電子部品モジュール、及び電子部品モジュールの製造方法
【課題】部品の集積化を図りつつ、配線層と内蔵する電子部品との接合部における比抵抗が高くなることを抑制できる電子部品モジュール、及び電子部品モジュールの製造方法を提供すること。
【解決手段】部品内蔵基板１０は、絶縁層１１上に形成される厚銅パターン１２と、絶縁層１１の内部に配置されるとともに、銀ナノフィラーＮｆ同士を焼結した金属焼結体からなる接合材１６により厚銅パターン１２と電気的に接合された電子部品１５と、を備えている。
【解決手段】部品内蔵基板１０は、絶縁層１１上に形成される厚銅パターン１２と、絶縁層１１の内部に配置されるとともに、銀ナノフィラーＮｆ同士を焼結した金属焼結体からなる接合材１６により厚銅パターン１２と電気的に接合された電子部品１５と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品モジュール、及び電子部品モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、配線パターンを付与した基板上に、半導体素子やコイルなどの電子部品を実装することが行われている。そして、電子部品を高密度実装するための基板の一種として、内部に半導体素子などの電子部品を内蔵した基板（電子部品モジュール）が提供されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１では、ベース配線層に電子部品を配置するとともに、このベース配線層の両面に対して、熱硬化シートを介在させた状態で配線層を配設して加熱することにより、電子部品及びベース配線層を内蔵した部品内蔵基板としている。特許文献１の部品内蔵基板では、基板表面に他の電子部品を実装可能であり、基板における部品の集積化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２００３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、熱硬化性樹脂と半田粒子を混合した接合材を加熱することにより半田粒子を溶融させ、電子部品とベース配線層を電気的に接合している。このため、特許文献１では、電子部品とベース配線層との接合部の内部において熱硬化性樹脂が残存することに伴って、前記接合部における比抵抗（電気抵抗率）が高くなり、発熱しやすくなる虞がある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、部品の集積化を図りつつ、配線層と内蔵する電子部品との接合部における比抵抗が高くなることを抑制できる電子部品モジュール、及び電子部品モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、配線層と、前記配線層と電気的に接合された電子部品と、前記配線層の前記電子部品が接合された側に形成される絶縁層と、を備える電子部品モジュールにおいて、前記電子部品は前記絶縁層の内部に配置され、前記電子部品は、金属粒子同士が焼成された金属焼成体により前記配線層と接合されたことを要旨とする。
【０００８】
これによれば、絶縁層の内部に電子部品が配設されることで部品の集積化を図ることができる。そして、金属粒子同士を焼成した金属焼成体により、配線層と内蔵される電子部品とが電気的に接合される。したがって、電子部品と配線層を接合する接合部の内部に熱硬化性樹脂が残存する従来の構成と比較して、比抵抗が高くなることを抑制できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子部品モジュールにおいて、前記絶縁層は、熱硬化性樹脂からなり、前記電子部品及び前記金属焼成体は、前記熱硬化性樹脂に埋設されたことを要旨とする。
【００１０】
これによれば、絶縁層が熱硬化性樹脂からなるため、電子部品モジュールの全体の強度を向上できる。さらに、電子部品や、電子部品と配線層を電気的に接合する金属焼成体が硬化した熱硬化性樹脂に埋設される。したがって、機械的な衝撃によって電子部品や、金属焼成体（接合部）が破損することを抑制できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の電子部品モジュールにおいて、前記電子部品は第１の電子部品であり、スズを含む半田により第２の電子部品が前記配線層に実装され、前記金属焼成体の融点は、前記半田の融点より高いことを要旨とする。
【００１２】
これによれば、電子部品モジュールに対して第２の電子部品を実装する際に、スズを含む半田の種類を自由に選択することができる。したがって、実装における工程に自由度を与え、表面実装をし易くできる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子部品モジュールにおいて、前記配線層は複数あり、前記配線層は前記絶縁層の両面に配置されたことを要旨とする。これによれば、絶縁層の両面に配線層を配置することで、さらに部品の集積化を図ることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、電子部品モジュールの製造方法において、有機溶媒に金属粒子を混合した混合体を介在させて電子部品を配線層に配設する配設工程と、加熱により前記混合体に含まれる有機溶媒を除去するとともに前記金属粒子同士を焼成して金属焼成体とし、前記電子部品と前記配線層を電気的に接合させる接合工程と、前記電子部品の周囲に絶縁層を形成する絶縁工程と、を含むことを要旨とする。
【００１５】
これによれば、電子部品の周囲に絶縁層が形成されることに伴って絶縁層の内部に電子部品が配設されることにより、部品の集積化を図ることができる。そして、加熱により混合体に含まれる有機溶媒を除去するとともに、金属粒子同士を焼成して金属焼成体とし、電子部品と配線層を電気的に接合できる。このため、電子部品と配線層を接合する接合部の内部に熱硬化性樹脂が残存する従来の構成と比較して、比抵抗が高くなることを抑制できる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の電子部品モジュールの製造方法において、前記絶縁工程では、前記配線層の前記電子部品が配設される側に硬化前の熱硬化性樹脂を配設し、加熱により前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて前記絶縁層を形成するようになっており、前記接合工程における加熱と、前記絶縁工程における加熱とは、同時に行われることを要旨とする。
【００１７】
これによれば、金属粒子同士を焼成して金属焼成体とするのと同時に、熱硬化性樹脂による絶縁層を形成できる。したがって、より簡便に電子部品モジュールを製造できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、部品の集積化を図りつつ、配線層と内蔵する電子部品との接合部における比抵抗が高くなることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は、部品内蔵基板の模式的な断面図、（ｂ）は、接合材の表面の走査型電子顕微鏡写真。
【図２】部品内蔵基板の製造方法を示すフローチャート。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、部品内蔵基板の製造方法を示す模式図。
【図４】別の実施形態における部品内蔵基板の模式的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した実施形態について、図１〜図３にしたがって説明する。
図１（ａ）に示すように、本実施形態の電子部品モジュール及び電子機器としての部品内蔵基板１０は、絶縁性を有する絶縁材料からなる絶縁層１１を備えている。本実施形態において、絶縁層１１は、熱硬化性樹脂の一種であるエポキシ樹脂を熱硬化させて形成されているとともに、その全体が無垢の平板状をなしている。なお、熱硬化後のエポキシ樹脂の熱分解温度は、３００℃以上とされている。
