ＩＣ内蔵基板及びその製造方法
【課題】樹脂基板の強度不足を解消すると共に、モジュール製品としての機能及び特性を高めることが可能なＩＣ内蔵基板を提供することにある。
【解決手段】ＩＣ内蔵基板１００は、樹脂多層基板１１と、樹脂多層基板１１内に埋め込まれたＩＣチップ１２と、ＩＣチップ１２と共に樹脂多層基板１１内に埋め込まれた金属フレーム１３とを備えている。樹脂多層基板１１の内層にはリング状の金属フレーム１３が埋め込まれており、リング状の金属フレーム１３はＩＣチップ１２を周回するように設けられているので、金属フレーム１３を放熱板として機能させることができる。さらに、金属フレーム１３はＩＣチップ１２と同じ層に設けられているので、ＩＣチップ１２と同等な厚みを確保することができ、補強材として十分な強度を確保することができる。
【解決手段】ＩＣ内蔵基板１００は、樹脂多層基板１１と、樹脂多層基板１１内に埋め込まれたＩＣチップ１２と、ＩＣチップ１２と共に樹脂多層基板１１内に埋め込まれた金属フレーム１３とを備えている。樹脂多層基板１１の内層にはリング状の金属フレーム１３が埋め込まれており、リング状の金属フレーム１３はＩＣチップ１２を周回するように設けられているので、金属フレーム１３を放熱板として機能させることができる。さらに、金属フレーム１３はＩＣチップ１２と同じ層に設けられているので、ＩＣチップ１２と同等な厚みを確保することができ、補強材として十分な強度を確保することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ内蔵基板及びその製造方法に関し、特に、樹脂製の多層基板を用いたＩＣ内蔵基板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣチップが埋め込まれたモジュール基板であるＩＣ内蔵基板が知られている。従来のＩＣ内蔵基板４００は、図２１に示すように、樹脂製の多層基板１１の内層にＩＣのベアチップが埋め込まれた構造を有している。ＩＣチップ１２の各端子は内層の配線パターン１４やビアホール導体１５に接続されている。また多層基板１１の表層には受動素子のチップ部品１６が実装されている。
【０００３】
ＩＣ内蔵基板に埋め込まれるＩＣとしては、ＣＰＵ、ＤＳＰ、各種コントローラＩＣ等、種々のＩＣが考えられるが、パワーアンプＩＣ等の発熱性の高いＩＣを埋め込む場合には、その放熱が問題となる。放熱性を高める従来の方法としては、例えば、基板内にヒートパイプを埋め込む方法や基板の表裏面に放熱塗膜を形成する方法が知られている（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２０００−１３８４８５号公報
【特許文献２】特開２００４−２１６３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来のＩＣ内蔵基板において、低背化のために樹脂基板の厚みを薄くした場合には、セラミック等の他の基板材料に比べて強度が弱くなりすぎてしまい、実用に供する基板性能が得られないという問題があった。特に、一枚の基板から多数の電子部品を取得する集合基板では、集合基板の厚みに比べて平面方向の面積が大きく、このため基板強度が不足すると製造上の取り扱いが難しくなる等の問題があった。
【０００５】
このため、通常の樹脂基板には、ガラス繊維などの繊維をプラスチックの中に入れて強度を向上させたガラスエポキシ基板が用いられているが、ヤング率が１５〜３０ＧＰａと低い為、高機能で比較的大型のＩＣ埋蔵モジュール基板を低背化させる場合に用いる構造材としては強度上問題となることがある。特に最近ではＩＣの低背化にともないＩＣ内蔵基板の厚さを１mm以下に低背化することが求められており、基板強度の向上が切望されている。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、樹脂基板の強度不足を解消することが可能なＩＣ内蔵基板及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の目的は、樹脂基板の強度不足を解消すると共に、モジュール製品としての機能及び特性を高めることが可能なＩＣ内蔵基板及びそ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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明によるＩＣ内蔵基板は、配線導体パターンが形成された樹脂多層基板と、樹脂多層基板の内層に埋め込まれたＩＣチップと、ＩＣチップを取り囲むように樹脂多層基板内に埋め込まれた金属フレームとを備え、ＩＣチップと金属フレームは樹脂多層基板内の同じ層に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、ＩＣチップを埋め込むことによる樹脂基板の強度不足を補うことができ、ＩＣ内蔵基板の機械的強度を確保することができる。
【００１０】
本発明において、金属フレームは、樹脂多層基板中の配線導体パターンとは異なる材料からなることが好ましい。特に、金属フレームは配線導体パターンよりも高いヤング率を有することが好ましい。通常、ＩＣを内蔵する高周波モジュールでは基板の配線として銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）のような低抵抗材料が用いられる。しかしながら、Ｃｕは１１０〜１３０ＧＰａ、Ａｇは８０〜９０ＧＰａのヤング率を有し、金属としては比較的柔らかい材料である為、配線導体パターンよりも高いヤング率を有する鉄、各種ステンレス（ＳＵＳ６３１，４１０，４３０，３０３等）、ニッケル等のようにヤング率が２００ＧＰａ前後の比較的硬い材料を用いることが好ましい。更に、補強材として使用する各種ステンレス（ＳＵＳ６３１，４１０，４３０，３０３等）、ニッケル等の金属表面は、金、銀、銅のような低抵抗且つ熱伝導率の高い材料でめっき等により被覆されることが好ましい。
【００１１】
本発明において、金属フレームの厚みは、配線導体パターンの厚みよりも大きいことが好ましい。これによれば、金属フレームの強度を十分に高めることができ、補強材としての性能を十分に発揮することができる。
【００１２】
本発明において、金属フレームは、ＩＣチップを取り囲むように形成されたメインフレームと、メインフレームからＩＣチップに向けて延設されたリード部とを有し、リード部の先端部がＩＣチップに近接していることが好ましい。この場合、リード部は、ＩＣチップの各辺に対応して設けられていることが好ましい。これによれば、金属フレームをＩＣチップの放熱板として機能させることができ、ＩＣチップが発する熱を拡散させることができる。
【００１３】
本発明において、金属フレームは、ＩＣチップの信号出力端子に接続（Ｃ結合による入出力も含む）されており、アンテナとして機能することが好ましい。ＩＣチップにて生成される高周波信号を電磁波として放射するアンテナを兼ねることが好ましい。これによれば、ＩＣ内蔵基板をモジュールとして組み込んだ最終製品においてアンテナを別途設ける必要がなく、製品の小型化が可能となる。
【００１４】
本発明において、金属フレームは、配線パターンのうちのグランドラインに接続されており、シールド材として機能することが好ましい。これによれば、ＩＣチップの周囲がシールド材としての金属フレームで囲まれているので、外来ノイズや放射ノイズを遮断することができる。
【００１５】
本発明によるＩＣ内蔵基板の製造方法は、第１の樹脂基板上にＩＣチップ及びＩＣチップを取り囲む金属フレームを実装する工程と、第１の樹脂基板上に第２の樹脂基板を張り合わせて多層基板を形成すると共に、ＩＣチップ及び金属フレームを多層基板内に埋め込む工程とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、コア基板上にＩＣチップ及び金属フレームを搭載した後、ビルドアップ層となる樹脂層を張り合わせてＩＣチップと金属フレームとを同時に埋め込むので、特に工程を増やすことなく、ＩＣチップと同等の厚みを有する金属フレーム１３を埋め込むことができる。
