためのランドを含むように加工される。図２（ｄ）の形態は、いわゆる両面配線板の形態である。続いて、配線パターン２２が含むランド上に、図２（ｅ）に示すように、クリームはんだ５１Ａを例えばスクリーン印刷を用いて適用、付着させる。スクリーン印刷によれば容易に効率的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で適用することもできる。
【００３３】
次に、図２（ｆ）に示すように、付着されたクリームはんだ５１Ａの位置に対応する位置に貫通孔を備えた、樹脂部６１とすべき熱硬化性樹脂板６１Ａを上記両面配線板上に例えばマウンタを用いて載置し、この貫通孔内にクリームはんだ５１Ａを位置させる。貫通孔の直径は、クリームはんだ５１Ａの占める面積と同じ程度になる直径、または熱硬化性樹脂板６１Ａが発揮すべき密着性を考慮して、クリームはんだ５１Ａの占める面積より少し小さい程度の面積に対応の直径に設定してある。
【００３４】
図３は、図２（ｆ）中に示した熱硬化性樹脂板６１Ａを示す斜視図である。熱硬化性樹脂板６１Ａは、その厚さが、熱硬化性樹脂板６１Ａ上に部品４１が実装されたときに、部品４１と絶縁層１１および配線層２２との間の空間を十分埋めるに足る体積をもつような厚さとして設定されている。ただし、部品４１の表面実装用端子４１ａと配線パターン２２によるランドとのはんだ５１による接続が妨げられないような厚さになっている。
【００３５】
熱硬化性樹脂板６１Ａは、その素材として、各種の熱硬化性を有する樹脂、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂（ユリア樹脂）、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド、シアン酸エステル樹脂、マレイミド−シアン酸エステル樹脂、マレイミド樹脂、トリアジン樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、カルボジイミド樹脂、不飽和ポリフェニレンエーテル樹脂などのうちから選択することができる。また、これらの樹脂中に、熱伝導性を向上するために無機材料フィラーを混ぜるようにしてもよい。さらに、機械的な強度を上げるため、ガラスクロス、グラスファイバー、カーボンナノチューブなどの補強材を含有させておくこともできる。
【００３６】
次に、図４を参照して説明する。図４は、図２の続図であって、図１に示した部品実装基板を製造する過程の一部を断面で模式的に示す図である。図２（ｆ）に示すように熱硬化性樹脂板６１Ａが絶縁層１１上所定の位置に載置されたら、次に、図４に示すように半導体部品４１を実装する。
【００３７】
より具体的には、まず、半導体部品４１を、熱硬化性樹脂板６１Ａを介した絶縁層１１上の位置に例えばマウンタで載置する。続いて、例えばリフロー炉で加熱してクリームはんだ５１Ａをリフローする（温度は例えば２４０℃）。このリフロー温度に至る、より低い温度（１２０℃〜１９０℃）において熱硬化性樹脂板６１Ａには流動性が現れるので、半導体部品４１と、絶縁層１１および配線パターン２２との間には流動性を得た樹脂が密着した状態になる。このような熱硬化性樹脂板６１Ａによる密着状態を保ちつつクリームはんだ５１Ａはリフローされる。リフロー工程のあと常温に戻され、はんだ５１と樹脂部６１とによる、半導体部品４１の補強された実装状態が得られる。
【００３８】
なお、はんだ５１Ａのリフロー工程は、熱硬化性樹脂板６１Ａを完全には熱硬化させるに至らせない工程として設定してよい。完全に熱硬化させるには、はんだ５１の溶融温度より低い温度（例えば１５０℃）でこのあと別途、多少長い時間（例えば１時間）かけて加熱工程を行えばよい。
【００３９】
以上により得られた図４に示す素材を、積層素材１とする。この積層素材１を用いる後の工程については図６で述べる。
【００４０】
次に、図５を参照して説明する。図５は、図１中に示した各構成のうち絶縁層１２〜１５を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図５（ａ）に示すような積層工程を行う。ここで、絶縁層１３、配線層２３、２４、層間接続体３３を有する積層素材は、すでに説明した図２（ａ）〜図２（ｄ）の工程と同様の要領により得られたものである。また、絶縁層１５、配線層２５、２６、層間接続体３５、３４、プリプレグ１４Ａを有する積層素材は、次にようにして得ることができる。すなわち、図２（ａ）中に示した金属箔２２Ａに代えて、図２（ｄ）に示したような両面配線板を用い、以下、図２（ａ）、図２（ｂ）に示した工程と同様の要領の工程を行う。
【００４１】
図５（ａ）に示す積層工程により、上下の積層素材を加圧・加熱し全体を一体化する。このとき、配線パターン２４は層間接続体３４と電気的導通状態となり、プリプレグ１４Ａは完全に硬化して絶縁層１４になる。また、積層時のプリプレグ１４Ａの流動性により、配線パターン２４は絶縁層１４の側に落ち込んで位置することになる。