【００２１】
絶縁層１１の両面には、厚さが０．１〜０．５ｍｍの厚銅箔を打ち抜き加工して形成した配線層（金属板）としての厚銅パターン１２，１３がそれぞれ形成（接合）されている。したがって、部品内蔵基板１０は、厚銅パターン１２，１３が絶縁層１１の両面に形成（配置）された両面基板とされている。換言すれば、部品内蔵基板１０は、複数の配線層（厚銅パターン１２，１３）が絶縁層１１を介して積層されていると把握することもできる。
【００２２】
本実施形態において「積層」とは、部品内蔵基板１０の厚さ方向（矢印ｘに示す）に層状をなす厚銅パターン１２，１３や、絶縁層１１を積み重ねるように配置することを意味し、部品内蔵基板１０の平面視において必ずしも全体が重複する場合のみならず、平面視で一部又は全部が重複していない状態をも含むものとする。また、以下の説明では、便宜上、各厚銅パターン１２，１３において、絶縁層１１側の面を「裏面」と示し、その反対側の面を「表面」と示す。
【００２３】
厚銅パターン１２の裏面には、第１の電子部品としての電子部品１５の端子部１５ａが接合材１６によって電気的に接合されている。すなわち、電子部品１５は、厚銅パターン１２の裏面と接合材１６によって電気的に接合されている。電子部品１５には、例えば、半導体素子、コンデンサ、コイル、及び抵抗などが採用される。厚銅パターン１２の裏面に接合された電子部品１５は、絶縁層１１の内部に配置されており、接合材１６を含めその全体が絶縁層１１の内部に埋設されている。換言すれば、絶縁層１１は、厚銅パターン１２において電子部品１５が接合された側に形成されているといえる。
【００２４】
また、本実施形態の接合材１６は、金属粒子同士が焼成された金属焼成体とされている。より具体的に言えば、本実施形態の接合材１６は、金属粒子同士を焼結により金属接合（金属結合）させた金属焼結体からなる。図１（ｂ）の走査型電子顕微鏡写真（加速電圧＝１０．０ｋＶ／倍率＝５万倍）に示すように、接合材１６は、粒子径（図１（ｂ）における横方向の長さ）が１０〜１０００ｎｍである微細な銀の微粒子からなる金属粒子としての銀ナノフィラーＮｆを焼結させた焼結体とされている。このため、接合材１６の表面には、空孔ｋが形成されている。なお、本実施の形態において空孔ｋの径は０．５μｍ以下且つ０μｍより大きい。
【００２５】
また、接合材１６は、その比抵抗が１０〜３０μΩ・ｃｍであり、密度が５．３〜１０．５ｇ／ｃｍ３とされている。また、接合材１６は、その断面を走査型電子顕微鏡写真で観察した場合、断面積の全体に占める銀ナノフィラーＮｆの断面積の割合が５０％以上であり、好ましくは８０％以上とされている。
【００２６】
次に、部品内蔵基板１０の製造方法について図２及び図３にしたがって説明する。
最初に、図２に示すように、有機溶媒（本実施形態では、テルピネオール及びエタノール）と銀ナノフィラーＮｆを混合した混合体としての銀ペースト１８（図３に示す）を得るペースト調製工程を行う（ステップＳ１）。ペースト調製工程では、増粘剤（バインダ）となるテルピネオールと、銀ナノフィラーＮｆを混合するとともに、さらに希釈剤（粘度調整剤）となるエタノールを加えつつ均一となるまで混合し、最終的に粘度を５０〜１００Ｐａ・ｓに、より好ましくは８０〜１００Ｐａ・ｓに調整する。
【００２７】
本実施形態において、銀ペースト１８は、８０〜９８重量％、より好ましくは９０〜９５重量％の銀ナノフィラーＮｆを含む。テルピネオールの沸点は、２１７〜２２０℃であるとともに、エタノールの沸点は、７８．３℃であり、何れも室温（１〜３０℃）よりも高い。
【００２８】
また、本実施形態の銀ナノフィラーＮｆは、表面に酸化膜が形成されていないとともに、その表面の全体に有機分子（有機化合物）としてのカルボン酸（Ｒ−ＣＯＯＨ、但しＲ＝ＣｎＨ２ｎ＋１，１≦ｎ≦１２）からなる有機皮膜が形成され、被覆されている。このため、銀ナノフィラーＮｆの表面は、有機皮膜により酸化が抑制されている。
【００２９】
次に、銀ペースト１８を介在させて電子部品１５を厚銅パターン１２の裏面に配設する配設工程を行う（ステップＳ２）。配設工程では、図３（ａ）に示すように、厚銅パターン１２の裏面において、電子部品１５を接合させる部分に銀ペースト１８を塗布するとともに、塗布した銀ペースト１８に対して端子部１５ａを整合させて電子部品１５を仮固定（配設）する。前述のように、銀ペースト１８は、その粘度を５０〜１００Ｐａ・ｓに調製されているため、厚銅パターン１２の裏面に仮固定された電子部品１５は、容易に移動しない。
【００３０】
次に、図２に示すように、厚銅パターン１２のうち電子部品１５の配設面（裏面）側に硬化前のエポキシ樹脂１１ａを積層（配設）するとともに、厚銅パターン１３を積層する積層工程を行う（ステップＳ３）。積層工程では、図３（ｂ）に示すように、厚銅パターン１２の裏面（電子部品１５の配設面）のうち、電子部品１５の配設領域を除いた領域に対して、硬化前（熱硬化前）のエポキシ樹脂１１ａを塗布により積層する。
【００３１】
続けて、厚銅パターン１２とエポキシ樹脂１１ａの積層体に対し、さらにエポキシ樹脂１１ａ側に厚銅パターン１３を積層する。この際、厚銅パターン１２の裏面に仮固定された電子部品１５は、硬化前のエポキシ樹脂１１ａと厚銅パターン１３とに囲まれる空間Ｓ内に配置される。このため、銀ペースト１８を焼結して接合材１６とする以前に、エポキシ樹脂１１ａ及び厚銅パターン１３が電子部品１５に接触することで、電子部品１５が当初の仮固定（配設）位置から移動してしまうことが抑制される。
【００３２】
次に、図２に示すように、加熱（加熱処理）により銀ペースト１８に含まれる有機溶媒（テルピネオール及びエタノール）を除去するとともに銀ナノフィラーＮｆ同士を焼結（焼成）して金属焼結体（金属焼成体）とし、電子部品１５と厚銅パターン１２を電気的に接合させる接合工程を行う（ステップＳ４）。本実施形態の接合工程では、加熱（加熱処理）により硬化前のエポキシ樹脂１１ａを熱硬化させて絶縁層１１を形成する工程を兼ねている。
【００３３】
図３（ｂ）に示すように、大気雰囲気（常圧）下で、厚銅パターン１２，１３及び硬化前のエポキシ樹脂１１ａの積層体に対し、厚銅パターン１２，１３の少なくとも一方側から冶具を用いて３〜８ＭＰａで加圧しつつ、毎分３〜５℃で昇温、２５０℃で１０分間、加熱する。ここで、２５０℃は、銀の融点である９６０℃より低く、且つ銀ペースト１８に含まれる有機溶媒（テルピネオール、及びエタノール）の沸点より高い温度である。
【００３４】
接合工程では、２５０℃の加熱により、銀ペースト１８に含まれるテルピネオール、及びエタノールが蒸発（気化）されるとともに、銀ナノフィラーＮｆの表面から有機皮膜を構成するカルボン酸が離脱して蒸発（気化）する。そして、酸化皮膜が除去された銀ナノフィラーＮｆは、相互に金属接合され、図１（ｂ）に示すような金属焼結体が形成され、接合材１６となる。
【００３５】
また、接合工程では、図３（ｂ）の矢印Ｙに示すように、硬化前のエポキシ樹脂１１ａが加熱による温度上昇に伴って熱硬化しつつ、冶具による加圧によって空間Ｓを埋めるように移動する。そして、図３（ｃ）に示すように、硬化前のエポキシ樹脂１１ａによって空間Ｓが隙間無く埋められることにより、電子部品１５及び接合材１６（銀ペースト１８）とエポキシ樹脂１１ａとが密着される。
【００３６】
なお、接合工程において、気化に伴って銀ペースト１８から放出される有機溶媒や有機皮膜は、エポキシ樹脂１１ａの移動とともに厚銅パターン１２の切れ目などから外部に放出される。また、接合工程では、加熱されたエポキシ樹脂１１ａによって焼結中の銀ペースト１８が加圧されることで、気化した有機溶媒や有機皮膜が銀ペースト１８から押し出され、より空孔ｋの少ない緻密な金属焼結体が形成される。一般に金属焼結体では、空孔ｋを完全になくすことが困難であるものの、本実施形態では、エポキシ樹脂１１ａによる加圧により空孔ｋの形成を極力、抑制している。
【００３７】