【発明の効果】
【００１７】
このように、本発明によれば、樹脂基板の強度不足を解消することが可能なＩＣ内蔵基板及びその製造方法を提供することができる。さらに、本発明によれば、樹脂基板の強度不足を解消すると共に、モジュール部品としての機能及び特性を高めることが可能なＩＣ内蔵基板及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態によるＩＣ内蔵基板の構造を示す略側面断面図である。また、図２は図１のＡ−Ａ線に沿ったＩＣ内蔵基板の略平面断面図である。
【００２０】
図１及び図２に示すように、ＩＣ内蔵基板１００は、樹脂多層基板１１と、樹脂多層基板１１内に埋め込まれたＩＣチップ１２と、ＩＣチップ１２と共に樹脂多層基板１１内に埋め込まれた金属フレーム１３とを備えている。
【００２１】
樹脂多層基板１１は絶縁層に樹脂材料を用いた多層基板である。樹脂多層基板１１の表層及び内層には配線導体パターン１４が形成されており、また上下の導体層間を接続するビアホール導体１５が設けられている。また、樹脂多層基板１１の上面１１ａにはチップ抵抗、チップキャパシタ、チップインダクタ等のチップ部品１６が実装されている。また、樹脂多層基板１１の底面１１ｂには配線導体パターンの一種であるパッド１７ａ〜１７ｃが形成されている。
【００２２】
樹脂多層基板１１は主にガラス繊維で補強されたＦＲ４（Flame Retardant 4）基板がコア基板として用いられ、樹脂基板材料としては、一般に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂を使用することが多い。また、ポリアミド樹脂、メチルメタアクリレートなどの熱可塑性樹脂を用いた繊維強化熱可塑性プラスチック（FRTP：Fiber Reinforced Thermo Plastics）もある。これらの樹脂材料を使用して、ＩＣが埋め込まれたＳＥＳ（Semiconductor Embedded Substrate）基板は構成されている。
【００２３】
樹脂多層基板１１内に埋め込まれるＩＣチップ１２は、例えばパワーアンプＩＣのベアチップであり、発熱量の大きいＩＣである。ＩＣチップ１２の各端子はバンプ１８を介して対応する配線導体パターン１４に接続されている。配線導体パターン１４は、狭義の配線のみならず、ランド、グランドパターン、ＬＣパターン等を含む広義の導体パターンである。本実施形態によれば、ＩＣチップ１２を樹脂多層基板１１内に埋め込むことにより、モジュール全体の小型低背化を図ることができると共に、ＩＣチップ１２を機械的且つ化学的に保護することができる。また、ＩＣチップ１２や受動素子のチップ部品を含む所定の電子回路をワンパッケージにすることができ、さらなる小型化を図ることができる。
【００２４】
金属フレーム１３は樹脂多層基板１１の機械的強度を補強する役割を果たし、ＩＣチップ１２を取り囲むように設けられている。低背化の要求に応えるべく樹脂多層基板１１を薄くするとその機械的強度が低下するが、金属フレーム１３を埋め込むことにより十分な強度を確保することができる。
【００２５】
金属フレーム１３は樹脂多層基板１１中の配線導体パターン１４とは異なる材料からなる。具体的には、配線導体パターン１４が銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）等の高導電性材料からなるのに対し、金属フレーム１３には鉄、各種ステンレス（ＳＵＳ６３１，４１０，４３０，３０３等）、ニッケル等のようにヤング率が２００ＧＰａ前後の材料が用いられる。このような金属フレーム１３は配線導体パターン１４よりも高いヤング率を有することから、樹脂多層基板１１の機械的強度を補強するのに好適である。
【００２６】
金属フレーム１３の厚みは、構造体としての補強効果を得るためには、配線導体パターン１４の厚みよりも大きいことが好ましい。一方、ＩＣを内蔵して且つ低背化を実現するためにはベアの半導体チップと同等の厚みかそれよりも薄いことが必要である。具体的には、ＩＣチップ１２の厚みが６０〜１２０μｍ程度、配線導体パターン１４の厚みが１０〜１５μｍ程度であるのに対し、金属フレーム１３の厚みは６０〜１２０μｍ程度であることが好ましい。金属フレーム１３がこの程度の厚みを有していれば、補強材としての機能を十分に発揮させることができる。
【００２７】
金属フレーム１３は、樹脂多層基板１１内においてＩＣチップ１２と同一平面上（つまり同一層）に設けられている。ＩＣチップ１２は比較的厚みのある部材であることから、金属フレーム１３をＩＣチップ１２と同じ層に設ければ、ＩＣチップ１２と同程度の厚みを有する金属フレーム１３を容易に埋め込むことができ、補強材としての性能を十分に発揮させることができる。
【００２８】
本実施形態による金属フレーム１３は、ＩＣチップ１２を周回するように形成されたリング状のメインフレーム１３ａと、メインフレーム１３ａからＩＣチップ１２に向けて延設されたリード部１３ｂとを有している。メインフレーム１３ａは、ＩＣチップ１２を周回すると共に、樹脂多層基板１１の外周に沿って設けられている。
【００２９】
本実施形態のリード部１３ｂは、ＩＣチップ１２の４つの辺に対応して設けられており、リード部１３ｂの先端部はＩＣチップ１２の側面に近接している。このような形状を有することから、金属フレーム１３は放熱板としても機能する。ＩＣチップ１２で発生する熱はリード部１３ｂに伝わり、熱伝導性の高い金属フレーム１３を通じて基板全体に拡散し、放熱される。尚、リード部１３ｂは金属フレーム１３の構成に必須ではないが、リード部１３ｂを設けた場合には、ＩＣチップ１２からの熱を金属フレーム１３により伝えやすくすることができる。
【００３０】
絶縁層を構成する樹脂の熱抵抗（熱容量）は高いため、金属フレーム１３がＩＣチップ１２に近接するほど熱伝導はよくなるが、金属フレーム１３のリード部１３ｂはＩＣチップ１２に直接接することはＩＣチップ１２及び金属フレーム１３の実装精度やＩＣチップ１２の強度等の理由から好ましくない。よって、樹脂を介して近接させることが好ましく、これにより放熱性と実装上の問題の両方を解決することができる。金属フレーム１３の材料であるＳＵＳの熱抵抗は種々の金属材料の中で特別に低くはないが、樹脂に比べると十分に低い。よって、補強材としてのＳＵＳ材をヒートシンクとして使用ことにより、ＩＣ内蔵基板１００の機械的強度と放熱性の両方を向上させることができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態のＩＣ内蔵基板１００によれば、樹脂多層基板１１の内層にリング状の金属フレーム１３を埋め込んでいるので、樹脂多層基板１１の薄型化による強度不足を補うことができ、ＩＣ内蔵基板１００の機械的強度を確保することができる。また、リング状の金属フレーム１３がＩＣチップ１２を周回するように設けられているので、金属フレーム１３を放熱板として機能させることができる。さらに、金属フレーム１３はＩＣチップ１２と同じ層に設けられているので、ＩＣチップ１２と同等な厚みを確保することができ、補強材として十分な強度を確保することができる。
【００３２】
次に、ＩＣ内蔵基板１００の製造方法について詳細に説明する。ＩＣ内蔵基板１００の製造では、量産化のため、通常は一枚の大きな基板から複数個の完成品を得るいわゆる多数個取りが実施される。
【００３３】
図３乃至図１４は、ＩＣ内蔵基板１００の製造方法を説明するための模式図であって、ＩＣ内蔵基板１００の略側面断面図である。
【００３４】
