部品内蔵基板および実装構造体
【課題】キャビティ内にて電子部品の位置ずれが抑制された部品内蔵基板および実装構造体を提供する。
【解決手段】部品内蔵基板２は、キャビティＣが形成され、キャビティＣの内壁面５ａから突出する複数の凸部１１を厚み方向に配列してなる基体５と、キャビティＣに設けられ、且つ複数の凸部１１の少なくとも２つ以上と当接する半導体素子６を備え、キャビティ内にて半導体素子の位置ずれが抑制されたことを特徴としている。
【解決手段】部品内蔵基板２は、キャビティＣが形成され、キャビティＣの内壁面５ａから突出する複数の凸部１１を厚み方向に配列してなる基体５と、キャビティＣに設けられ、且つ複数の凸部１１の少なくとも２つ以上と当接する半導体素子６を備え、キャビティ内にて半導体素子の位置ずれが抑制されたことを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種オーディオビジュアル機器や家電機器、通信機器、コンピュータ機器又はその周辺機器などの電子機器に使用される部品内蔵基板と、かかる部品内蔵基板に部品を実装した実装構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＩＣ（Integrated Circuit）若しくはＬＳＩ（Large Scale Integration）等の半導体素子、又はコンデンサ等の電子部品を実装することが可能な配線基板が知られている。
【０００３】
近年では、電子機器の小型化を目的として、電子部品を配線基板内部に内蔵した部品内蔵基板が開発されている。（下記特許文献１参照）。
【０００４】
なお、特許文献１に記載の技術では、積層セラミックコンデンサチップをキャビティ内に仮設置し、積層セラミックコンデンサチップの周りの隙間に樹脂を充填している。
【特許文献１】特開２００４−７２１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術では、積層セラミックコンデンサチップの周りの隙間に樹脂を充填して熱硬化させる際に、積層セラミックコンデンサチップの位置がずれてしまい、積層セラミックコンデンサチップの電極と配線基板のビアホール導体との電気接続に不良が生じ、積層セラミックコンデンサチップが正常に作動しないことがあった。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであって、キャビティ内にて電子部品の位置ずれが抑制された部品内蔵基板および実装構造体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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の部品内蔵基板は、キャビティが形成され、該キャビティの内壁面から突出する複数の凸部を厚み方向に配列してなる基体と、前記キャビティに設けられ、且つ前記複数の凸部の少なくとも２つ以上と当接する電子部品と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の部品内蔵基板は、前記複数の凸部の間の隙間に樹脂が充填されており、該樹脂が前記電子部品と接着していることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の部品内蔵基板は、前記凸部の頂部の表面が湾曲しているとともに、その湾曲面の一部が前記電子部品と当接していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の部品内蔵基板は、前記樹脂の一部が、前記凸部の前記湾曲面における前記当接部の周辺部と前記電子部品の側面との間の隙間に充填されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の部品内蔵基板は、前記基体が、熱分解温度の異なる２種以上の樹脂層を交互に複数層積層したものであって、前記凸部が、熱分解温度の高い前記樹脂層の一端であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の部品内蔵基板は、熱分解温度の低い前記樹脂層にはフィラーが含有されており、前記フィラーの一部が前記キャビティの内壁面から露出しており、該露出したフィラーの一部を前記樹脂が被覆していることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の部品内蔵基板は、前記電子部品が直方体形状であって、前記キャビティの内壁面および該内壁