その後、エポキシ樹脂１１ａの熱硬化が完了し、電子部品１５が埋設された状態（内部に配設された状態）で絶縁層１１が形成されるとともに、厚銅パターン１２，１３が絶縁層１１に接合される。すなわち、電子部品１５の周囲に絶縁層１１が形成される。このように、本実施形態では、積層工程、及び接合工程により絶縁工程が構成されているとともに、絶縁層１１を形成するための加熱は、接合工程において銀ナノフィラーＮｆを焼結するための加熱と同時に行われる。
【００３８】
次に、上記のように構成した部品内蔵基板１０に対し、電子部品１５とは別の電子部品２０を、半田２０ａを用いて表面実装する際の作用を中心に図１（ａ）を参照して説明する。
【００３９】
本実施形態において、電子部品１５と厚銅パターン１２を接合する接合材１６（金属焼結体）は、銀そのものの融点である９６０℃より低温において溶融することがなく、安定である。このため、図１（ａ）に示すように、本実施形態の部品内蔵基板１０に対して、部品内蔵基板１０の全体を加熱するリフロー方式により、電子部品２０を表面実装する場合には、金属焼結体（銀）の融点、及びエポキシ樹脂の熱分解温度より低い温度の融点をもつ各種の半田を半田２０ａとして自由に選択し、利用することができる。
【００４０】
一般に、例えば、スズ（錫）−鉛からなる半田の融点は、１８３℃であり、スズ−銀−銅からなる半田の融点は、２１８℃であり、スズ−ビスマス−銀からなる半田の融点は、１３８℃であり、スズ−亜鉛−アルミニウムからなる半田の融点は、１９９℃である。すなわち、本実施形態の接合材１６を構成する金属焼結体の融点は、スズを含む半田の融点より高い。したがって、本実施形態の部品内蔵基板１０では、これらスズを含む半田の何れを半田２０ａとして用いても、電子部品２０を部品内蔵基板１０に対して表面実装することが可能である。本実施形態では、電子部品２０が第２の電子部品となる。
【００４１】
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）絶縁層１１の内部に電子部品１５が配設されることにより、部品の集積化を図ることができる。そして、銀ナノフィラーＮｆ同士が焼結（金属接合）された金属焼結体からなる接合材１６により、厚銅パターン１２と内蔵される電子部品１５とが電気的に接合される。したがって、電子部品１５と厚銅パターン１２を接合する接合部の内部に熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂など）が残存する従来の構成と比較して、比抵抗（電気抵抗率）が高くなることを抑制できる。
【００４２】
（２）絶縁層１１は、熱硬化させたエポキシ樹脂１１ａからなるため、部品内蔵基板１０の全体の強度を高めることができる。さらに、電子部品１５、及び接合材１６は、硬化したエポキシ樹脂１１ａ（絶縁層１１）に埋設される。したがって、機械的な衝撃によって電子部品１５や、接合材１６が破損することを抑制できる。
【００４３】
（３）一般に、電子部品１５の接合に何れかの半田を用いた場合には、その後に電子部品２０を実装（接合）する際、既に使用済みの半田２０ａよりも融点が低い半田を使用する必要がある。このため、半田２０ａの選択に制約が生じ、表面実装がし難くなる虞がある。これに対して、本実施形態の部品内蔵基板１０では、接合材１６（金属焼結体）の融点がスズを含む半田の融点より高いため、部品内蔵基板１０に電子部品１５とは別の電子部品２０を実装する際に、スズを含む半田の種類を自由に選択できる。したがって、表面実装における工程に自由度を与え、表面実装をし易くできる。
【００４４】
（４）部品内蔵基板１０は、絶縁層１１の両面に厚銅パターン１２，１３を配置した構成とした。したがって、さらに部品の集積化を図ることができる。
（５）本実施形態では、ステップＳ２〜Ｓ４の工程を含む製造方法により部品内蔵基板１０が製造される。したがって、電子部品１５の周囲に絶縁層１１が形成されることに伴って絶縁層１１の内部に電子部品１５が配設されることにより、部品の集積化を図ることができる。そして、加熱により銀ペースト１８に含まれる有機溶媒を除去するとともに、銀ナノフィラーＮｆ同士を焼結して金属焼結体とし、厚銅パターン１２と電子部品１５とを電気的に接合できる。したがって、電子部品１５と厚銅パターン１２を接合する接合部の内部に熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂など）が残存する従来の構成と比較して、比抵抗（電気抵抗率）が高くなることを抑制できる。
【００４５】
（６）絶縁層１１を形成するための加熱は、接合工程において銀ナノフィラーＮｆを焼結するための加熱と同時に行われる。したがって、銀ナノフィラーＮｆ同士を焼結して金属焼結体とするのと同時に、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂１１ａ）による絶縁層１１を形成できる。したがって、より簡便に部品内蔵基板１０を製造できる。
【００４６】
（７）接合工程（ステップＳ４）では、加熱されたエポキシ樹脂１１ａによって焼結中の銀ペースト１８を加圧することで、銀ペースト１８内で気化した有機溶媒や有機皮膜を押し出すことができる。このため、空孔ｋが少ないより緻密な金属焼結体を形成できるとともに、接合材１６の内部に有機溶媒や有機皮膜の残渣が残留することを効果的に抑制できる。したがって、比抵抗（電気抵抗率）が高くなることを抑制できる。
【００４７】
（８）有機溶媒（テルピネオール、及びエタノール）の沸点は、接合工程における加熱温度より低温である。このため、銀ナノフィラーＮｆを焼結する際に有機溶媒を気化（蒸発）させ、接合材１６内に有機溶媒が残留することを抑制できる。したがって、比抵抗が高くなることを抑制できる。
【００４８】
（９）銀ペースト１８の粘度を５０〜１００Ｐａ・ｓに設定した。このため、銀ペースト１８の取り扱いが容易になるとともに、厚銅パターン１２の裏面に電子部品１５を仮固定し易くできる。
【００４９】
（１０）銀ペースト１８は、８０重量％以上且つ９８重量％以下の銀ナノフィラーＮｆを含む。このため、接合工程（有機溶媒の除去及び銀ナノフィラーＮｆの焼結）の際に、接合材１６（銀ペースト１８）の体積が減少することを抑制できる。したがって、容易に製造できる。
【００５０】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 絶縁層１１の内部において、厚銅パターン１２，１３とは別の厚銅パターン（配線層）をさらに配設（埋設）するとともに、この厚銅パターンに電子部品１５を電気的に接合させた構成としてもよい。例えば、図４に示すように、絶縁層１１の内部に厚銅パターン２１を配置するとともに、接合材１６により厚銅パターン２１に電子部品１５を電気的に接合させる。これによれば、さらに部品の集積化を図ることができる。この場合、積層工程（ステップＳ３）において、厚銅パターン１２とエポキシ樹脂１１ａの積層体に対し、厚銅パターン１３に代えて部品内蔵基板１０を積層すればよい。また、ステップＳ３，Ｓ４の工程を繰り返すことで、絶縁層１１の内部において、厚銅パターン（配線層）を２層以上、配置（埋設）した構成としてもよい。さらに、絶縁層１１の内部に単層、又は複数層の厚銅パターン（配線層）を配置した構成とする場合には、厚銅パターン１２，１３を含め、部品内蔵基板１０に含まれる全ての厚銅パターンのうち少なくとも１つの厚銅パターンに対して、電子部品１５が絶縁層１１の内部に配置されるように接合されておればよい。
【００５１】
○ 部品内蔵基板１０は、図１（ａ）に示すように、厚銅パターン１２に対して前述したスズを含む半田２０ａを用いて、電子部品１５とは別の電子部品２０を実装（表面実装）した構成としてもよい。同様に、電子部品２０は、スズを含む半田を用いて、厚銅パターン１３に対して実装してもよく、また両厚銅パターン１２，１３に実装してもよい。
【００５２】
○ 部品内蔵基板１０において、電子部品１５の一方の端子部１５ａを厚銅パターン１２の裏面に接合し、他方の端子部１５ａを厚銅パターン１３の裏面に接合した構成としてもよい。すなわち、絶縁層１１の内部に配置される電子部品１５は、複数の配線層に対して接合された構成としてもよい。