ＩＣ内蔵基板１００の製造では、まず図３に示すように、コア基板２１となる両面銅張り基板を用意する。両面銅張り基板は、樹脂基板２１ａとその両面に貼り付けられた銅箔２１ｂ，２１ｃからなる。樹脂基板２１ａの材料としては、一般に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂を使用することが多い。また、熱可塑性樹脂を用いることもでき、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等を用いることができる。また、ガラスクロス、アラミド、芳香族ポリエステル等の不織布に上記樹脂を含浸させた材料や、上記樹脂にフィラーを含有させた材料を用いてもよい。
【００３５】
次に、図４に示すように、コア基板２１にＳＵＳ板２２を貼り付けてコア基板２１を補強する。コア基板２１とＳＵＳ板２２との接着には熱剥離シートを用いることができる。
【００３６】
次に、図５に示すように、コア基板２１の一方の主面の銅箔２１ｂをパターニングして所望の配線導体パターン１４を形成する。これにより、コア基板２１上には配線パターンやランドが形成される。さらにビアホールを形成し、ビアホール内をメッキすることによりビアホール導体１５を形成する。特に限定されるものではないが、ビアホールの形成はレーザ加工によって行うことができ、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等を用いることができる。
【００３７】
次に、図６に示すように、コア基板２１上の所定の位置にＩＣチップ１２を実装する。ＩＣチップ１２の実装は通常のマウンターを用いて行うことができる。これにより、ＩＣチップ１２はバンプ１８を介してコア基板２１上の配線導体パターン１４（ランド）に接続される。
【００３８】
次に、図７に示すように、ＩＣチップ１２が実装されたコア基板２１上に金属フレーム１３を実装する。金属フレーム１３はＩＣチップ１２と同一平面上であってＩＣチップ１２を取り囲むように配置される。
【００３９】
次に、図８に示すように、第１のビルドアップ層となる片面銅張り基板２３を用意する。片面銅張り基板２３は、樹脂基板２３ａと、樹脂基板２３ａの一方の主面に貼り付けられた銅箔２３ｂからなる。樹脂基板２３ａとしては、リフロー耐久性を有する材料であれば熱硬化性や熱可塑性を問わず用いることができる。具体的にはエポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂（BTレジン）、フェノール樹脂、ビニルベンジル樹脂、ポリフェニレンエーテル（ポリフェニレンエーテルオキサイド）樹脂（PPE,PPO）、シアネート樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ポリイミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などを選択することができる。また、ガラスクロス、アラミド、芳香族ポリエステル等の不織布に上記樹脂を含浸させた材料や上記樹脂にフィラーを含有させた材料を用いてもよい。
【００４０】
その後、図８に示すように、ＩＣチップ１２及び金属フレーム１３が実装されたコア基板２１の一方の主面に片面銅張り基板２３を重ね合わせ、熱プレスすることにより、コア基板２１上に第１のビルドアップ層を形成する。これにより、ＩＣチップ１２及び金属フレーム１３は樹脂基板内に埋め込まれた状態となる。その後、図９に示すように、片面銅張り基板２３上の銅箔２３ｂをパターニングして配線導体パターン１４を形成した後、ビアホール導体１５（不図示）をさらに形成する。
【００４１】
さらに、図１０に示すように、第２のビルドアップ層となる片面銅張り基板２４を用意し、これを第１のビルドアップ層２３の主面に重ね合わせ、熱プレスすることにより、第１のビルドアップ層２３上に第２のビルドアップ層を形成する。片面銅張り基板２４は、上述の片面銅張り基板２３と同じ材質であってもよく、異なる材質であってもよい。さらに、図１１に示すように、片面銅張り基板２４上の銅箔２４ｂをパターニングして配線導体パターン１４を形成した後、ビアホール導体１５をさらに形成する。
【００４２】
次に、図１２に示すように、ＳＵＳ板２２を剥離した後、コア基板２１の他方の主面に形成された銅箔２１ｃをパターニングして多層基板１１の底面に配線導体パターン１７を形成し、さらに図１３に示すように、多層基板１１の上面にチップ部品１６を実装する。その後、図１４に示すように、多層基板１１をダイシングして固片の基板を切り出す。以上により、ＩＣ内蔵基板１００が完成する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態のＩＣ内蔵基板１００の製造方法によれば、第１の樹脂基板であるコア基板２１上にＩＣチップ１２及び金属フレーム１３を搭載した後、第２の樹脂基板である片面銅張り基板を張り合わせてＩＣチップ１２と金属フレーム１３とを同時に埋め込むので、特に工程を増やすことなく、ＩＣチップ１２と同等の厚みを有する金属フレーム１３を容易に埋め込むことができる。
【００４４】
図１５（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態によるＩＣ内蔵基板１００の変形例を示す略平面図である。
【００４５】
図１５（ａ）に示すＩＣ内蔵基板１１０は、金属フレーム１３が基板内に完全に埋め込まれておらず、金属フレーム１３の外側の側面１３ｓが露出している点を特徴としている。その他の構造は図１に示したＩＣ内蔵基板１００と同様であることから、同一の構成要素に同一の符号を付して重複する説明を省略する。この構造によれば、金属フレームによる放熱効果をさらに高めることができる。
【００４６】
図１５（ｂ）に示すＩＣ内蔵基板１２０は、金属フレーム１３が完全なリング状ではなく、メインフレーム１３ａの一部が切り欠かれており、隙間１３ｃが設けられている点を特徴としている。その他の構造は図１に示したＩＣ内蔵基板１００と同様であることから、同一の構成要素に同一の符号を付して重複する説明を省略する。金属フレーム１３がこのような形状であっても、完全なリング状の金属フレーム１３と同様、ＩＣ内蔵基板の機械的強度と放熱性の両方を向上させることができる。
【００４７】
図１６（ａ）乃至（ｃ）は、第１の実施形態によるＩＣ内蔵基板１００のさらなる変形例を示す略平面図である。
【００４８】
図１６（ａ）乃至（ｃ）に示すＩＣ内蔵基板１３０〜１５０は、樹脂多層基板１１が長方形であり、金属フレーム１３もこれに対応した長方形のリング形状を有する点を特徴としている。特に、図１６（ａ）に示すＩＣ内蔵基板１３０は、樹脂多層基板１１の外周に沿って設けられた長方形のリングフレームと、ＩＣチップ１２を取り囲む正方形のリングフレームとが組み合わされた形状を有する点を特徴としている。また、図１６（ｂ）に示すＩＣ内蔵基板１４０は、基板の外周に沿って設けられた長方形のリングフレームのみからなる点を特徴としている。さらに、図１６（ｃ）に示すＩＣ内蔵基板１５０は、樹脂多層基板１１の外周に沿って設けられた長方形のリングフレームと、ＩＣチップ１２を取り囲む正方形のリングフレームとが組み合わされた形状において、正方形のリングフレームの一部が切り欠かれており、隙間１３ｃが設けられている点を特徴としている。
【００４９】
このように、上述のＩＣ内蔵基板１３０〜１５０はいずれも、樹脂多層基板１１の内層にリング状の金属フレーム１３を埋め込んでいるので、樹脂多層基板１１の薄型化による強度不足を補うことができ、ＩＣ内蔵基板１００の機械的強度を確保することができる。また、金属フレーム１３がＩＣチップ１２を概ね周回するように設けられているので、金属フレーム１３を放熱板として機能させることができる。さらに、金属フレーム１３はＩＣチップ１２と同じ層に設けられているので、ＩＣチップ１２と同等な厚みを確保することができ、補強材として十分な強度を確保することができる。
【００５０】
図１７は、本発明の第２の実施形態によるＩＣ内蔵基板の構造を示す側面断面図である。また、図１８は、図１７のＡ−Ａ線に沿ったＩＣ内蔵基板の略平面断面図である。
【００５１】