面と対向する対向面の両面から突出した前記凸部が、前記電子部品の側面と当接していることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の部品内蔵基板は、前記凸部が前記電子部品の４つの側面と当接していることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の部品内蔵基板は、前記凸部が前記電子部品と該電子部品の外周に沿って連続的に当接していることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の実装構造体は、前記部品内蔵基板と、前記部品内蔵基板の主面に搭載され、前記電子部品と電気的に接続される実装部品と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、キャビティ内にて電子部品の位置ずれが抑制された部品内蔵基板および実装構造体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】
以下に、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板を含む実装構造体を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、実装構造体の平面図であって、図２は、実装構造体の断面図である。また、図３は、図２のＲ１部分を拡大した断面図である。
【００１９】
実装構造体１は、基板としての部品内蔵基板２と、部品内蔵基板２に半田等のバンプ３を介してフリップチップ実装された、ＩＣ若しくはＬＳＩ等の半導体体素子等の実装部品４と、を含んで構成されている。
【００２０】
また、部品内蔵基板２は、キャビティＣが形成されている基体５と、基体５のキャビティＣに設けられている電子部品としての半導体素子６と、を含んで構成されている。
【００２１】
基体５は、フィルム層９と接着層１０とを交互に複数積層して構成されている。なお、フィルム層９と接着層１０とは、熱分解温度が異なる樹脂層である。
【００２２】
基体５に含まれる各フィルム層９は、同一の材料からなることが好ましい。これにより基体５に歪みや反りが生じることを抑制できる。また、フィルム層９は、耐熱性と硬さに優れた特性の材料であることが好ましい。フィルム層９は、精密に厚みが制御されており、厚みのばらつきが少なく平坦性が高いため、部品内臓基板２の平坦性を高めることができる。フィルム層９の厚みは、例えば２μｍ以上３０μｍ以下となるように設定されている。なお、フィルム層９の厚みは、接着層１０の厚みよりも大きくなるように設定されている。
【００２３】
フィルム層９としては、例えば、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂、全芳香族ポリエステル樹脂又は液晶ポリマー樹脂等、あるいはこれらの樹脂の混合物を用いることができる。なお、液晶ポリマーとは、溶融時に液晶状態あるいは光学的に複屈折する性質を有するポリマーを指し、一般に溶液状態で液晶性を示すリオトロピック液晶ポリマーや溶融時に液晶性を示すサーモトロピック液晶ポリマー、あるいは熱変形温度で分類される１型・２型・３型すべての液晶ポリマーを含むものである。
【００２４】
また、フィルム層９としては、平面方向の熱膨張率が−１０ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下である低熱膨張樹脂フィルムを用いることが好ましい。低熱膨張樹脂フィルムとしては、例えば、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂を含有する樹脂フィルムを使用することが好ましい。ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂を含有する樹脂フィルムは、平面方向の熱膨張率が−５ｐｐｍ／℃以上３ｐｐｍ／℃以下である。このような、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂を含有する樹脂フィルムは吸水率が低いため、積層した場合でも内部の層に水分が蓄積されにくく、大気中に長期間保存された状態であっても、水分を除去する処理を行う必要がなく、製造工程を単純化することができる。
【００２５】