【００５３】
○ エポキシ樹脂１１ａとは別の樹脂材料を用いて絶縁層１１を形成してもよい。
○ 部品内蔵基板１０において、電子部品１５は、全体のうち少なくとも一部が絶縁層１１の内部に配置（埋設）されておればよい。このように構成しても、部品の集積化を図ることができる。
【００５４】
○ 部品内蔵基板１０において、厚銅パターン１３を省略した片面基板としてもよい。この場合、積層工程（ステップＳ３）から厚銅パターン１３を積層する作業を省略すればよい。
【００５５】
○ 部品内蔵基板１０において、厚銅パターン１３の裏面にも電子部品１５を接合するとともに、この電子部品１５を絶縁層１１の内部に配置した構成としてもよい。この場合、積層工程（ステップＳ３）において、裏面に銀ペースト１８で電子部品１５を仮固定した厚銅パターン１３を積層すればよい。
【００５６】
○ 電子部品１５は、絶縁層１１との間に隙間がある状態で埋設されていてもよい。この場合、接合工程（ステップＳ４）において、エポキシ樹脂１１ａの硬化時に空間Ｓが残存するようにすればよい。ただし、接合材１６をより緻密な金属焼結体とする観点から、上記実施形態のように構成することが好ましい。
【００５７】
○ 絶縁層１１には、充填材としてガラス繊維を含んでもよく、さらにガラス繊維シートをエポキシ樹脂で固めた絶縁層１１としてもよい。この場合、積層工程（ステップＳ３）において、ガラス繊維を練りこんだエポキシ樹脂１１ａを積層したり、ガラス繊維シートの両面をエポキシ樹脂１１ａで覆ったシートを積層してもよい。
【００５８】
○ 配設工程（ステップＳ２）において、電子部品１５の端子部１５ａに銀ペースト１８を塗布し、その銀ペースト１８を塗布した電子部品１５を厚銅パターン１２の裏面に仮固定（配設）してもよい。
【００５９】
○ 配設工程（ステップＳ２）において、電子部品１５を厚銅パターン１２に仮固定した状態で、例えば２５０℃で１０分間加熱することにより、銀ナノフィラーＮｆを焼結させてから次の積層工程（ステップＳ３）を行ってもよい。但し、製造工程を簡略化する観点から、上記実施形態のように構成することが好ましい。
【００６０】
○ 積層工程（ステップＳ３）において、軟質シート状に形成した硬化前のエポキシ樹脂（熱硬化性樹脂）１１ａを厚銅パターン１２の裏面に対して積層することにより、エポキシ樹脂を配設してもよい。
【００６１】
○ 積層工程（ステップＳ３）において、硬化前のエポキシ樹脂１１ａを厚銅パターン１３に積層（塗布）した積層体を厚銅パターン１２の裏面に対して積層してもよい。
○ 銀ペースト１８に用いる希釈剤（粘度調整剤）は、エタノールに代えてメタノール、オクタノール、ヘキサン、又はトルエンなどを用いてもよい。すなわち、沸点が室温以上であり、且つ沸点が接合工程における加熱温度より低い有機溶媒であればよい。
【００６２】
○ 銀ペースト１８に用いる増粘剤（バインダ）は、テルピネオールに代えてグリコール酸などを用いてもよい。すなわち、沸点が室温以上であり、且つ沸点が接合工程における加熱温度より低い有機溶媒であればよい。
【００６３】
○ 金属粒子（銀ナノフィラーＮｆ）の表面に形成する有機皮膜（カルボン酸）としては、例えばステアリン酸、オレイン酸、リノール酸など、異なる有機分子により構成してもよい。
【００６４】
○ 金属粒子として、銀ナノフィラーＮｆに代えて、微細な銅の微粒子からなる銅ナノフィラーを用いてもよい。なお、銅の融点は１０８３℃である。また、スズやニッケルの微粒子からなるナノフィラーを用いてもよい。
【００６５】
○ 金属粒子（銀ナノフィラーＮｆ）の粒子径は、適宜変更してもよい。また、異なる粒子径の金属粒子を組み合わせて用いてもよい。
○ 接合工程（ステップＳ４）の温度は、例えば２６０℃など、金属粒子同士が金属接合されて金属焼結体となり、且つエポキシ樹脂１１ａが熱硬化する温度であれば、適宜変更してもよい。
【００６６】
○ 接合工程（ステップＳ４）における加熱時間は、例えば３０分など、金属粒子同士が金属接合されて金属焼結体となり、且つエポキシ樹脂１１ａが熱硬化する時間であれば、適宜変更してもよい。
【００６７】
○ 厚銅パターン１２と、銀ナノフィラーＮｆ同士を焼結（金属接合）した金属焼結体により厚銅パターン１２と電気的に接合された電子部品１５と、を備えた電子機器としての基板としてもよい。すなわち、電子部品１５は、その全体が絶縁層１１の内部に配置されていない構成や、厚銅パターン１２の裏面に代えて厚銅パターン１２の表面に接合された構成としてもよい。この場合には、絶縁層１１上に形成された厚銅パターン１２に対して、銀ペースト１８を介在させた状態で電子部品１５を配置するとともに、加熱によって有機溶媒を除去しつつ銀ナノフィラーＮｆ同士を焼結（金属接合）して金属焼結体とし、電子部品１５と厚銅パターン１２とを電気的に接合させればよい。このように構成した場合には、接合材１６の内部に熱硬化性樹脂が残存する従来の構成と比較して、厚銅パターン１２と電子部品１５の接合部における比抵抗が高くなることを抑制できる。そして、本別例によれば、電子部品１５とは別の電子部品２０を接合する際に、半田２０ａの選択に自由度を与えることができる。
【００６８】
次に、上記実施形態及び別例（変形例）から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）配線層と、金属粒子同士を焼結した金属焼結体により前記配線層と電気的に接合された電子部品と、を備えた電子機器。
【００６９】
（ロ）単層又は複数層の配線層と、絶縁層の内部に配置されるとともに、金属粒子同士を金属接合させた金属焼結体により前記配線層のうち少なくとも１つの配線層と電気的に接合された電子部品と、を備えた電子部品モジュール。
【符号の説明】
【００７０】
１０…部品内蔵基板（電子部品モジュール、電子機器）、１１…絶縁層、１１ａ…エポキシ樹脂（熱硬化性樹脂）、１２…厚銅パターン（配線層）、１５…電子部品（第１の電子部品）、１６…接合材（金属焼成体）、２０…電子部品（第２の電子部品）、２０ａ…半田、Ｓ２…配設工程、Ｓ３…積層工程（絶縁工程）、Ｓ４…接合工程（絶縁工程）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品モジュール、及び電子部品モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、配線パターンを付与した基板上に、半導体素子やコイルなどの電子部品を実装することが行われている。そして、電子部品を高密度実装するための基板の一種として、内部に半導体素子などの電子部品を内蔵した基板（電子部品モジュール）が提供されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１では、ベース配線層に電子部品を配置するとともに、このベース配線層の両面に対して、熱硬化シートを介在させた状態で配線層を配設して加熱することにより、電子部品及びベース配線層を内蔵した部品内蔵基板としている。特許文献１の部品内蔵基板では、基板表面に他の電子部品を実装可能であり、基板における部品の集積化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２００３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、熱硬化性樹脂と半田粒子を混合した接合材を加熱することにより半田粒子を溶融させ、電子部品とベース配線層を電気的に接合している。このため、特許文献１では、電子部品とベース配線層との接合部の内部において熱硬化性樹脂が残存することに伴って、前記接合部における比抵抗（電気抵抗率）が高くなり、発熱しやすくなる虞がある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、部品の集積化を図りつつ、配線層と内蔵する電子部品との接合部における比抵抗が高くなることを抑制できる電子部品モジュール、及び電子部品モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、配線層と、前記配線層と電気的に接合された電子部品と、前記配線層の前記電子部品が接合された側に形成される絶縁層と、を備える電子部品モジュールにおいて、前記電子部品は前記絶縁層の内部に配置され、前記電子部品は、金属粒子同士が焼成された金属焼成体により前記配線層と接合されたことを要旨とする。