図１７及び図１８に示すように、本実施形態のＩＣ内蔵基板２００は、金属フレーム１３をアンテナとして使用することを特徴としている。そのため、金属フレーム１３は、第１の実施形態と同じくＩＣチップ１２を取り囲むように構成されているが、第１の実施形態のような閉ループではなく、オープンループを構成しており、折り返し構造により所望の電気長が確保されている。
【００５２】
本実施形態の金属フレーム１３は、容量結合タイプの逆Ｆアンテナとして構成されている。金属フレーム１３の一方の端部１３ｄは開放端をなし、他方の端部は二分岐されてそのうちの一端１３ｅがビアホール導体１５ｅを介してグランドラインに接続され、他端１３ｆはビアホール導体１５ｆ及びインピーダンス整合素子３１を介してＩＣチップ１２の信号出力端子（バンプ１８ｆ）に容量結合されている。
【００５３】
このように、本実施形態のＩＣ内蔵基板２００によれば、金属フレーム１３をアンテナとして使用するので、ＩＣ内蔵基板をモジュールとして組み込んで最終製品となったときにおいても、アンテナを別途設ける必要がなく、製品の小型化が可能となる。また、基板の側面からの電力放射となるので、配線導体パターンによる伝送損失や導体損失を軽減することができる。また、第１の実施形態によるＩＣ内蔵基板１００と同様、金属フレーム１３を通じて熱が拡散することから、放熱効果も期待できる。
【００５４】
図１９は、本発明の第３の実施形態によるＩＣ内蔵基板の構造を示す断面図である。また、図２０は、図１９のＡ−Ａ線に沿ったＩＣ内蔵基板の略平面断面図である。
【００５５】
図１９及び図２０に示すように、本実施形態のＩＣ内蔵基板３００は、金属フレーム１３をシールド材として使用することを特徴としている。そのため、金属フレーム１３はビアホール１９を通じてグランドパターン（パッド）１７ｃに接続されている。シールド材がない場合には、外来ノイズの影響を受けてＩＣチップ１２の特性が低下したり、またＩＣチップ１２から発生するノイズが外部機器に影響を与えたりする可能性がある。しかし、ＩＣチップ１２の周囲がシールド材としての金属フレーム１３で囲まれている場合には、外来ノイズや放射ノイズを遮断することができる。
【００５６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。
【００５７】
上記実施形態においては、ＩＣチップがパワーアンプＩＣである場合について説明したが、本発明はパワーアンプＩＣに限定されるものではなく、ＣＰＵやＤＳＰのようなデジタルＩＣであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態によるＩＣ内蔵基板の構造を示す略側面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿ったＩＣ内蔵基板の略平面断面図である。
【図３】ＩＣ内蔵基板の製造工程（コア基板の用意）を説明するための模式図である。
【図４】ＩＣ内蔵基板の製造工程（ＳＵＳ板の張り付け）を説明するための模式図である。
【図５】ＩＣ内蔵基板の製造工程（配線導体パターン及びビアホール導体の形成）を説明するための模式図である。
【図６】ＩＣ内蔵基板の製造工程（ＩＣチップの実装）を説明するための模式図である。
【図７】ＩＣ内蔵基板の製造工程（金属フレームの実装）を説明するための模式図である。
【図８】ＩＣ内蔵基板の製造工程（第１のビルドアップ層の形成）を説明するための模式図である。
【図９】ＩＣ内蔵基板の製造工程（配線導体パターン及びビアホール導体の形成）を説明するための模式図である。
【図１０】ＩＣ内蔵基板の製造工程（第２のビルドアップ層の形成）を説明するための模式図である。
【図１１】ＩＣ内蔵基板の製造工程（配線パターン及びビアホール導体の形成）を説明するための模式図である。
【図１２】ＩＣ内蔵基板の製造工程（ＳＵＳ板の剥離及び配線導体パターンの形成）を説明するための模式図である。
【図１３】ＩＣ内蔵基板の製造工程（チップ部品の実装）を説明するための模式図である。
【図１４】ＩＣ内蔵基板の製造工程（多層基板のダイシング）を説明するための模式図である。
【図１５】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態によるＩＣ内蔵基板の変形例を示す略平面図である。
【図１６】（ａ）乃至（ｃ）は、第１の実施形態によるＩＣ内蔵基板のさらなる変形例を示す略平面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態によるＩＣ内蔵基板の構造を示す側面断面図である。
【図１８】図１７のＡ−Ａ線に沿ったＩＣ内蔵基板の略平面断面図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態によるＩＣ内蔵基板の構造を示す断面図である。
【図２０】図１９のＡ−Ａ線に沿ったＩＣ内蔵基板の略平面断面図である。
【図２１】従来のＩＣ内蔵基板の構造を示す略断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１１ 樹脂多層基板
１１ａ 樹脂多層基板の上面
１１ｂ 樹脂多層基板の底面
１２ ＩＣチップ
１３ 金属フレーム
１３ａ メインフレーム
１３ｂ リード部
１３ｃ 隙間
１３ｄ 金属フレームの一端
１３ｅ 金属フレームの分岐部の一端
１３ｆ 金属フレームの分岐部の他端
１３ｓ メインフレームの側面
１４ 配線導体パターン
１５ ビアホール導体
１５ｅ，１５ｆ ビアホール導体
１６ チップ部品
１７ａ パッド
１７ｂ パッド
１７ｃ パッド（グランドパターン）
１８，１８ｆ バンプ
１９ ビアホール導体
２１ 両面銅張り基板（コア基板
２１ａ 樹脂基板
２１ｂ，２１ｃ 銅箔
２２ ＳＵＳ板
２３ 片面銅張り基板（第１のビルドアップ層）
２３ａ 樹脂基板
２３ｂ 銅箔
２４ 片面銅張り基板（第２のビルドアップ層）
２４ａ 樹脂基板
２４ｂ 銅箔
３１ インピーダンス整合素子
１００ ＩＣ内蔵基板
１１０〜１５０ ＩＣ内蔵基板
２００〜４００ ＩＣ内蔵基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ内蔵基板及びその製造方法に関し、特に、樹脂製の多層基板を用いたＩＣ内蔵基板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣチップが埋め込まれたモジュール基板であるＩＣ内蔵基板が知られている。従来のＩＣ内蔵基板４００は、図２１に示すように、樹脂製の多層基板１１の内層にＩＣのベアチップが埋め込まれた構造を有している。ＩＣチップ１２の各端子は内層の配線パターン１４やビアホール導体１５に接続されている。また多層基板１１の表層には受動素子のチップ部品１６が実装されている。
【０００３】
ＩＣ内蔵基板に埋め込まれるＩＣとしては、ＣＰＵ、ＤＳＰ、各種コントローラＩＣ等、種々のＩＣが考えられるが、パワーアンプＩＣ等の発熱性の高いＩＣを埋め込む場合には、その放熱が問題となる。放熱性を高める従来の方法としては、例えば、基板内にヒートパイプを埋め込む方法や基板の表裏面に放熱塗膜を形成する方法が知られている（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２０００−１３８４８５号公報
【特許文献２】特開２００４−２１６３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来のＩＣ内蔵基板において、低背化のために樹脂基板の厚みを薄くした場合には、セラミック等の他の基板材料に比べて強度が弱くなりすぎてしまい、実用に供する基板性能が得られないという問題があった。特に、一枚の基板から多数の電子部品を取得する集合基板では、集合基板の厚みに比べて平面方向の面積が大きく、このため基板強度が不足すると製造上の取り扱いが難しくなる等の問題があった。
【０００５】