【００４２】
図５（ａ）に示す積層工程を行ったら、次に、得られた積層体に、図５（ｂ）に示すように、内蔵する部品４１に相当する部分に部品用開口部７１を例えばドリルやルータを用い形成する。続いて、この積層体に対し、図５（ｃ）に示すように、層間接続体３２の形成、プリプレグ１２Ａの積層を行う。これには、図２（ａ）における層間接続体３１の形成、およびプリプレグ１１Ａの積層と同様の要領の工程を行えばよい。
【００４３】
さらに、ここで得られた積層体のプリプレグ１２Ａに対し、図５（ｄ）に示すように、部品用開口部７１と同じ位置の孔を形成し、部品用開口部７１１として貫通させる。なお、プリプレグ１２Ａに形成するこの孔は、絶縁層１３上に積層する前にあらかじめ形成しておくようにしてもよい。以上により得られた素材を積層素材２とする。
【００４４】
次に、図６を参照して説明する。図６は、上記で得られた積層素材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、図５（ａ）中に示す上側の積層素材と同様の要領により得られたものである。
【００４５】
図６に示すような配置で各積層素材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、１６Ａ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、１６Ａの流動性により、半導体部品４１の周りの空間にはプリプレグ１２Ａ、１６Ａが変形進入し空隙は発生しない。空隙を発生させないこの効果は、半導体部品４１の下側があらかじめ樹脂部６１で満たされているため、より完全になる。特に、部品４１の面積が比較的大きくなるに従い有効性は非常に大きくなる。積層工程により、配線層２２、２６は、層間接続体３２、３６にそれぞれ電気的に接続される。
【００４６】
以上説明の工程により、図１に示した部品実装基板を得ることができる。なお、以上の説明では、部品４１を埋設、内蔵で有する部品実装基板を説明したが、図４に示した積層素材１の段階のような、主面上に部品４１が実装された部品実装基板も、電気的、機械的な実装接続を樹脂部６１が補強する構造である点では変わりなく、有用性がある。
【００４７】
次に、本発明の別の実施形態に係る部品実装基板について図７を参照して説明する。図７は、別の実施形態に係る部品実装基板の構造を模式的に示す断面図である。同図において、すでに説明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。その部分については加える事項がない限り説明を省略する。
【００４８】
この実施形態は、図１に示した部品実装基板に比較して、図１中で使用の樹脂部６１に代わる樹脂部６２として、半導体部品４１の絶縁層１１側のみならず部品４１の側面をも覆う形態のものを設けた点が異なっている。半導体部品４１の側面上も樹脂部６２が覆うことにより、部品４１を内蔵、埋設するためにこれと積層絶縁板１２〜１７との間の空間を埋めるため不足しがちな絶縁材料を補うことができる。絶縁材料が不足する点は、図６において説明していないが、この空間にはプリプレグ１２Ａ、１６Ａが変形侵入するので、絶縁層１２、１６の均一厚を保つ上では、もともと小さな隙間である方が好ましい。なお、樹脂部６２として熱伝導率の高いものを使用することで、部品４１の放熱性を向上する効果も期待できる。
【００４９】
図８は、図７に示した部品実装基板中の樹脂部６２を形成するための熱硬化性樹脂板６２Ａを示す斜視図である。このように熱硬化性樹脂板６２Ａは、図３に示した、貫通孔を有する熱硬化性樹脂板６１Ａと同様の形状を底部として、この底部の４辺から起立した起立部を有して全体としてトレイ状の形状になっている。
【００５０】
トレイ状の熱硬化性樹脂板６２Ａを得るには例えば以下のようにする。貫通孔のない平板の矩形状樹脂板を用意し、これより多少面積の小さな矩形状凹部を有する金型の上に、その凹部をふさぐようにその矩形状樹脂板を載せる。そしてこの樹脂板が多少の流動性を得る程度の温度に加熱しつつ、上記金型の凹部より多少小さな面積の矩形状凸部を有する第２の金型のこの凸部を上記凹部に押し込む。これにより、樹脂板が、平板から、起立部を有するトレイ状に成形される。成形のあと、クリームはんだ５１Ａ（図２（ｅ）参照）の位置に対応すべく、その底部に貫通孔を例えばドリルを用いて形成する。
【００５１】
図９は、図７に示した部品実装基板を製造する過程の一部を断面で模式的に示す工程図であり、図６に示した積層工程に相当する段階の工程を示している。図９に示すように、積層素材１Ａが、図６における積層素材１の代わりに用いられる。積層素材１Ａは、図２（ｆ）の段階における熱硬化性樹脂板６１Ａに代えて、上記説明のトレイ状の熱硬化性樹脂板６２Ａを使用すれば得ることができる。
【００５２】