【０００８】
これによれば、絶縁層の内部に電子部品が配設されることで部品の集積化を図ることができる。そして、金属粒子同士を焼成した金属焼成体により、配線層と内蔵される電子部品とが電気的に接合される。したがって、電子部品と配線層を接合する接合部の内部に熱硬化性樹脂が残存する従来の構成と比較して、比抵抗が高くなることを抑制できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子部品モジュールにおいて、前記絶縁層は、熱硬化性樹脂からなり、前記電子部品及び前記金属焼成体は、前記熱硬化性樹脂に埋設されたことを要旨とする。
【００１０】
これによれば、絶縁層が熱硬化性樹脂からなるため、電子部品モジュールの全体の強度を向上できる。さらに、電子部品や、電子部品と配線層を電気的に接合する金属焼成体が硬化した熱硬化性樹脂に埋設される。したがって、機械的な衝撃によって電子部品や、金属焼成体（接合部）が破損することを抑制できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の電子部品モジュールにおいて、前記電子部品は第１の電子部品であり、スズを含む半田により第２の電子部品が前記配線層に実装され、前記金属焼成体の融点は、前記半田の融点より高いことを要旨とする。
【００１２】
これによれば、電子部品モジュールに対して第２の電子部品を実装する際に、スズを含む半田の種類を自由に選択することができる。したがって、実装における工程に自由度を与え、表面実装をし易くできる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子部品モジュールにおいて、前記配線層は複数あり、前記配線層は前記絶縁層の両面に配置されたことを要旨とする。これによれば、絶縁層の両面に配線層を配置することで、さらに部品の集積化を図ることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、電子部品モジュールの製造方法において、有機溶媒に金属粒子を混合した混合体を介在させて電子部品を配線層に配設する配設工程と、加熱により前記混合体に含まれる有機溶媒を除去するとともに前記金属粒子同士を焼成して金属焼成体とし、前記電子部品と前記配線層を電気的に接合させる接合工程と、前記電子部品の周囲に絶縁層を形成する絶縁工程と、を含むことを要旨とする。
【００１５】
これによれば、電子部品の周囲に絶縁層が形成されることに伴って絶縁層の内部に電子部品が配設されることにより、部品の集積化を図ることができる。そして、加熱により混合体に含まれる有機溶媒を除去するとともに、金属粒子同士を焼成して金属焼成体とし、電子部品と配線層を電気的に接合できる。このため、電子部品と配線層を接合する接合部の内部に熱硬化性樹脂が残存する従来の構成と比較して、比抵抗が高くなることを抑制できる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の電子部品モジュールの製造方法において、前記絶縁工程では、前記配線層の前記電子部品が配設される側に硬化前の熱硬化性樹脂を配設し、加熱により前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて前記絶縁層を形成するようになっており、前記接合工程における加熱と、前記絶縁工程における加熱とは、同時に行われることを要旨とする。
【００１７】
これによれば、金属粒子同士を焼成して金属焼成体とするのと同時に、熱硬化性樹脂による絶縁層を形成できる。したがって、より簡便に電子部品モジュールを製造できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、部品の集積化を図りつつ、配線層と内蔵する電子部品との接合部における比抵抗が高くなることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は、部品内蔵基板の模式的な断面図、（ｂ）は、接合材の表面の走査型電子顕微鏡写真。
【図２】部品内蔵基板の製造方法を示すフローチャート。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、部品内蔵基板の製造方法を示す模式図。
【図４】別の実施形態における部品内蔵基板の模式的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した実施形態について、図１〜図３にしたがって説明する。
図１（ａ）に示すように、本実施形態の電子部品モジュール及び電子機器としての部品内蔵基板１０は、絶縁性を有する絶縁材料からなる絶縁層１１を備えている。本実施形態において、絶縁層１１は、熱硬化性樹脂の一種であるエポキシ樹脂を熱硬化させて形成されているとともに、その全体が無垢の平板状をなしている。なお、熱硬化後のエポキシ樹脂の熱分解温度は、３００℃以上とされている。
【００２１】
絶縁層１１の両面には、厚さが０．１〜０．５ｍｍの厚銅箔を打ち抜き加工して形成した配線層（金属板）としての厚銅パターン１２，１３がそれぞれ形成（接合）されている。したがって、部品内蔵基板１０は、厚銅パターン１２，１３が絶縁層１１の両面に形成（配置）された両面基板とされている。換言すれば、部品内蔵基板１０は、複数の配線層（厚銅パターン１２，１３）が絶縁層１１を介して積層されていると把握することもできる。
【００２２】
本実施形態において「積層」とは、部品内蔵基板１０の厚さ方向（矢印ｘに示す）に層状をなす厚銅パターン１２，１３や、絶縁層１１を積み重ねるように配置することを意味し、部品内蔵基板１０の平面視において必ずしも全体が重複する場合のみならず、平面視で一部又は全部が重複していない状態をも含むものとする。また、以下の説明では、便宜上、各厚銅パターン１２，１３において、絶縁層１１側の面を「裏面」と示し、その反対側の面を「表面」と示す。
【００２３】
厚銅パターン１２の裏面には、第１の電子部品としての電子部品１５の端子部１５ａが接合材１６によって電気的に接合されている。すなわち、電子部品１５は、厚銅パターン１２の裏面と接合材１６によって電気的に接合されている。電子部品１５には、例えば、半導体素子、コンデンサ、コイル、及び抵抗などが採用される。厚銅パターン１２の裏面に接合された電子部品１５は、絶縁層１１の内部に配置されており、接合材１６を含めその全体が絶縁層１１の内部に埋設されている。換言すれば、絶縁層１１は、厚銅パターン１２において電子部品１５が接合された側に形成されているといえる。
【００２４】
また、本実施形態の接合材１６は、金属粒子同士が焼成された金属焼成体とされている。より具体的に言えば、本実施形態の接合材１６は、金属粒子同士を焼結により金属接合（金属結合）させた金属焼結体からなる。図１（ｂ）の走査型電子顕微鏡写真（加速電圧＝１０．０ｋＶ／倍率＝５万倍）に示すように、接合材１６は、粒子径（図１（ｂ）における横方向の長さ）が１０〜１０００ｎｍである微細な銀の微粒子からなる金属粒子としての銀ナノフィラーＮｆを焼結させた焼結体とされている。このため、接合材１６の表面には、空孔ｋが形成されている。なお、本実施の形態において空孔ｋの径は０．５μｍ以下且つ０μｍより大きい。
【００２５】
また、接合材１６は、その比抵抗が１０〜３０μΩ・ｃｍであり、密度が５．３〜１０．５ｇ／ｃｍ３とされている。また、接合材１６は、その断面を走査型電子顕微鏡写真で観察した場合、断面積の全体に占める銀ナノフィラーＮｆの断面積の割合が５０％以上であり、好ましくは８０％以上とされている。
【００２６】
次に、部品内蔵基板１０の製造方法について図２及び図３にしたがって説明する。