このため、通常の樹脂基板には、ガラス繊維などの繊維をプラスチックの中に入れて強度を向上させたガラスエポキシ基板が用いられているが、ヤング率が１５〜３０ＧＰａと低い為、高機能で比較的大型のＩＣ埋蔵モジュール基板を低背化させる場合に用いる構造材としては強度上問題となることがある。特に最近ではＩＣの低背化にともないＩＣ内蔵基板の厚さを１mm以下に低背化することが求められており、基板強度の向上が切望されている。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、樹脂基板の強度不足を解消することが可能なＩＣ内蔵基板及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の目的は、樹脂基板の強度不足を解消すると共に、モジュール製品としての機能及び特性を高めることが可能なＩＣ内蔵基板及びそ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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明によるＩＣ内蔵基板は、配線導体パターンが形成された樹脂多層基板と、樹脂多層基板の内層に埋め込まれたＩＣチップと、ＩＣチップを取り囲むように樹脂多層基板内に埋め込まれた金属フレームとを備え、ＩＣチップと金属フレームは樹脂多層基板内の同じ層に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、ＩＣチップを埋め込むことによる樹脂基板の強度不足を補うことができ、ＩＣ内蔵基板の機械的強度を確保することができる。
【００１０】
本発明において、金属フレームは、樹脂多層基板中の配線導体パターンとは異なる材料からなることが好ましい。特に、金属フレームは配線導体パターンよりも高いヤング率を有することが好ましい。通常、ＩＣを内蔵する高周波モジュールでは基板の配線として銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）のような低抵抗材料が用いられる。しかしながら、Ｃｕは１１０〜１３０ＧＰａ、Ａｇは８０〜９０ＧＰａのヤング率を有し、金属としては比較的柔らかい材料である為、配線導体パターンよりも高いヤング率を有する鉄、各種ステンレス（ＳＵＳ６３１，４１０，４３０，３０３等）、ニッケル等のようにヤング率が２００ＧＰａ前後の比較的硬い材料を用いることが好ましい。更に、補強材として使用する各種ステンレス（ＳＵＳ６３１，４１０，４３０，３０３等）、ニッケル等の金属表面は、金、銀、銅のような低抵抗且つ熱伝導率の高い材料でめっき等により被覆されることが好ましい。
【００１１】
本発明において、金属フレームの厚みは、配線導体パターンの厚みよりも大きいことが好ましい。これによれば、金属フレームの強度を十分に高めることができ、補強材としての性能を十分に発揮することができる。
【００１２】
本発明において、金属フレームは、ＩＣチップを取り囲むように形成されたメインフレームと、メインフレームからＩＣチップに向けて延設されたリード部とを有し、リード部の先端部がＩＣチップに近接していることが好ましい。この場合、リード部は、ＩＣチップの各辺に対応して設けられていることが好ましい。これによれば、金属フレームをＩＣチップの放熱板として機能させることができ、ＩＣチップが発する熱を拡散させることができる。
【００１３】
本発明において、金属フレームは、ＩＣチップの信号出力端子に接続（Ｃ結合による入出力も含む）されており、アンテナとして機能することが好ましい。ＩＣチップにて生成される高周波信号を電磁波として放射するアンテナを兼ねることが好ましい。これによれば、ＩＣ内蔵基板をモジュールとして組み込んだ最終製品においてアンテナを別途設ける必要がなく、製品の小型化が可能となる。
【００１４】
本発明において、金属フレームは、配線パターンのうちのグランドラインに接続されており、シールド材として機能することが好ましい。これによれば、ＩＣチップの周囲がシールド材としての金属フレームで囲まれているので、外来ノイズや放射ノイズを遮断することができる。
【００１５】
本発明によるＩＣ内蔵基板の製造方法は、第１の樹脂基板上にＩＣチップ及びＩＣチップを取り囲む金属フレームを実装する工程と、第１の樹脂基板上に第２の樹脂基板を張り合わせて多層基板を形成すると共に、ＩＣチップ及び金属フレームを多層基板内に埋め込む工程とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、コア基板上にＩＣチップ及び金属フレームを搭載した後、ビルドアップ層となる樹脂層を張り合わせてＩＣチップと金属フレームとを同時に埋め込むので、特に工程を増やすことなく、ＩＣチップと同等の厚みを有する金属フレーム１３を埋め込むことができる。
【発明の効果】
【００１７】
このように、本発明によれば、樹脂基板の強度不足を解消することが可能なＩＣ内蔵基板及びその製造方法を提供することができる。さらに、本発明によれば、樹脂基板の強度不足を解消すると共に、モジュール部品としての機能及び特性を高めることが可能なＩＣ内蔵基板及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態によるＩＣ内蔵基板の構造を示す略側面断面図である。また、図２は図１のＡ−Ａ線に沿ったＩＣ内蔵基板の略平面断面図である。
【００２０】
図１及び図２に示すように、ＩＣ内蔵基板１００は、樹脂多層基板１１と、樹脂多層基板１１内に埋め込まれたＩＣチップ１２と、ＩＣチップ１２と共に樹脂多層基板１１内に埋め込まれた金属フレーム１３とを備えている。
【００２１】
樹脂多層基板１１は絶縁層に樹脂材料を用いた多層基板である。樹脂多層基板１１の表層及び内層には配線導体パターン１４が形成されており、また上下の導体層間を接続するビアホール導体１５が設けられている。また、樹脂多層基板１１の上面１１ａにはチップ抵抗、チップキャパシタ、チップインダクタ等のチップ部品１６が実装されている。また、樹脂多層基板１１の底面１１ｂには配線導体パターンの一種であるパッド１７ａ〜１７ｃが形成されている。
【００２２】
樹脂多層基板１１は主にガラス繊維で補強されたＦＲ４（Flame Retardant 4）基板がコア基板として用いられ、樹脂基板材料としては、一般に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂を使用することが多い。また、ポリアミド樹脂、メチルメタアクリレートなどの熱可塑性樹脂を用いた繊維強化熱可塑性プラスチック（FRTP：Fiber Reinforced Thermo Plastics）もある。これらの樹脂材料を使用して、ＩＣが埋め込まれたＳＥＳ（Semiconductor Embedded Substrate）基板は構成されている。
【００２３】
樹脂多層基板１１内に埋め込まれるＩＣチップ１２は、例えばパワーアンプＩＣのベアチップであり、発熱量の大きいＩＣである。ＩＣチップ１２の各端子はバンプ１８を介して対応する配線導体パターン１４に接続されている。配線導体パターン１４は、狭義の配線のみならず、ランド、グランドパターン、ＬＣパターン等を含む広義の導体パターンである。本実施形態によれば、ＩＣチップ１２を樹脂多層基板１１内に埋め込むことにより、モジュール全体の小型低背化を図ることができると共に、ＩＣチップ１２を機械的且つ化学的に保護することができる。また、ＩＣチップ１２や受動素子のチップ部品を含む所定の電子回路をワンパッケージにすることができ、さらなる小型化を図ることができる。
【００２４】
金属フレーム１３は樹脂多層基板１１の機械的強度を補強する役割を果たし、ＩＣチップ１２を取り囲むように設けられている。低背化の要求に応えるべく樹脂多層基板１１を薄くするとその機械的強度が低下するが、金属フレーム１３を埋め込むことにより十分な強度を確保することができる。
【００２５】