次に、本発明のさらに別の実施形態に係る部品実装基板について図１０を参照して説明する。図１０は、さらに別の実施形態に係る部品実装基板の構造を模式的に示す断面図である。同図において、すでに説明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。その部分については加える事項がない限り説明を省略する。
【００５３】
この実施形態は、図７に示した部品実装基板に比較して、図７中で使用の樹脂部６２に加えて、樹脂部６３として、半導体部品４１の上面をも新たに覆った点が異なっている。半導体部品４１の上面上も樹脂部６３が覆うことにより、部品４１を内蔵、埋設するためにこれと積層絶縁板１２〜１７との間の空間を埋めるため不足しがちな絶縁材料をさらに補うことができる。また、樹脂部６３として熱伝導率の高いものを使用することで、部品４１の放熱性をさらに向上する効果も期待できる。
【００５４】
図１１は、図１０に示した部品実装基板中の樹脂部６２、６３を形成するための熱硬化性樹脂板６２Ａ、６３Ａを示す斜視図である。図示のように、熱硬化性樹脂板６２Ａは、図８に示したものと同様の形状である。熱硬化性樹脂板６３Ａは、熱硬化性樹脂板６２Ａの蓋となるような板形状のものである。
【００５５】
次に、本発明のさらに別の実施形態に係る部品実装基板について図１２を参照して説明する。図１２は、さらに別の実施形態に係る部品実装基板の構造を模式的に示す断面図である。同図において、すでに説明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。その部分については加える事項がない限り説明を省略する。
【００５６】
この実施形態は、上記の各実施形態と比較して、内蔵で埋設の部品として、表面実装型受動素子部品４２（例えば、チップコンデンサ、チップ抵抗など）をはんだ５２による実装で設けた点が異なる。ただし、図７に示した実施形態と同様に、樹脂部６４として、部品４２の絶縁層１１側のみならず部品４２の側面をも覆う形状のものを設けている。したがって、部品４２を内蔵、埋設するためにこれと積層絶縁板１２〜１７との間の空間を埋めるため不足しがちな絶縁材料を補うことができる。
【００５７】
図１３は、図１２に示した部品実装基板中の樹脂部６４を形成するための熱硬化性樹脂板６４Ａを示す斜視図である。熱硬化性樹脂板６４Ａは、図８に示した熱硬化性樹脂板６２Ａと比較して、その底部の態様が異なる点を除いて、底部の４辺から起立した起立部を有して全体としてトレイ状の形状になっている点で共通している。底部の態様の違いは、半導体部品４１と表面実装型受動素子部品４２との端子の構造（形状）の違いに起因する。
【００５８】
図１２に示す態様は、半導体部品４１に加えて表面実装型受動素子部品４２が混載で埋設、内蔵される部品実装基板の場合にも、その表面実装型受動素子部品４２に対して適用できる。
【００５９】
次に、本発明のさらに別の実施形態に係る部品実装基板について図１４を参照して説明する。図１４は、さらに別の実施形態に係る部品実装基板の構造を模式的に示す断面図である。同図において、すでに説明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。その部分については加える事項がない限り説明を省略する。
【００６０】
この実施形態は、半導体部品４１が、その端子４１ａ上に、はんだボール５３を伴ったＢＧＡパッケージの場合に好適な形態である。はんだボール５３をその内部に封ずるように、半導体部品４１と配線層２２および絶縁層１１との間に、樹脂部６５が設けられる点は、上記の実施形態と同様である。したがって、はんだボール５３による電気的、機械的な実装接続を樹脂部６５が補強する構造であり、はんだ実装および基板としての信頼性向上が実現されている。
【００６１】
図１５は、図１４に示した部品実装基板を製造する過程の一部を断面で模式的に示す工程図である。図１５において、すでに説明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。その部分については加える事項がない限り説明を省略する。
【００６２】
図１５（ａ）は、図２（ｅ）、図２（ｆ）に示した段階に代えて行う工程である。すなわち、部品実装用のランドを含む配線パターン２２が形成できたら、その部品実装位置に樹脂部６５とすべき熱硬化性樹脂板６５Ａを例えばマウンタを用いて載置する。熱硬化性樹脂板６５Ａは、図３に示した熱硬化性樹脂板６１Ａとは異なり貫通孔は設けられていない。
【００６３】
次に、図１５（ｂ）に示すように、端子４１ａ上にはんだボール５３を伴った半導体部品４１を、熱硬化性樹脂板６５Ａを介して絶縁層１１上に例えばマウンタで載置する。このとき、マウンタのヘッドには加熱源８１が設けられており、加熱源８１により加熱しつつさらにこのヘッドで半導体部品４１を絶縁層の側に加圧する。
【００６４】