接着層１０としては、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂等が使用される。かかる熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂、シリコン樹脂又はビスマレイミドトリアジン樹脂のうち少なくともいずれか一つを使用することができる。熱可塑性樹脂としては、半田リフロー時の加熱に耐える耐熱性を有する必要があることから、構成する材料の軟化温度が２００℃以上であることが望ましく、例えば、液晶ポリマー等を使用することができる。なお、接着層１０の熱膨張率は、例えば１０ｐｐｍ／℃以上８０ｐｐｍ／℃以下である。また、接着層１０は、乾燥後の厚みが例えば３μｍ以上３０μｍ以下となるように設定されている。
【００２６】
また、接着層１０には、図３に示すように、多数のフィラー１３が含有されていることが好ましい。接着層１０にフィラー１３が含有されていることによって、接着層１０の硬化前の粘度を調整することができ、接着層１０の厚み寸法を所望の値に近づけて接着層１０を形成することができる。フィラー１３は球状であって、フィラー１３の径は例えば０．０５μｍ以上６μｍ以下に設定されており、フィラー１３の熱膨張率は例えば−５ｐｐｍ／℃以上５ｐｐｍ／℃以下である。なお、フィラー１３は、例えば酸化珪素（シリカ）、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム又は水酸化アルミニウム等から成る。
【００２７】
基体５には、導電層７ａ、ビア導体７ｂ、およびスルーホール導体７ｃが形成されている。なお、導電層７ａ、ビア導体７ｂ、およびスルーホール導体７ｃは、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の金属材料から成る。
【００２８】
かかる導電層７ａは、基体５の一主面および他主面に位置する信号線路７ａｘと、基体５の内部にて信号線路７ａｘと対向する箇所に位置するグランド層７ａｙと、を含んでいる。かかる信号線路７ａｘは、所定の電気信号を伝達する機能を備えており、ライン状に形成されている。かかるグランド層７ａｙは、実装部品４および半導体素子６を共通の電位、例えばアース電位にする機能を備えており、平板状に形成されている。かかるビア導体７ｂは、信号線路７ａｘ、グランド層７ａｙ、および半導体素子６と電気的に接続されている。かかるビア導体７ｂは、近接する基体５の一主面若しくは他主面から基体５の内部に向けて幅狭なテーパー状に形成されている。かかるスルーホール導体７ｃは、基体５内部に形成されたスルーホールSの内壁面に沿って設けられており、基体５の一主面に近接するビア導体７ｂと他主面に近接するビア導体７ｂとを電気的に接続している。スルーホール導体７ｃによって囲まれる領域には、絶縁体８が充填されている。絶縁体８は、スルーホールＳによって囲まれる残存空間を埋めることにより、絶縁体８の直上直下にビア導体７ｂを形成することができ、スルーホール導体７ｃから信号線路７ａｘまで引き回す配線の距離を短くすることができ、部品内蔵基板２の小型化を実現することができる。また、配線の距離を短くすることによって、配線抵抗を小さくすることができ、消費電力を低減することができる。なお、絶縁体８は、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂又はビスマレイミドトリアジン樹脂等から成る。
【００２９】
基体５の内部には、キャビティＣが形成されている。キャビティＣは、後述する半導体素子６の形状に対応した形状である。
【００３０】
電子部品としての半導体素子６は、キャビティＣに設けられており、直方体形状である。半導体素子６には、基体５の熱膨張率と近似する材料が使用され、例えばシリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム又は炭化珪素等を用いることができる。なお、半導体素子６の厚み寸法は、例えば５０μｍから５００μｍのものを使用することができる。
【００３１】
半導体素子６の上面には、端子部６ａが形成されている。端子部６ａは、半導体素子６の電気信号の出入り口としての機能を有している。端子部６ａは、その直上に位置するビア導体７ｂの下端と電気的に接続されている。なお、端子部６ａは、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の金属材料から成る。
【００３２】