金属フレーム１３は樹脂多層基板１１中の配線導体パターン１４とは異なる材料からなる。具体的には、配線導体パターン１４が銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）等の高導電性材料からなるのに対し、金属フレーム１３には鉄、各種ステンレス（ＳＵＳ６３１，４１０，４３０，３０３等）、ニッケル等のようにヤング率が２００ＧＰａ前後の材料が用いられる。このような金属フレーム１３は配線導体パターン１４よりも高いヤング率を有することから、樹脂多層基板１１の機械的強度を補強するのに好適である。
【００２６】
金属フレーム１３の厚みは、構造体としての補強効果を得るためには、配線導体パターン１４の厚みよりも大きいことが好ましい。一方、ＩＣを内蔵して且つ低背化を実現するためにはベアの半導体チップと同等の厚みかそれよりも薄いことが必要である。具体的には、ＩＣチップ１２の厚みが６０〜１２０μｍ程度、配線導体パターン１４の厚みが１０〜１５μｍ程度であるのに対し、金属フレーム１３の厚みは６０〜１２０μｍ程度であることが好ましい。金属フレーム１３がこの程度の厚みを有していれば、補強材としての機能を十分に発揮させることができる。
【００２７】
金属フレーム１３は、樹脂多層基板１１内においてＩＣチップ１２と同一平面上（つまり同一層）に設けられている。ＩＣチップ１２は比較的厚みのある部材であることから、金属フレーム１３をＩＣチップ１２と同じ層に設ければ、ＩＣチップ１２と同程度の厚みを有する金属フレーム１３を容易に埋め込むことができ、補強材としての性能を十分に発揮させることができる。
【００２８】
本実施形態による金属フレーム１３は、ＩＣチップ１２を周回するように形成されたリング状のメインフレーム１３ａと、メインフレーム１３ａからＩＣチップ１２に向けて延設されたリード部１３ｂとを有している。メインフレーム１３ａは、ＩＣチップ１２を周回すると共に、樹脂多層基板１１の外周に沿って設けられている。
【００２９】
本実施形態のリード部１３ｂは、ＩＣチップ１２の４つの辺に対応して設けられており、リード部１３ｂの先端部はＩＣチップ１２の側面に近接している。このような形状を有することから、金属フレーム１３は放熱板としても機能する。ＩＣチップ１２で発生する熱はリード部１３ｂに伝わり、熱伝導性の高い金属フレーム１３を通じて基板全体に拡散し、放熱される。尚、リード部１３ｂは金属フレーム１３の構成に必須ではないが、リード部１３ｂを設けた場合には、ＩＣチップ１２からの熱を金属フレーム１３により伝えやすくすることができる。
【００３０】
絶縁層を構成する樹脂の熱抵抗（熱容量）は高いため、金属フレーム１３がＩＣチップ１２に近接するほど熱伝導はよくなるが、金属フレーム１３のリード部１３ｂはＩＣチップ１２に直接接することはＩＣチップ１２及び金属フレーム１３の実装精度やＩＣチップ１２の強度等の理由から好ましくない。よって、樹脂を介して近接させることが好ましく、これにより放熱性と実装上の問題の両方を解決することができる。金属フレーム１３の材料であるＳＵＳの熱抵抗は種々の金属材料の中で特別に低くはないが、樹脂に比べると十分に低い。よって、補強材としてのＳＵＳ材をヒートシンクとして使用ことにより、ＩＣ内蔵基板１００の機械的強度と放熱性の両方を向上させることができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態のＩＣ内蔵基板１００によれば、樹脂多層基板１１の内層にリング状の金属フレーム１３を埋め込んでいるので、樹脂多層基板１１の薄型化による強度不足を補うことができ、ＩＣ内蔵基板１００の機械的強度を確保することができる。また、リング状の金属フレーム１３がＩＣチップ１２を周回するように設けられているので、金属フレーム１３を放熱板として機能させることができる。さらに、金属フレーム１３はＩＣチップ１２と同じ層に設けられているので、ＩＣチップ１２と同等な厚みを確保することができ、補強材として十分な強度を確保することができる。
【００３２】
次に、ＩＣ内蔵基板１００の製造方法について詳細に説明する。ＩＣ内蔵基板１００の製造では、量産化のため、通常は一枚の大きな基板から複数個の完成品を得るいわゆる多数個取りが実施される。
【００３３】
図３乃至図１４は、ＩＣ内蔵基板１００の製造方法を説明するための模式図であって、ＩＣ内蔵基板１００の略側面断面図である。
【００３４】
ＩＣ内蔵基板１００の製造では、まず図３に示すように、コア基板２１となる両面銅張り基板を用意する。両面銅張り基板は、樹脂基板２１ａとその両面に貼り付けられた銅箔２１ｂ，２１ｃからなる。樹脂基板２１ａの材料としては、一般に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂を使用することが多い。また、熱可塑性樹脂を用いることもでき、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等を用いることができる。また、ガラスクロス、アラミド、芳香族ポリエステル等の不織布に上記樹脂を含浸させた材料や、上記樹脂にフィラーを含有させた材料を用いてもよい。
【００３５】
次に、図４に示すように、コア基板２１にＳＵＳ板２２を貼り付けてコア基板２１を補強する。コア基板２１とＳＵＳ板２２との接着には熱剥離シートを用いることができる。
【００３６】
次に、図５に示すように、コア基板２１の一方の主面の銅箔２１ｂをパターニングして所望の配線導体パターン１４を形成する。これにより、コア基板２１上には配線パターンやランドが形成される。さらにビアホールを形成し、ビアホール内をメッキすることによりビアホール導体１５を形成する。特に限定されるものではないが、ビアホールの形成はレーザ加工によって行うことができ、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等を用いることができる。
【００３７】
次に、図６に示すように、コア基板２１上の所定の位置にＩＣチップ１２を実装する。ＩＣチップ１２の実装は通常のマウンターを用いて行うことができる。これにより、ＩＣチップ１２はバンプ１８を介してコア基板２１上の配線導体パターン１４（ランド）に接続される。
【００３８】
次に、図７に示すように、ＩＣチップ１２が実装されたコア基板２１上に金属フレーム１３を実装する。金属フレーム１３はＩＣチップ１２と同一平面上であってＩＣチップ１２を取り囲むように配置される。
【００３９】
次に、図８に示すように、第１のビルドアップ層となる片面銅張り基板２３を用意する。片面銅張り基板２３は、樹脂基板２３ａと、樹脂基板２３ａの一方の主面に貼り付けられた銅箔２３ｂからなる。樹脂基板２３ａとしては、リフロー耐久性を有する材料であれば熱硬化性や熱可塑性を問わず用いることができる。具体的にはエポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂（BTレジン）、フェノール樹脂、ビニルベンジル樹脂、ポリフェニレンエーテル（ポリフェニレンエーテルオキサイド）樹脂（PPE,PPO）、シアネート樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ポリイミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などを選択することができる。また、ガラスクロス、アラミド、芳香族ポリエステル等の不織布に上記樹脂を含浸させた材料や上記樹脂にフィラーを含有させた材料を用いてもよい。
【００４０】
その後、図８に示すように、ＩＣチップ１２及び金属フレーム１３が実装されたコア基板２１の一方の主面に片面銅張り基板２３を重ね合わせ、熱プレスすることにより、コア基板２１上に第１のビルドアップ層を形成する。これにより、ＩＣチップ１２及び金属フレーム１３は樹脂基板内に埋め込まれた状態となる。その後、図９に示すように、片面銅張り基板２３上の銅箔２３ｂをパターニングして配線導体パターン１４を形成した後、ビアホール導体１５（不図示）をさらに形成する。
【００４１】