最初に、図２に示すように、有機溶媒（本実施形態では、テルピネオール及びエタノール）と銀ナノフィラーＮｆを混合した混合体としての銀ペースト１８（図３に示す）を得るペースト調製工程を行う（ステップＳ１）。ペースト調製工程では、増粘剤（バインダ）となるテルピネオールと、銀ナノフィラーＮｆを混合するとともに、さらに希釈剤（粘度調整剤）となるエタノールを加えつつ均一となるまで混合し、最終的に粘度を５０〜１００Ｐａ・ｓに、より好ましくは８０〜１００Ｐａ・ｓに調整する。
【００２７】
本実施形態において、銀ペースト１８は、８０〜９８重量％、より好ましくは９０〜９５重量％の銀ナノフィラーＮｆを含む。テルピネオールの沸点は、２１７〜２２０℃であるとともに、エタノールの沸点は、７８．３℃であり、何れも室温（１〜３０℃）よりも高い。
【００２８】
また、本実施形態の銀ナノフィラーＮｆは、表面に酸化膜が形成されていないとともに、その表面の全体に有機分子（有機化合物）としてのカルボン酸（Ｒ−ＣＯＯＨ、但しＲ＝ＣｎＨ２ｎ＋１，１≦ｎ≦１２）からなる有機皮膜が形成され、被覆されている。このため、銀ナノフィラーＮｆの表面は、有機皮膜により酸化が抑制されている。
【００２９】
次に、銀ペースト１８を介在させて電子部品１５を厚銅パターン１２の裏面に配設する配設工程を行う（ステップＳ２）。配設工程では、図３（ａ）に示すように、厚銅パターン１２の裏面において、電子部品１５を接合させる部分に銀ペースト１８を塗布するとともに、塗布した銀ペースト１８に対して端子部１５ａを整合させて電子部品１５を仮固定（配設）する。前述のように、銀ペースト１８は、その粘度を５０〜１００Ｐａ・ｓに調製されているため、厚銅パターン１２の裏面に仮固定された電子部品１５は、容易に移動しない。
【００３０】
次に、図２に示すように、厚銅パターン１２のうち電子部品１５の配設面（裏面）側に硬化前のエポキシ樹脂１１ａを積層（配設）するとともに、厚銅パターン１３を積層する積層工程を行う（ステップＳ３）。積層工程では、図３（ｂ）に示すように、厚銅パターン１２の裏面（電子部品１５の配設面）のうち、電子部品１５の配設領域を除いた領域に対して、硬化前（熱硬化前）のエポキシ樹脂１１ａを塗布により積層する。
【００３１】
続けて、厚銅パターン１２とエポキシ樹脂１１ａの積層体に対し、さらにエポキシ樹脂１１ａ側に厚銅パターン１３を積層する。この際、厚銅パターン１２の裏面に仮固定された電子部品１５は、硬化前のエポキシ樹脂１１ａと厚銅パターン１３とに囲まれる空間Ｓ内に配置される。このため、銀ペースト１８を焼結して接合材１６とする以前に、エポキシ樹脂１１ａ及び厚銅パターン１３が電子部品１５に接触することで、電子部品１５が当初の仮固定（配設）位置から移動してしまうことが抑制される。
【００３２】
次に、図２に示すように、加熱（加熱処理）により銀ペースト１８に含まれる有機溶媒（テルピネオール及びエタノール）を除去するとともに銀ナノフィラーＮｆ同士を焼結（焼成）して金属焼結体（金属焼成体）とし、電子部品１５と厚銅パターン１２を電気的に接合させる接合工程を行う（ステップＳ４）。本実施形態の接合工程では、加熱（加熱処理）により硬化前のエポキシ樹脂１１ａを熱硬化させて絶縁層１１を形成する工程を兼ねている。
【００３３】
図３（ｂ）に示すように、大気雰囲気（常圧）下で、厚銅パターン１２，１３及び硬化前のエポキシ樹脂１１ａの積層体に対し、厚銅パターン１２，１３の少なくとも一方側から冶具を用いて３〜８ＭＰａで加圧しつつ、毎分３〜５℃で昇温、２５０℃で１０分間、加熱する。ここで、２５０℃は、銀の融点である９６０℃より低く、且つ銀ペースト１８に含まれる有機溶媒（テルピネオール、及びエタノール）の沸点より高い温度である。
【００３４】
接合工程では、２５０℃の加熱により、銀ペースト１８に含まれるテルピネオール、及びエタノールが蒸発（気化）されるとともに、銀ナノフィラーＮｆの表面から有機皮膜を構成するカルボン酸が離脱して蒸発（気化）する。そして、酸化皮膜が除去された銀ナノフィラーＮｆは、相互に金属接合され、図１（ｂ）に示すような金属焼結体が形成され、接合材１６となる。
【００３５】
また、接合工程では、図３（ｂ）の矢印Ｙに示すように、硬化前のエポキシ樹脂１１ａが加熱による温度上昇に伴って熱硬化しつつ、冶具による加圧によって空間Ｓを埋めるように移動する。そして、図３（ｃ）に示すように、硬化前のエポキシ樹脂１１ａによって空間Ｓが隙間無く埋められることにより、電子部品１５及び接合材１６（銀ペースト１８）とエポキシ樹脂１１ａとが密着される。
【００３６】
なお、接合工程において、気化に伴って銀ペースト１８から放出される有機溶媒や有機皮膜は、エポキシ樹脂１１ａの移動とともに厚銅パターン１２の切れ目などから外部に放出される。また、接合工程では、加熱されたエポキシ樹脂１１ａによって焼結中の銀ペースト１８が加圧されることで、気化した有機溶媒や有機皮膜が銀ペースト１８から押し出され、より空孔ｋの少ない緻密な金属焼結体が形成される。一般に金属焼結体では、空孔ｋを完全になくすことが困難であるものの、本実施形態では、エポキシ樹脂１１ａによる加圧により空孔ｋの形成を極力、抑制している。
【００３７】
その後、エポキシ樹脂１１ａの熱硬化が完了し、電子部品１５が埋設された状態（内部に配設された状態）で絶縁層１１が形成されるとともに、厚銅パターン１２，１３が絶縁層１１に接合される。すなわち、電子部品１５の周囲に絶縁層１１が形成される。このように、本実施形態では、積層工程、及び接合工程により絶縁工程が構成されているとともに、絶縁層１１を形成するための加熱は、接合工程において銀ナノフィラーＮｆを焼結するための加熱と同時に行われる。
【００３８】
次に、上記のように構成した部品内蔵基板１０に対し、電子部品１５とは別の電子部品２０を、半田２０ａを用いて表面実装する際の作用を中心に図１（ａ）を参照して説明する。
【００３９】
本実施形態において、電子部品１５と厚銅パターン１２を接合する接合材１６（金属焼結体）は、銀そのものの融点である９６０℃より低温において溶融することがなく、安定である。このため、図１（ａ）に示すように、本実施形態の部品内蔵基板１０に対して、部品内蔵基板１０の全体を加熱するリフロー方式により、電子部品２０を表面実装する場合には、金属焼結体（銀）の融点、及びエポキシ樹脂の熱分解温度より低い温度の融点をもつ各種の半田を半田２０ａとして自由に選択し、利用することができる。
【００４０】
一般に、例えば、スズ（錫）−鉛からなる半田の融点は、１８３℃であり、スズ−銀−銅からなる半田の融点は、２１８℃であり、スズ−ビスマス−銀からなる半田の融点は、１３８℃であり、スズ−亜鉛−アルミニウムからなる半田の融点は、１９９℃である。すなわち、本実施形態の接合材１６を構成する金属焼結体の融点は、スズを含む半田の融点より高い。したがって、本実施形態の部品内蔵基板１０では、これらスズを含む半田の何れを半田２０ａとして用いても、電子部品２０を部品内蔵基板１０に対して表面実装することが可能である。本実施形態では、電子部品２０が第２の電子部品となる。
【００４１】
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）絶縁層１１の内部に電子部品１５が配設されることにより、部品の集積化を図ることができる。そして、銀ナノフィラーＮｆ同士が焼結（金属接合）された金属焼結体からなる接合材１６により、厚銅パターン１２と内蔵される電子部品１５とが電気的に接合される。したがって、電子部品１５と厚銅パターン１２を接合する接合部の内部に熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂など）が残存する従来の構成と比較して、比抵抗（電気抵抗率）が高くなることを抑制できる。
【００４２】
（２）絶縁層１１は、熱硬化させたエポキシ樹脂１１ａからなるため、部品内蔵基板１０の全体の強度を高めることができる。さらに、電子部品１５、及び接合材１６は、硬化したエポキシ樹脂１１ａ（絶縁層１１）に埋設される。したがって、機械的な衝撃によって電子部品１５や、接合材１６が破損することを抑制できる。