図３に示すように、本実施形態においては、基体５は、キャビティＣの内壁面５ａから突出する複数の凸部１１を厚み方向であるＺ方向に配列してなり、少なくとも２つ以上の凸部１１は、半導体素子６の側面と当接する。Ｚ方向に配列した少なくとも２つ以上の凸部１１を半導体素子６と当接させることにより、半導体素子６の位置をキャビティＣ内にて決めることができ、半導体素子６の平面方向における傾きを抑制できる。その結果、半導体素子６の位置ずれを抑制することができ、半導体素子６の端子部６ａとその直上に位置するビア導体７ｂの下端とを適切に電気接続することができ、半導体素子６を正常に作動させることができる。なお、凸部１１はフィルム層９の一部である。
【００３３】
隣接する凸部１１の間には、隙間Ｇ１が形成されており、隙間Ｇ１には、樹脂である充填用樹脂１２が充填されている。充填用樹脂１２は、基体５および半導体素子６と接着するため、基体５および半導体素子６を接着させることができる。また、基体５および充填用樹脂１２はアンカー効果を奏するため、基体５と半導体素子６との接着強度を高めることができ、半導体素子６がキャビティＣの内壁面から剥離することを抑制できる。また、充填用樹脂１２が隙間Ｇ１に充填されることにより、隙間Ｇ１が真空になってしまうこと、若しくは隙間Ｇ１に空気が入ってしまうことを抑制し、基体５に歪みが生じる可能性を低減できる。なお、充填用樹脂１２としては、１００℃以上１５０℃以下で熱硬化する液状の樹脂が用いられ、エポキシ樹脂、シアネート樹脂等を用いることが好ましい。
【００３４】
また、凸部１１は、頂部１１ａの表面が湾曲しているとともに、その湾曲面１１ｂの一部が、半導体素子６と当接している。湾曲面１１ｂは、半導体素子６に当接する当接部１１ｂｘと当接部１１ｂｘの周辺で湾曲する湾曲部１１ｂｙとから構成される。これにより、充填用樹脂１２が、湾曲部１１ｂｙと半導体素子６の側面との間の間隙Ｇ２に充填されるため、フィルム層９および半導体素子６と充填用樹脂１２との接着面積を増やすとともに、アンカー効果を奏するため、基体５と半導体素子６との接着強度をより高めることができる。
【００３５】
隣接する２つの凸部１１それぞれを構成する２つのフィルム層９の間には接着層１０が位置し、接着層１０は、隣接する凸部１１同士の間の内壁面５ａｚに露出する露出部１０ａを有する。接着層１０の露出部１０ａには、フィラー１３がキャビティＣへ突出しており、露出部１０ａから突出したフィラー１３の一部が充填用樹脂１２に埋入している。すなわち、接着層１０と充填用樹脂１２との接する面が凹凸状に形成されているため、接着層１０と充填用樹脂１２との接触面積を大きくするとともにアンカー効果を奏し、両者の接着力を強くすることができ、接着層１０と充填用樹脂１２との剥離を抑制することができる。
【００３６】
また、キャビティＣの内壁面５ａｘおよびその内壁面５ａｘと対向する対向面５ａｙの両面から突出した凸部１１が、半導体素子６の側面と当接している。これにより、半導体素子６を平面方向の一方向であるＸ方向にて固定できるので、半導体素子６をキャビティＣ内にてより精度良く位置合わせすることができる。また、内壁面５ａｘおよび対向面５ａｙの両面から突出した凸部１１が半導体素子６の側面と圧着するため、半導体素子６がキャビティＣの内壁面から剥離することを抑制できる。
【００３７】
ここで、凸部１１の内壁面５ａから突出する長さは、 ２０μｍ以上５００μｍ以下に設定されていることが好ましい。なお、凸部１１のＺ方向の厚みは、２μｍ以上３０μｍ以下に設定されている。凸部１１の内壁面５ａから突出する長さを２０μｍ以上とすることで、凸部１１が弾性変形しやすくなるため、半導体素子６をキャビティＣに容易に収容し、凸部１１を半導体素子６により圧着させることができる。また、隙間Ｇ１に充填用樹脂１２を充填することができ、基体５と半導体素子６とを強固に接着させることができる。凸部１１の内壁面５ａから突出する長さを５００μｍ以下とすることで、凸部１１の当接部１１ｂｘが下方に向かって変形して、折れ曲がることを抑制することができる。そのため、当接部１１ｂｘの状態を平面方向に沿って維持することによって、凸部１１の半導体素子６への応圧力を高めることができ、半導体素子６がキャビティＣの内壁面から剥離することを抑制することができる。
【００３８】
Ｚ方向に隣接する凸部１１同士の間の距離は、３μｍ以上３０μｍ以下に設定されていることが好ましい。Ｚ方向に隣接する凸部１１同士の間の距離を３μｍ以上とすることで、充填用樹脂１２の中に気泡が生じることを抑制することができる。また、隙間Ｇ１に充填用樹脂１２を充填することができ、基体５と半導体素子６とを強固に接着させることができる。隣接する凸部１１の間の距離を３０μｍ以下とすることで、Ｚ方向に配列した少なくとも２つ以上の凸部１１を半導体素子６と当接させることができる。
【００３９】