このときの加熱温度は、はんだボール５３の溶融温度には達しないが、熱硬化性樹脂板６５Ａに流動性が現れる温度とする。これにより、加圧とあいまって、はんだボール５３は熱硬化性樹脂板６５Ａを貫通して、配線層２２によるランドに達する。このとき、半導体素子４１と、絶縁層１１および配線パターン２２との間には流動性を得た樹脂が密着した状態になる。そして、加熱温度を上げて、熱硬化性樹脂板６５Ａによる密着状態を保ちつつはんだボール５３を溶融する。このあと常温に戻され、はんだボール５３と樹脂部６５とによる、半導体部品４１の補強された実装状態が得られる。
【００６５】
なお、はんだボール５３の溶融は、熱硬化性樹脂板６５Ａを完全には熱硬化させるに至らせない工程として設定してよい。完全に熱硬化させるには、はんだボール５３の溶融温度より低い温度（例えば１５０℃）でこのあと別途、多少長い時間（例えば１時間）かけて加熱工程を行えばよい。
【符号の説明】
【００６６】
１，１Ａ，２，３…積層素材、１１…絶縁層（絶縁板）、１２，１３，１４，１５，１６，１７…積層絶縁層（積層絶縁板）、１１Ａ，１２Ａ，１４Ａ，１６Ａ…プリプレグ、２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８…配線層（配線パターン）、２１Ａ，２２Ａ…金属箔（銅箔）、３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７…層間接続体、４１…半導体部品（チップスケールパッケージによる）、４１ａ…表面実装用端子（グリッド状配列端子）、４２…表面実装型受動素子部品、５１，５２…はんだ、５１Ａ…クリームはんだ、５３…はんだボール、６１…樹脂部、６１Ａ…熱硬化性樹脂板、６２…樹脂部（トレイ状）、６２Ａ…熱硬化性樹脂板（トレイ状）、６３…樹脂部、６３Ａ…熱硬化性樹脂板（蓋部）、６４…樹脂部、６４Ａ…熱硬化性樹脂板（トレイ状）、６５…樹脂部、６５Ａ…熱硬化性樹脂板、７１，７１１…部品用開口部、８１…加熱源（加熱源付きマウンタヘッド）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁板と、該絶縁板上に設けられた、半導体部品を実装するためのランドを含む配線パターンとを備えた配線板と、
端子パッドを有する半導体チップと、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列の表面実装用端子とを備え、該表面実装用端子を介して前記配線板の前記ランド上に実装された半導体部品と、
前記配線板と前記半導体部品との間に密着性をもって設けられた樹脂部と
を具備することを特徴とする部品実装基板。
【請求項２】
前記配線板上に、前記半導体部品を埋設するように積層された積層絶縁板をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の部品実装基板。
【請求項３】
前記樹脂部が、前記半導体部品の側面上をも覆っていることを特徴とする請求項２記載の部品実装基板。
【請求項４】
前記半導体部品の、前記配線板に対向する側とは反対の側の面上に設けられた第２の樹脂部をさらに具備することを特徴とする請求項３記載の部品実装基板。
【請求項５】
前記配線板の前記配線パターンが、表面実装型受動素子部品を実装するための第２のランドを含み、
前記配線板の前記第２のランド上に実装された表面実装型受動素子部品と、
前記配線板と前記表面実装型受動素子部品との間に密着性をもって設けられた第２の樹脂部と、をさらに具備し、
前記第２の樹脂部が、前記表面実装型受動素子部品の側面上をも覆っていること
を特徴とする請求項３記載の部品実装基板。
【請求項６】
前記表面実装型受動素子部品の、前記配線板に対向する側とは反対の側の面上に設けられた第３の樹脂部をさらに具備することを特徴とする請求項５記載の部品実装基板。
【請求項７】
絶縁板と、該絶縁板上に設けられた、半導体部品を実装するためのランドを含む配線パターンとを備えた配線板の前記ランド上にクリームはんだを付着させる工程と、
前記クリームはんだの位置に対応する位置に貫通孔を備えた熱硬化性樹脂板を前記配線板上に載置して、前記貫通孔内に前記クリームはんだを位置させる工程と、
端子パッドを有する半導体チップと、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列の表面実装用端子とを備えた半導体部品を、前記表面実装用端子が前記熱硬化性樹脂板の前記貫通孔上に位置するように、前記熱硬化性樹脂板を介し前記配線板上に載置する工程と、
加熱して、前記クリームはんだをリフローし、加えて、前記熱硬化性樹脂板を熱硬化させる工程と
を具備することを特徴とする部品実装基板の製造方法。
【請求項８】
絶縁板と、該絶縁板上に設けられた、半導体部品を実装するためのランドを含む配線パターンとを備えた配線板上に熱硬化性樹脂板を載置する工程と、