【００４３】
（３）一般に、電子部品１５の接合に何れかの半田を用いた場合には、その後に電子部品２０を実装（接合）する際、既に使用済みの半田２０ａよりも融点が低い半田を使用する必要がある。このため、半田２０ａの選択に制約が生じ、表面実装がし難くなる虞がある。これに対して、本実施形態の部品内蔵基板１０では、接合材１６（金属焼結体）の融点がスズを含む半田の融点より高いため、部品内蔵基板１０に電子部品１５とは別の電子部品２０を実装する際に、スズを含む半田の種類を自由に選択できる。したがって、表面実装における工程に自由度を与え、表面実装をし易くできる。
【００４４】
（４）部品内蔵基板１０は、絶縁層１１の両面に厚銅パターン１２，１３を配置した構成とした。したがって、さらに部品の集積化を図ることができる。
（５）本実施形態では、ステップＳ２〜Ｓ４の工程を含む製造方法により部品内蔵基板１０が製造される。したがって、電子部品１５の周囲に絶縁層１１が形成されることに伴って絶縁層１１の内部に電子部品１５が配設されることにより、部品の集積化を図ることができる。そして、加熱により銀ペースト１８に含まれる有機溶媒を除去するとともに、銀ナノフィラーＮｆ同士を焼結して金属焼結体とし、厚銅パターン１２と電子部品１５とを電気的に接合できる。したがって、電子部品１５と厚銅パターン１２を接合する接合部の内部に熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂など）が残存する従来の構成と比較して、比抵抗（電気抵抗率）が高くなることを抑制できる。
【００４５】
（６）絶縁層１１を形成するための加熱は、接合工程において銀ナノフィラーＮｆを焼結するための加熱と同時に行われる。したがって、銀ナノフィラーＮｆ同士を焼結して金属焼結体とするのと同時に、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂１１ａ）による絶縁層１１を形成できる。したがって、より簡便に部品内蔵基板１０を製造できる。
【００４６】
（７）接合工程（ステップＳ４）では、加熱されたエポキシ樹脂１１ａによって焼結中の銀ペースト１８を加圧することで、銀ペースト１８内で気化した有機溶媒や有機皮膜を押し出すことができる。このため、空孔ｋが少ないより緻密な金属焼結体を形成できるとともに、接合材１６の内部に有機溶媒や有機皮膜の残渣が残留することを効果的に抑制できる。したがって、比抵抗（電気抵抗率）が高くなることを抑制できる。
【００４７】
（８）有機溶媒（テルピネオール、及びエタノール）の沸点は、接合工程における加熱温度より低温である。このため、銀ナノフィラーＮｆを焼結する際に有機溶媒を気化（蒸発）させ、接合材１６内に有機溶媒が残留することを抑制できる。したがって、比抵抗が高くなることを抑制できる。
【００４８】
（９）銀ペースト１８の粘度を５０〜１００Ｐａ・ｓに設定した。このため、銀ペースト１８の取り扱いが容易になるとともに、厚銅パターン１２の裏面に電子部品１５を仮固定し易くできる。
【００４９】
（１０）銀ペースト１８は、８０重量％以上且つ９８重量％以下の銀ナノフィラーＮｆを含む。このため、接合工程（有機溶媒の除去及び銀ナノフィラーＮｆの焼結）の際に、接合材１６（銀ペースト１８）の体積が減少することを抑制できる。したがって、容易に製造できる。
【００５０】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 絶縁層１１の内部において、厚銅パターン１２，１３とは別の厚銅パターン（配線層）をさらに配設（埋設）するとともに、この厚銅パターンに電子部品１５を電気的に接合させた構成としてもよい。例えば、図４に示すように、絶縁層１１の内部に厚銅パターン２１を配置するとともに、接合材１６により厚銅パターン２１に電子部品１５を電気的に接合させる。これによれば、さらに部品の集積化を図ることができる。この場合、積層工程（ステップＳ３）において、厚銅パターン１２とエポキシ樹脂１１ａの積層体に対し、厚銅パターン１３に代えて部品内蔵基板１０を積層すればよい。また、ステップＳ３，Ｓ４の工程を繰り返すことで、絶縁層１１の内部において、厚銅パターン（配線層）を２層以上、配置（埋設）した構成としてもよい。さらに、絶縁層１１の内部に単層、又は複数層の厚銅パターン（配線層）を配置した構成とする場合には、厚銅パターン１２，１３を含め、部品内蔵基板１０に含まれる全ての厚銅パターンのうち少なくとも１つの厚銅パターンに対して、電子部品１５が絶縁層１１の内部に配置されるように接合されておればよい。
【００５１】
○ 部品内蔵基板１０は、図１（ａ）に示すように、厚銅パターン１２に対して前述したスズを含む半田２０ａを用いて、電子部品１５とは別の電子部品２０を実装（表面実装）した構成としてもよい。同様に、電子部品２０は、スズを含む半田を用いて、厚銅パターン１３に対して実装してもよく、また両厚銅パターン１２，１３に実装してもよい。
【００５２】
○ 部品内蔵基板１０において、電子部品１５の一方の端子部１５ａを厚銅パターン１２の裏面に接合し、他方の端子部１５ａを厚銅パターン１３の裏面に接合した構成としてもよい。すなわち、絶縁層１１の内部に配置される電子部品１５は、複数の配線層に対して接合された構成としてもよい。
【００５３】
○ エポキシ樹脂１１ａとは別の樹脂材料を用いて絶縁層１１を形成してもよい。
○ 部品内蔵基板１０において、電子部品１５は、全体のうち少なくとも一部が絶縁層１１の内部に配置（埋設）されておればよい。このように構成しても、部品の集積化を図ることができる。
【００５４】
○ 部品内蔵基板１０において、厚銅パターン１３を省略した片面基板としてもよい。この場合、積層工程（ステップＳ３）から厚銅パターン１３を積層する作業を省略すればよい。
【００５５】
○ 部品内蔵基板１０において、厚銅パターン１３の裏面にも電子部品１５を接合するとともに、この電子部品１５を絶縁層１１の内部に配置した構成としてもよい。この場合、積層工程（ステップＳ３）において、裏面に銀ペースト１８で電子部品１５を仮固定した厚銅パターン１３を積層すればよい。
【００５６】
○ 電子部品１５は、絶縁層１１との間に隙間がある状態で埋設されていてもよい。この場合、接合工程（ステップＳ４）において、エポキシ樹脂１１ａの硬化時に空間Ｓが残存するようにすればよい。ただし、接合材１６をより緻密な金属焼結体とする観点から、上記実施形態のように構成することが好ましい。
【００５７】
○ 絶縁層１１には、充填材としてガラス繊維を含んでもよく、さらにガラス繊維シートをエポキシ樹脂で固めた絶縁層１１としてもよい。この場合、積層工程（ステップＳ３）において、ガラス繊維を練りこんだエポキシ樹脂１１ａを積層したり、ガラス繊維シートの両面をエポキシ樹脂１１ａで覆ったシートを積層してもよい。
【００５８】
○ 配設工程（ステップＳ２）において、電子部品１５の端子部１５ａに銀ペースト１８を塗布し、その銀ペースト１８を塗布した電子部品１５を厚銅パターン１２の裏面に仮固定（配設）してもよい。
【００５９】
○ 配設工程（ステップＳ２）において、電子部品１５を厚銅パターン１２に仮固定した状態で、例えば２５０℃で１０分間加熱することにより、銀ナノフィラーＮｆを焼結させてから次の積層工程（ステップＳ３）を行ってもよい。但し、製造工程を簡略化する観点から、上記実施形態のように構成することが好ましい。
【００６０】
○ 積層工程（ステップＳ３）において、軟質シート状に形成した硬化前のエポキシ樹脂（熱硬化性樹脂）１１ａを厚銅パターン１２の裏面に対して積層することにより、エポキシ樹脂を配設してもよい。
【００６１】
○ 積層工程（ステップＳ３）において、硬化前のエポキシ樹脂１１ａを厚銅パターン１３に積層（塗布）した積層体を厚銅パターン１２の裏面に対して積層してもよい。
○ 銀ペースト１８に用いる希釈剤（粘度調整剤）は、エタノールに代えてメタノール、オクタノール、ヘキサン、又はトルエンなどを用いてもよい。すなわち、沸点が室温以上であり、且つ沸点が接合工程における加熱温度より低い有機溶媒であればよい。