さらに、図１０に示すように、第２のビルドアップ層となる片面銅張り基板２４を用意し、これを第１のビルドアップ層２３の主面に重ね合わせ、熱プレスすることにより、第１のビルドアップ層２３上に第２のビルドアップ層を形成する。片面銅張り基板２４は、上述の片面銅張り基板２３と同じ材質であってもよく、異なる材質であってもよい。さらに、図１１に示すように、片面銅張り基板２４上の銅箔２４ｂをパターニングして配線導体パターン１４を形成した後、ビアホール導体１５をさらに形成する。
【００４２】
次に、図１２に示すように、ＳＵＳ板２２を剥離した後、コア基板２１の他方の主面に形成された銅箔２１ｃをパターニングして多層基板１１の底面に配線導体パターン１７を形成し、さらに図１３に示すように、多層基板１１の上面にチップ部品１６を実装する。その後、図１４に示すように、多層基板１１をダイシングして固片の基板を切り出す。以上により、ＩＣ内蔵基板１００が完成する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態のＩＣ内蔵基板１００の製造方法によれば、第１の樹脂基板であるコア基板２１上にＩＣチップ１２及び金属フレーム１３を搭載した後、第２の樹脂基板である片面銅張り基板を張り合わせてＩＣチップ１２と金属フレーム１３とを同時に埋め込むので、特に工程を増やすことなく、ＩＣチップ１２と同等の厚みを有する金属フレーム１３を容易に埋め込むことができる。
【００４４】
図１５（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態によるＩＣ内蔵基板１００の変形例を示す略平面図である。
【００４５】
図１５（ａ）に示すＩＣ内蔵基板１１０は、金属フレーム１３が基板内に完全に埋め込まれておらず、金属フレーム１３の外側の側面１３ｓが露出している点を特徴としている。その他の構造は図１に示したＩＣ内蔵基板１００と同様であることから、同一の構成要素に同一の符号を付して重複する説明を省略する。この構造によれば、金属フレームによる放熱効果をさらに高めることができる。
【００４６】
図１５（ｂ）に示すＩＣ内蔵基板１２０は、金属フレーム１３が完全なリング状ではなく、メインフレーム１３ａの一部が切り欠かれており、隙間１３ｃが設けられている点を特徴としている。その他の構造は図１に示したＩＣ内蔵基板１００と同様であることから、同一の構成要素に同一の符号を付して重複する説明を省略する。金属フレーム１３がこのような形状であっても、完全なリング状の金属フレーム１３と同様、ＩＣ内蔵基板の機械的強度と放熱性の両方を向上させることができる。
【００４７】
図１６（ａ）乃至（ｃ）は、第１の実施形態によるＩＣ内蔵基板１００のさらなる変形例を示す略平面図である。
【００４８】
図１６（ａ）乃至（ｃ）に示すＩＣ内蔵基板１３０〜１５０は、樹脂多層基板１１が長方形であり、金属フレーム１３もこれに対応した長方形のリング形状を有する点を特徴としている。特に、図１６（ａ）に示すＩＣ内蔵基板１３０は、樹脂多層基板１１の外周に沿って設けられた長方形のリングフレームと、ＩＣチップ１２を取り囲む正方形のリングフレームとが組み合わされた形状を有する点を特徴としている。また、図１６（ｂ）に示すＩＣ内蔵基板１４０は、基板の外周に沿って設けられた長方形のリングフレームのみからなる点を特徴としている。さらに、図１６（ｃ）に示すＩＣ内蔵基板１５０は、樹脂多層基板１１の外周に沿って設けられた長方形のリングフレームと、ＩＣチップ１２を取り囲む正方形のリングフレームとが組み合わされた形状において、正方形のリングフレームの一部が切り欠かれており、隙間１３ｃが設けられている点を特徴としている。
【００４９】
このように、上述のＩＣ内蔵基板１３０〜１５０はいずれも、樹脂多層基板１１の内層にリング状の金属フレーム１３を埋め込んでいるので、樹脂多層基板１１の薄型化による強度不足を補うことができ、ＩＣ内蔵基板１００の機械的強度を確保することができる。また、金属フレーム１３がＩＣチップ１２を概ね周回するように設けられているので、金属フレーム１３を放熱板として機能させることができる。さらに、金属フレーム１３はＩＣチップ１２と同じ層に設けられているので、ＩＣチップ１２と同等な厚みを確保することができ、補強材として十分な強度を確保することができる。
【００５０】
図１７は、本発明の第２の実施形態によるＩＣ内蔵基板の構造を示す側面断面図である。また、図１８は、図１７のＡ−Ａ線に沿ったＩＣ内蔵基板の略平面断面図である。
【００５１】
図１７及び図１８に示すように、本実施形態のＩＣ内蔵基板２００は、金属フレーム１３をアンテナとして使用することを特徴としている。そのため、金属フレーム１３は、第１の実施形態と同じくＩＣチップ１２を取り囲むように構成されているが、第１の実施形態のような閉ループではなく、オープンループを構成しており、折り返し構造により所望の電気長が確保されている。
【００５２】
本実施形態の金属フレーム１３は、容量結合タイプの逆Ｆアンテナとして構成されている。金属フレーム１３の一方の端部１３ｄは開放端をなし、他方の端部は二分岐されてそのうちの一端１３ｅがビアホール導体１５ｅを介してグランドラインに接続され、他端１３ｆはビアホール導体１５ｆ及びインピーダンス整合素子３１を介してＩＣチップ１２の信号出力端子（バンプ１８ｆ）に容量結合されている。
【００５３】
このように、本実施形態のＩＣ内蔵基板２００によれば、金属フレーム１３をアンテナとして使用するので、ＩＣ内蔵基板をモジュールとして組み込んで最終製品となったときにおいても、アンテナを別途設ける必要がなく、製品の小型化が可能となる。また、基板の側面からの電力放射となるので、配線導体パターンによる伝送損失や導体損失を軽減することができる。また、第１の実施形態によるＩＣ内蔵基板１００と同様、金属フレーム１３を通じて熱が拡散することから、放熱効果も期待できる。
【００５４】
図１９は、本発明の第３の実施形態によるＩＣ内蔵基板の構造を示す断面図である。また、図２０は、図１９のＡ−Ａ線に沿ったＩＣ内蔵基板の略平面断面図である。
【００５５】
図１９及び図２０に示すように、本実施形態のＩＣ内蔵基板３００は、金属フレーム１３をシールド材として使用することを特徴としている。そのため、金属フレーム１３はビアホール１９を通じてグランドパターン（パッド）１７ｃに接続されている。シールド材がない場合には、外来ノイズの影響を受けてＩＣチップ１２の特性が低下したり、またＩＣチップ１２から発生するノイズが外部機器に影響を与えたりする可能性がある。しかし、ＩＣチップ１２の周囲がシールド材としての金属フレーム１３で囲まれている場合には、外来ノイズや放射ノイズを遮断することができる。
【００５６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。
【００５７】
上記実施形態においては、ＩＣチップがパワーアンプＩＣである場合について説明したが、本発明はパワーアンプＩＣに限定されるものではなく、ＣＰＵやＤＳＰのようなデジタルＩＣであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態によるＩＣ内蔵基板の構造を示す略側面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿ったＩＣ内蔵基板の略平面断面図である。
【図３】ＩＣ内蔵基板の製造工程（コア基板の用意）を説明するための模式図である。
【図４】ＩＣ内蔵基板の製造工程（ＳＵＳ板の張り付け）を説明するための模式図である。
【図５】ＩＣ内蔵基板の製造工程（配線導体パターン及びビアホール導体の形成）を説明するための模式図である。
【図６】ＩＣ内蔵基板の製造工程（ＩＣチップの実装）を説明するための模式図である。
【図７】ＩＣ内蔵基板の製造工程（金属フレームの実装）を説明するための模式図である。
【図８】ＩＣ内蔵基板の製造工程（第１のビルドアップ層の形成）を説明するための模式図である。
【図９】ＩＣ内蔵基板の製造工程（配線導体パターン及びビアホール導体の形成）を説明するための模式図である。