端子パッドを有する半導体チップと、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列のはんだボール付き表面実装用端子とを備えた半導体部品を、前記はんだボールが前記ランドに対応して位置するように、前記熱硬化性樹脂板を介し前記配線板上に載置する工程と、
前記半導体部品を前記配線板の側に押圧し、前記はんだボールを前記熱硬化性樹脂板に貫通させる工程と、
加熱して、前記はんだボールを溶融し、加えて、前記熱硬化性樹脂板を熱硬化させる工程と
を具備することを特徴とする部品実装基板の製造方法。
【請求項１】
絶縁板と、該絶縁板上に設けられた、半導体部品を実装するためのランドを含む配線パターンとを備えた配線板と、
端子パッドを有する半導体チップと、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列の表面実装用端子とを備え、該表面実装用端子を介して前記配線板の前記ランド上に実装された半導体部品と、
前記配線板と前記半導体部品との間に密着性をもって設けられた樹脂部と
を具備することを特徴とする部品実装基板。
【請求項２】
前記配線板上に、前記半導体部品を埋設するように積層された積層絶縁板をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の部品実装基板。
【請求項３】
前記樹脂部が、前記半導体部品の側面上をも覆っていることを特徴とする請求項２記載の部品実装基板。
【請求項４】
前記半導体部品の、前記配線板に対向する側とは反対の側の面上に設けられた第２の樹脂部をさらに具備することを特徴とする請求項３記載の部品実装基板。
【請求項５】
前記配線板の前記配線パターンが、表面実装型受動素子部品を実装するための第２のランドを含み、
前記配線板の前記第２のランド上に実装された表面実装型受動素子部品と、
前記配線板と前記表面実装型受動素子部品との間に密着性をもって設けられた第２の樹脂部と、をさらに具備し、
前記第２の樹脂部が、前記表面実装型受動素子部品の側面上をも覆っていること
を特徴とする請求項３記載の部品実装基板。
【請求項６】
前記表面実装型受動素子部品の、前記配線板に対向する側とは反対の側の面上に設けられた第３の樹脂部をさらに具備することを特徴とする請求項５記載の部品実装基板。
【請求項７】
絶縁板と、該絶縁板上に設けられた、半導体部品を実装するためのランドを含む配線パターンとを備えた配線板の前記ランド上にクリームはんだを付着させる工程と、
前記クリームはんだの位置に対応する位置に貫通孔を備えた熱硬化性樹脂板を前記配線板上に載置して、前記貫通孔内に前記クリームはんだを位置させる工程と、
端子パッドを有する半導体チップと、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列の表面実装用端子とを備えた半導体部品を、前記表面実装用端子が前記熱硬化性樹脂板の前記貫通孔上に位置するように、前記熱硬化性樹脂板を介し前記配線板上に載置する工程と、
加熱して、前記クリームはんだをリフローし、加えて、前記熱硬化性樹脂板を熱硬化させる工程と
を具備することを特徴とする部品実装基板の製造方法。
【請求項８】
絶縁板と、該絶縁板上に設けられた、半導体部品を実装するためのランドを含む配線パターンとを備えた配線板上に熱硬化性樹脂板を載置する工程と、
端子パッドを有する半導体チップと、該端子パッドに電気的接続された、グリッド状配列のはんだボール付き表面実装用端子とを備えた半導体部品を、前記はんだボールが前記ランドに対応して位置するように、前記熱硬化性樹脂板を介し前記配線板上に載置する工程と、
前記半導体部品を前記配線板の側に押圧し、前記はんだボールを前記熱硬化性樹脂板に貫通させる工程と、
加熱して、前記はんだボールを溶融し、加えて、前記熱硬化性樹脂板を熱硬化させる工程と
を具備することを特徴とする部品実装基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【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】
【公開番号】特開２０１１−７７１９５（Ｐ２０１１−７７１９５Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２５３８９（Ｐ２００９−２２５３８９）
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【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２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【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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