【００６２】
○ 銀ペースト１８に用いる増粘剤（バインダ）は、テルピネオールに代えてグリコール酸などを用いてもよい。すなわち、沸点が室温以上であり、且つ沸点が接合工程における加熱温度より低い有機溶媒であればよい。
【００６３】
○ 金属粒子（銀ナノフィラーＮｆ）の表面に形成する有機皮膜（カルボン酸）としては、例えばステアリン酸、オレイン酸、リノール酸など、異なる有機分子により構成してもよい。
【００６４】
○ 金属粒子として、銀ナノフィラーＮｆに代えて、微細な銅の微粒子からなる銅ナノフィラーを用いてもよい。なお、銅の融点は１０８３℃である。また、スズやニッケルの微粒子からなるナノフィラーを用いてもよい。
【００６５】
○ 金属粒子（銀ナノフィラーＮｆ）の粒子径は、適宜変更してもよい。また、異なる粒子径の金属粒子を組み合わせて用いてもよい。
○ 接合工程（ステップＳ４）の温度は、例えば２６０℃など、金属粒子同士が金属接合されて金属焼結体となり、且つエポキシ樹脂１１ａが熱硬化する温度であれば、適宜変更してもよい。
【００６６】
○ 接合工程（ステップＳ４）における加熱時間は、例えば３０分など、金属粒子同士が金属接合されて金属焼結体となり、且つエポキシ樹脂１１ａが熱硬化する時間であれば、適宜変更してもよい。
【００６７】
○ 厚銅パターン１２と、銀ナノフィラーＮｆ同士を焼結（金属接合）した金属焼結体により厚銅パターン１２と電気的に接合された電子部品１５と、を備えた電子機器としての基板としてもよい。すなわち、電子部品１５は、その全体が絶縁層１１の内部に配置されていない構成や、厚銅パターン１２の裏面に代えて厚銅パターン１２の表面に接合された構成としてもよい。この場合には、絶縁層１１上に形成された厚銅パターン１２に対して、銀ペースト１８を介在させた状態で電子部品１５を配置するとともに、加熱によって有機溶媒を除去しつつ銀ナノフィラーＮｆ同士を焼結（金属接合）して金属焼結体とし、電子部品１５と厚銅パターン１２とを電気的に接合させればよい。このように構成した場合には、接合材１６の内部に熱硬化性樹脂が残存する従来の構成と比較して、厚銅パターン１２と電子部品１５の接合部における比抵抗が高くなることを抑制できる。そして、本別例によれば、電子部品１５とは別の電子部品２０を接合する際に、半田２０ａの選択に自由度を与えることができる。
【００６８】
次に、上記実施形態及び別例（変形例）から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）配線層と、金属粒子同士を焼結した金属焼結体により前記配線層と電気的に接合された電子部品と、を備えた電子機器。
【００６９】
（ロ）単層又は複数層の配線層と、絶縁層の内部に配置されるとともに、金属粒子同士を金属接合させた金属焼結体により前記配線層のうち少なくとも１つの配線層と電気的に接合された電子部品と、を備えた電子部品モジュール。
【符号の説明】
【００７０】
１０…部品内蔵基板（電子部品モジュール、電子機器）、１１…絶縁層、１１ａ…エポキシ樹脂（熱硬化性樹脂）、１２…厚銅パターン（配線層）、１５…電子部品（第１の電子部品）、１６…接合材（金属焼成体）、２０…電子部品（第２の電子部品）、２０ａ…半田、Ｓ２…配設工程、Ｓ３…積層工程（絶縁工程）、Ｓ４…接合工程（絶縁工程）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線層と、
前記配線層と電気的に接合された電子部品と、
前記配線層の前記電子部品が接合された側に形成される絶縁層と、
を備える電子部品モジュールにおいて、
前記電子部品は前記絶縁層の内部に配置され、
前記電子部品は、金属粒子同士が焼成された金属焼成体により前記配線層と接合されたことを特徴とする電子部品モジュール。
【請求項２】
前記絶縁層は、熱硬化性樹脂からなり、
前記電子部品及び前記金属焼成体は、前記熱硬化性樹脂に埋設されたことを特徴とする請求項１に記載の電子部品モジュール。
【請求項３】
前記電子部品は第１の電子部品であり、スズを含む半田により第２の電子部品が前記配線層に実装され、
前記金属焼成体の融点は、前記半田の融点より高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品モジュール。
【請求項４】
前記配線層は複数あり、前記配線層は前記絶縁層の両面に配置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子部品モジュール。
【請求項５】
有機溶媒に金属粒子を混合した混合体を介在させて電子部品を配線層に配設する配設工程と、
加熱により前記混合体に含まれる有機溶媒を除去するとともに前記金属粒子同士を焼成して金属焼成体とし、前記電子部品と前記配線層を電気的に接合させる接合工程と、
前記電子部品の周囲に絶縁層を形成する絶縁工程と、を含むことを特徴とする電子部品モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記絶縁工程では、前記配線層の前記電子部品が配設される側に硬化前の熱硬化性樹脂を配設し、加熱により前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて前記絶縁層を形成するようになっており、
前記接合工程における加熱と、前記絶縁工程における加熱とは、同時に行われることを特徴とする請求項５に記載の電子部品モジュールの製造方法。
【請求項１】
配線層と、
前記配線層と電気的に接合された電子部品と、
前記配線層の前記電子部品が接合された側に形成される絶縁層と、
を備える電子部品モジュールにおいて、
前記電子部品は前記絶縁層の内部に配置され、
前記電子部品は、金属粒子同士が焼成された金属焼成体により前記配線層と接合されたことを特徴とする電子部品モジュール。
【請求項２】
前記絶縁層は、熱硬化性樹脂からなり、
前記電子部品及び前記金属焼成体は、前記熱硬化性樹脂に埋設されたことを特徴とする請求項１に記載の電子部品モジュール。
【請求項３】
前記電子部品は第１の電子部品であり、スズを含む半田により第２の電子部品が前記配線層に実装され、
前記金属焼成体の融点は、前記半田の融点より高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品モジュール。
【請求項４】
前記配線層は複数あり、前記配線層は前記絶縁層の両面に配置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子部品モジュール。
【請求項５】
有機溶媒に金属粒子を混合した混合体を介在させて電子部品を配線層に配設する配設工程と、
加熱により前記混合体に含まれる有機溶媒を除去するとともに前記金属粒子同士を焼成して金属焼成体とし、前記電子部品と前記配線層を電気的に接合させる接合工程と、
前記電子部品の周囲に絶縁層を形成する絶縁工程と、を含むことを特徴とする電子部品モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記絶縁工程では、前記配線層の前記電子部品が配設される側に硬化前の熱硬化性樹脂を配設し、加熱により前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて前記絶縁層を形成するようになっており、
前記接合工程における加熱と、前記絶縁工程における加熱とは、同時に行われることを特徴とする請求項５に記載の電子部品モジュールの製造方法。
【図２】
【図３】
【図４】
【図１】
【図３】
【図４】
【図１】
【公開番号】特開２０１２−２１６６１２（Ｐ２０１２−２１６６１２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７９８３５（Ｐ２０１１−７９８３５）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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