凸部１１は、キャビティＣの内壁面５ａｘおよび対向面５aｙから突出した凸部１１間の距離を、収容される半導体素子６のＸ方向の長さより短くすることが好ましい。仮に従来のように、キャビティＣの内壁面５ａｘおよび対向面５aｙから突出した凸部１１間の距離を、収容される半導体素子６のＸ方向の長さより長くすると、キャビティＣの内壁面５ａｘおよび対向面５ａｙの両面から突出した凸部１１を、半導体素子６の側面と当接させることはできない。本実施の形態によると、フィルム層９が弾性変形することにより、半導体素子６はキャビティＣに収容されるため、キャビティＣの内壁面５ａｘおよび対向面５ａｙの両面から突出した凸部１１を、半導体素子６の側面と容易に当接させることができ、凸部１１を半導体素子６の側面に圧着させ、半導体素子６がキャビティＣの内壁面から剥離することを抑制できる。
【００４０】
また、凸部１１が弾性変形するフィルム層９からなるため、半導体素子６をキャビティＣに収容する際に、半導体素子６との接触により凸部１１の頂部１１ａが破壊されることを抑制し、凸部１１を半導体素子６に容易に当接させることができる。また、凸部１１が弾性変形するフィルム層９からなるため、半導体素子６をキャビティＣに収容する際に、凸部１１との接触による半導体素子６の損傷を低減でき、半導体素子６の信頼性を向上させることができる。
【００４１】
また、フィルム層９として低熱膨張樹脂フィルムを用いることにより、基体５および半導体素子６は平面方向の長さが厚み方向の長さより大きいため、基体５および半導体素子６の熱膨張の影響が大きい平面方向において、基体５と半導体素子６との熱膨張を近づけることができ、熱応力により基体５にクラックが入ることを抑制できる。したがって、平面方向に大きい半導体素子６を部品内臓基板２に内蔵させることができるため、部品内蔵基板２を小型化することができる。また、基体５と実装部品４との熱膨張率を近づけることができ、実装部品４が破壊されるのを効果的に防止することができる。
【００４２】
図４は、図２の点線Ａ‐Ａにおける平面方向の断面図である。図４に示すように、キャビティＣは、平面視して、半導体素子６の形状に対応するように矩形状に形成されており、凸部１１が、半導体素子６の４つの側面と当接している。これにより、半導体素子６を平面方向にて固定し、半導体素子６をキャビティＣ内にて位置ずれを抑制することができるとともに、凸部１１が半導体素子６の４つの側面と圧着するため、半導体素子６がキャビティＣの内壁面から剥離することをより抑制できる。
【００４３】
また、平面視して矩形状であるキャビティＣの角には、キャビティＣから基体へ切り込んでなる切り欠き部Ｃ１が形成されている。切り欠き部Ｃ１は、凸部１１に形成され、且つキャビティＣの上面から下面まで貫通して形成されているため、充填用樹脂１２を隙間Ｇ１に充填する際に、切り欠き部Ｃ１を介して容易に充填することができ、基体５と半導体素子６との接着強度を向上させることができる。また、切り欠き部Ｃ１を凸部１１に形成することにより、切り欠き部Ｃ１が凸部１１に無い場合と比較して、凸部１１が厚み方向に弾性変形しやすくなるため、半導体素子６をキャビティＣに容易に収容することができる。なお、切り欠き部Ｃ１は、平面視にて直径が１０μｍ以上２５０μｍ以下の円形状である。
【００４４】
上述したように、本実施の形態によれば、部品内蔵基板２は、キャビティＣが形成され、キャビティＣの内壁面５ａから突出する複数の凸部１１を厚み方向に配列してなる基体５と、キャビティＣに設けられ、且つ複数の凸部１１の少なくとも２つ以上と当接する半導体素子６と、を含んでいるため、キャビティＣ内にて半導体素子６の位置ずれを抑制することができる。
【００４５】
また、上述した実施の形態において、半導体素子６の形状は直方体形状であるとしたが、直方体でなくても構わない。キャビティＣの形状は、半導体素子６の形状に合わせて形成される。また、上述した実施形態においては、電子部品として半導体素子６を用いたが、半導体素子６に代えて積層セラミックコンデンサ、抵抗素子又は共振器等であっても構わない。また、部品内蔵基板２に実装する実装部品４は、半導体素子６と同様に、例えばシリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム若しくは炭化珪素等を用いた半導体素子であっても構わないし、積層セラミックコンデンサ、抵抗素子又は共振器等であっても構わない。
【００４６】
また、平面視して、切り欠き部Ｃ１は、切り込みの長さが１０μｍ以上７５０μｍ以下であればよい。また、上述した実施形態においては、凸部１１は、電子部品の４つの側面と当接するとしたが、少なくとも１つの側面と当接していればよい。