【図１０】ＩＣ内蔵基板の製造工程（第２のビルドアップ層の形成）を説明するための模式図である。
【図１１】ＩＣ内蔵基板の製造工程（配線パターン及びビアホール導体の形成）を説明するための模式図である。
【図１２】ＩＣ内蔵基板の製造工程（ＳＵＳ板の剥離及び配線導体パターンの形成）を説明するための模式図である。
【図１３】ＩＣ内蔵基板の製造工程（チップ部品の実装）を説明するための模式図である。
【図１４】ＩＣ内蔵基板の製造工程（多層基板のダイシング）を説明するための模式図である。
【図１５】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態によるＩＣ内蔵基板の変形例を示す略平面図である。
【図１６】（ａ）乃至（ｃ）は、第１の実施形態によるＩＣ内蔵基板のさらなる変形例を示す略平面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態によるＩＣ内蔵基板の構造を示す側面断面図である。
【図１８】図１７のＡ−Ａ線に沿ったＩＣ内蔵基板の略平面断面図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態によるＩＣ内蔵基板の構造を示す断面図である。
【図２０】図１９のＡ−Ａ線に沿ったＩＣ内蔵基板の略平面断面図である。
【図２１】従来のＩＣ内蔵基板の構造を示す略断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１１ 樹脂多層基板
１１ａ 樹脂多層基板の上面
１１ｂ 樹脂多層基板の底面
１２ ＩＣチップ
１３ 金属フレーム
１３ａ メインフレーム
１３ｂ リード部
１３ｃ 隙間
１３ｄ 金属フレームの一端
１３ｅ 金属フレームの分岐部の一端
１３ｆ 金属フレームの分岐部の他端
１３ｓ メインフレームの側面
１４ 配線導体パターン
１５ ビアホール導体
１５ｅ，１５ｆ ビアホール導体
１６ チップ部品
１７ａ パッド
１７ｂ パッド
１７ｃ パッド（グランドパターン）
１８，１８ｆ バンプ
１９ ビアホール導体
２１ 両面銅張り基板（コア基板
２１ａ 樹脂基板
２１ｂ，２１ｃ 銅箔
２２ ＳＵＳ板
２３ 片面銅張り基板（第１のビルドアップ層）
２３ａ 樹脂基板
２３ｂ 銅箔
２４ 片面銅張り基板（第２のビルドアップ層）
２４ａ 樹脂基板
２４ｂ 銅箔
３１ インピーダンス整合素子
１００ ＩＣ内蔵基板
１１０〜１５０ ＩＣ内蔵基板
２００〜４００ ＩＣ内蔵基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線導体パターンが形成された樹脂多層基板と、前記樹脂多層基板の内層に埋め込まれたＩＣチップと、前記ＩＣチップを取り囲むように前記樹脂多層基板内に埋め込まれた金属フレームとを備え、前記ＩＣチップと前記金属フレームは前記樹脂多層基板内の同じ層に設けられていることを特徴とするＩＣ内蔵基板。
【請求項２】
前記金属フレームは、前記樹脂多層基板中の配線導体パターンとは異なる材料からなることを特徴とする請求項１に記載のＩＣ内蔵基板。
【請求項３】
前記金属フレームは、前記配線導体パターンよりも高いヤング率を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＩＣ内蔵基板。
【請求項４】
前記金属フレームの厚みは、前記配線導体パターンの厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＩＣ内蔵基板。
【請求項５】
前記金属フレームは、前記ＩＣチップを取り囲むように形成されたメインフレームと、前記メインフレームから前記ＩＣチップに向けて延設されたリード部とを有し、前記リード部の先端部が前記ＩＣチップに近接していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＩＣ内蔵基板。
【請求項６】
前記リード部は、前記ＩＣチップの各辺に対応して設けられていることを特徴とする請求項５に記載のＩＣ内蔵基板。
【請求項７】
前記金属フレームは、前記ＩＣチップの信号出力端子に接続されており、アンテナとして機能することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＩＣ内蔵基板。
【請求項８】
前記金属フレームは、前記配線パターンのうちのグランドラインに接続されており、シールド材として機能することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＩＣ内蔵基板。
【請求項９】
第１の樹脂基板上にＩＣチップ及び前記ＩＣチップを取り囲む金属フレームを実装する工程と、前記第１の樹脂基板上に第２の樹脂基板を張り合わせて多層基板を形成すると共に、前記ＩＣチップ及び前記金属フレームを前記多層基板内に埋め込む工程とを備えることを特徴とするＩＣ内蔵基板の製造方法。
【請求項１】
配線導体パターンが形成された樹脂多層基板と、前記樹脂多層基板の内層に埋め込まれたＩＣチップと、前記ＩＣチップを取り囲むように前記樹脂多層基板内に埋め込まれた金属フレームとを備え、前記ＩＣチップと前記金属フレームは前記樹脂多層基板内の同じ層に設けられていることを特徴とするＩＣ内蔵基板。
【請求項２】
前記金属フレームは、前記樹脂多層基板中の配線導体パターンとは異なる材料からなることを特徴とする請求項１に記載のＩＣ内蔵基板。
【請求項３】
前記金属フレームは、前記配線導体パターンよりも高いヤング率を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＩＣ内蔵基板。
【請求項４】
前記金属フレームの厚みは、前記配線導体パターンの厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＩＣ内蔵基板。
【請求項５】
前記金属フレームは、前記ＩＣチップを取り囲むように形成されたメインフレームと、前記メインフレームから前記ＩＣチップに向けて延設されたリード部とを有し、前記リード部の先端部が前記ＩＣチップに近接していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＩＣ内蔵基板。
【請求項６】
前記リード部は、前記ＩＣチップの各辺に対応して設けられていることを特徴とする請求項５に記載のＩＣ内蔵基板。
【請求項７】
前記金属フレームは、前記ＩＣチップの信号出力端子に接続されており、アンテナとして機能することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＩＣ内蔵基板。
【請求項８】
前記金属フレームは、前記配線パターンのうちのグランドラインに接続されており、シールド材として機能することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＩＣ内蔵基板。
【請求項９】
第１の樹脂基板上にＩＣチップ及び前記ＩＣチップを取り囲む金属フレームを実装する工程と、前記第１の樹脂基板上に第２の樹脂基板を張り合わせて多層基板を形成すると共に、前記ＩＣチップ及び前記金属フレームを前記多層基板内に埋め込む工程とを備えることを特徴とするＩＣ内蔵基板の製造方法。
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１０−２１４２３（Ｐ２０１０−２１４２３Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８１５７９（Ｐ２００８−１８１５７９）
【出願日】平成２０年７月１１日（２００８．７．１１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１１日（２００８．７．１１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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