また、図５は、図４に示した部品内蔵基板２の他の実施形態である。図５に示すように、凸部１１は、半導体素子６と半導体素子６の外周に沿って連続的に当接していても構わない。すなわち、切り欠き部Ｃ１が基体５に形成されていなくてもよい。この場合、半導体素子６をキャビティＣ内にて位置ずれを抑制することができるとともに、内壁面５ａｘおよび対向面５ａｙの両面から突出した凸部１１を半導体素子６の側面とより圧着させることができる。なお、図５は、図２の点線Ａ‐Ａにおける平面方向における断面図である。また、図４および図５においては、スルーホールは２つ設けられているが、多数設けられていても構わない。
【００４７】
次に、上述した部品内蔵基板２の製造方法について、図６から図１６を用いて説明する。
【００４８】
まず、フィルム層９と接着層１０とを交互に複数積層した積層体であって、貫通孔Ｐが形成されているコア基板１４を準備する。図６（Ａ）に示すように、フィルム層９となる樹脂フィルム９ａを複数枚準備する。樹脂フィルム９ａの一面には、熱硬化後に接着層１０となる例えばエポキシ樹脂から成る接着剤１０ｂを被着しておく。なお、樹脂材１０ａには、例えばシリカから成るフィラー１３が含有されており、フィラー１３の含有量を調整することによって、熱硬化後の樹脂層１０の厚み寸法を調整することができる。
【００４９】
そして、図６（Ｂ）に示すように、樹脂フィルム９ａの端部を一致させつつ、接着剤１０ｂを介して、複数枚の樹脂フィルム９ａを重ね合わせる。重ね合わせた樹脂フィルム９ａを、例えば加熱プレス機を用いて、加熱加圧することによって、樹脂フィルム９ａ及び接着剤１０ｂに含まれる樹脂を熱硬化させ、樹脂フィルム９ａ同士を接着させることで、フィルム層９と接着層１０とを交互に複数積層したコア基板１４を作製することができる。なお、コア基板１４の厚みは、例えば１００μｍから８００μｍに設定されている。
【００５０】
次に、図６（Ｃ）に示すように、コア基板１４に対して、ドリル加工若しくはレーザー加工等の方法を用いて、上下方向に貫通するスルーホールＳを形成する。スルーホールＳは、複数形成され、直径が例えば２０ｍｍから２５０ｍｍに設定されている。そして、図７（Ａ）に示すように、無電界めっき等により、コア基板５の表面にメッキ７ｗを被着させ、スルーホールＳの内周面にスルーホール導体７ｃを形成する。なお、メッキ７ｗは、後述するように、パターニングすることによって、グランド層７ａｙとなる。
【００５１】
そして、図７（Ｂ）に示すように、スルーホール導体７ｃによって囲まれる領域に、例えば印刷法を用いて、エポキシ（樹脂）等の樹脂を充填し絶縁体８を形成する。さらに、図７（Ｃ）に示すように、絶縁体８の直上及び直下を被覆するように、従来周知の蒸着法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等によって、導電層７ａを構成する材料を被着させる。そして、図８（Ａ）に示すように、その表面にレジストを塗布し、露光現像を行った後、メッキ７ｗをエッチング処理してコア基板１４の上面及び下面にグランド層７ａｙを形成する。なお、後述するように、貫通孔Ｐが形成される箇所の直上に位置するメッキ７ｗの一部は、貫通孔Ｐを形成しやすいようにエッチングしておく。
【００５２】
そして、図８（Ｂ）に示すように、例えば炭酸ガスレーザー装置や、ＹＡＧレーザー装置を用いて、レーザー光を照射し、基体５の一部を刳り貫くことによって、直方体形状である半導体素子６の形状に対応するように平面視にて矩形状である貫通孔Ｐを形成する。この際、後述するように、貫通孔ＰのＸ方向およびＹ方向の長さは、半導体素子６のＸ方向およびＹ方向の長さより小さく形成する。なお、Ｙ方向とは、平面方向の一方向であり、Ｘ方向と直交する。また、平面視にて矩形状である貫通孔Ｐの角に、コア基板１４へ切り込んでなる切り欠き部Ｐ１を形成する。そして、レーザー光が照射されることによって、貫通孔Ｐの内壁面５ａから接着層１０に含有されているフィラー１３の一部が露出する。接着層１０には、レーザー光が照射されることによって、貫通孔Ｐからフィラー１３が露出するように、フィラー１３の含有量が調整されている。なお、貫通孔Ｐを形成するための、レーザー光の強度は、ＹＡＧレーザー装置では、例えば１μＪ／パルスから１５μＪ／パルス、ＣＯ２レーザー装置では、例えば０．５ｍＪ／パルスから５ｍＪ／パルス、エキシマレーザー装置では、例えば０．０２Ｊ／パルスから０．１Ｊ／パルスが用いられる。また、、レーザー光を照射する時間は、ＹＡＧレーザー装置では例えば１パルスあたり１０ｎ秒以上２００ｎ秒以下、ＣＯ２レーザー装置では、５０μ秒以上２００μ秒以下である。
【００５３】
これにより、フィルム層９と接着層１０とを交互に複数積層した積層体であって、貫通孔Ｐが形成されているコア基板１４を作製できる。
【００５４】
次に、貫通孔Ｐの内壁面５ａに露出する接着層１０の一部をエッチングして、フィルム層９の一端である複数の凸部１１を貫通孔Ｐの内壁面５ａに形成する。貫通孔Ｐの内壁面５ａには、レーザー光が照射されることによって、フィルム層９又は接着層１０に含まれる樹脂の一部等の焼き残り(スミアと呼ばれる)が被着しているため、図８（Ｃ）に示すように、貫通孔Ｐの焼き残りを除去する(デスミアと呼ばれる)。この、デスミアの工程は、例えばマイクロ波を用いたアルゴンガスプラズマ、あるいは酸素ガスプラズマを用いて１０分程度のプラズマ処理を行えば良い。また、焼き残りを除去するための第１エッチング液を流入する。なお、第１エッチング液は、例えば蒸留水１リットルに対して、過マンガン酸５０〜１００ｇ、水酸化ナトリウム３５〜４５を加えた過マンガン酸水溶液である。かかる第１エッチング液を３０〜４０℃に温めて、貫通孔Ｐに２〜４分流入する。プラズマ処理およびこの条件のエッチング液ではドリルまたはレーザーの熱影響を受けた焼き残り(スミアと呼ばれる)をエッチング除去できるが接着層１０はほとんどエッチングすることができない。
【００５５】
そして、図９（Ａ）に示すように、貫通孔Ｐに、第２エッチング液を流入して、接着層１０の一部をＸ方向に２０μｍ以上、５００μｍ以下エッチングする。なお、第２エッチング液は、例えば蒸留水１リットルに対して、過マンガン酸５０〜１００ｇ、水酸化ナトリウム３５〜４５ｇを加えた過マンガン酸水溶液である。かかる第２エッチング液を５０〜７０℃に温めて、貫通孔Ｐに５〜２０分流入する。第２エッチング液は、第１エッチング液に比べて、濃度および処理温度が高いため、接着層１０をエッチングすることができる。そして、接着層１０をエッチングすることにより、貫通孔Ｐの内壁面５ａから接着層１０に含有されているフィラー１３の一部が露出する。接着層１０には、エッチングされることによって、貫通孔Ｐからフィラー１３が露出するように、フィラー１３の含有量が調整されている。フィルム層９は耐薬品性や耐熱性、化学的、機械的特性に優れた樹脂より形成されているので、第２エッチング液によってもほとんどエッチングされることがない。なお、第２エッチング液により、凸部１１の頂部１１ａの角をエッチングし、凸部１１の頂部１１ａの表面を湾曲させることができる。
【００５６】
このようにして、貫通孔Ｐの内壁面に、フィルム層９の一端である複数の凸部１１を形成することができる。なお、後述するように、貫通孔Ｐに絶縁層１５からなる上面および下面を形成することにより、キャビティＣを形成することができる。
【００５７】
次に、直方体形状の半導体素子６を貫通孔Ｐに収容するとともに、半導体素子６の側面を貫通孔Ｐの内壁面から突出する凸部１１に当接させる。図９（Ｂ）から図１１（Ａ）に示すように、端子部１２を有する半導体素子６を準備し、貫通孔Ｐに収容する。この際、図９（Ｃ）に示すように、貫通孔ＰのＸ方向の幅は、半導体素子６のＸ方向の幅より小さく形成されているため、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、弾性変形しやすいフィルム層９の一端である凸部１１をＺ方向に弾性変形させることにより、半導体素子６を貫通孔Ｐに容易に収容することができる。なお、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＲ２部分の拡大図である。また、Ｙ方向に関してもＸ方向と同様に、貫通孔Ｐの幅は、半導体素子６の幅より小さく形成されている。ここで、凸部１１は、平面視にて矩形状である貫通孔Ｐの角に、コア基板１４へ切り込んでなる切り欠き部Ｐ１が形成されているため、凸部１１はＺ方向に容易に弾性変形し、半導体素子６を貫通孔Ｐに容易に収容することができる。また、Ｘ方向にて、半導体素子６の幅と貫通孔Ｐの幅との差は、内壁面５ａおよびその対向面から突出する凸部１１の長さの和の５０％以下であることが好ましく、半導体素子６を貫通孔Ｐに容易に収容することができる。なお、図示しないが、半導体素子６を貫通孔Pに収容する際には、コア基板１４を支持台に載置して、半導体素子６を貫通孔Pに収容する。
【００５８】
このように、半導体素子６を貫通孔Ｐに収容することにより、貫通孔Ｐの内壁面５ａから突出した凸部１１を半導体素子６の４つの側面と当接させることができる。これにより、半導体素子６が貫通孔Ｐ内にて平面方向に位置ずれてしまうことを抑制できる。また、凸部１１を弾性変形させて、半導体素子６を貫通孔Ｐに収容することにより、貫通孔Ｐの内壁面５ａから突出した凸部１１が半導体素子６の４つの側面と圧着し、半導体素子６を貫通孔Ｐ内に固定することができるため、半導体素子６が貫通孔Ｐ内にてＺ方向に位置ずれすること、および半導体素子６が貫通孔Ｐの内壁面５ａから剥離して、貫通孔Ｐから外部へ出てしまうことを抑制できる。
【００５９】
次に、図１１（Ｂ）に示すように、充填用樹脂１２を半導体素子６およびコア基板１４の間の隙間Ｇ１に充填する。ここで、半導体素子６は貫通孔P内にて固定されているため、充填用樹脂１２を充填する際に、半導体素子６の位置ずれを抑制することができる。また、充填用樹脂１２は、コア基板１４および半導体素子６と接着するため、コア基板１４と半導体素子６との接着強度を高めることができる。また、貫通孔Ｐの内壁面５ａから凸部１１ａが突出しているため、コア基板１４および半導体素子６の間の隙間Ｇ１を小さくし、充填用樹脂１２の充填量を減らすことができるため、部品内蔵基板２ごとの充填用樹脂１２の充填量のばらつきを小さくし、部品内蔵基板２の不良の発生を抑制できる。ここで、平面視にて矩形状である貫通孔Ｐの角には、コア基板１４へ切り込んでなる切り欠き部Ｐ１が形成されているため、切り欠き部Ｐ１を介して、充填用樹脂１２を隙間Ｇ１へ容易に充填することができる。
【００６０】
次に、樹脂フィルム９ａを同時にコア基板１４の上面および下面に接着させる。図１２（Ａ）に示すように、コア基板１４の上面および下面に形成される絶縁層１５となる２つの樹脂フィルム９ａを準備し、それぞれの樹脂フィルム９ａの一面には、熱硬化後に接着層１０となる例えばエポキシ樹脂から成る接着剤１０ｂを被着しておく。そして、図１２（Ｂ）に示すように、コア基板１４および樹脂フィルム９ａの端部を一致させつつ、接着剤１０ｂを介して、樹脂フィルム９ａをコア基板１４の上面および下面に重ね合わせる。ここで、半導体素子６は貫通孔Ｐに固定されているため、半導体素子６が貫通孔Ｐから外部へ出ることを抑制するとともに、半導体素子６の位置ずれを抑制しつつ重ね合わせることができる。
【００６１】
次に、重ね合わせたコア基板１４および樹脂フィルム９ａを、例えば加熱プレス機を用いて、加熱加圧することによって、樹脂フィルム９ａおよび接着剤１０ｂに含まれる樹脂を熱硬化させ、樹脂フィルム９ａを同時にコア基板１４の上面および下面に接着させる。絶縁層１５を構成するフィルム層９と接着層１０とを同時にコア基板１４の上面および下面に形成することにより、貫通孔Pに絶縁層１５からなる上面および下面を形成し、基体５の中空部であるキャビティＣを形成することができる。このようにして半導体素子６が設けられたキャビティＣを形成することにより、加熱加圧の際に、キャビティＣ内にて半導体素子６の位置ずれを抑制することができる。また、コア基板１４の上面および下面に樹脂フィルム９ａを同時に接着させるため、工程を減らすことができる。
【００６２】
そして、図１３（Ａ）に示すように、絶縁層１５に、例えばＹＡＧレーザー装置又は炭酸ガスレーザー装置を用いて、ビア孔Ｖを形成する。ビア孔Ｖは、絶縁層１５の一主面に対して垂直方向から、絶縁層７の一主面に向けてレーザー光が照射されることによって形成される。レーザー光が照射されることによって、ビア孔Ｖの内壁面から接着層１０ｂに含有されているフィラー１３の一部が露出する。接着層１０ｂには、レーザー光が照射されることによって、ビア孔Ｖからフィラー１３が露出するように、フィラー１３の含有量が調整されている。なお、ビア孔Ｖは、レーザーの出力を調整することによって、上部よりも下部が幅狭な逆テーパー状に形成することができる。
【００６３】
ここで、半導体素子６の端子部６ａを露出させるのに、半導体素子６を破壊しないような低い出力のレーザー光を用いて、端子部６ａの直上に位置する絶縁層１５の一部を除去することができる。そのため、半導体素子６を破壊することなく端子部６ａを露出させることができるため、端子部６ａの直上に形成する導電部材としてのビア導体７ｂと端子部６ａとの接触性を良好にし、両者の接続不良が発生するのを低減することができ、製造歩留まりを向上させることができる。
【００６４】
さらに、図１３（Ｂ）に示すように、ビア孔Ｖに、従来周知のめっき処理を施し、導電材料を充填することによってビア導体７ｂを形成する。そして、ビア孔Ｖから露出したフィラー１３の一部をビア導体７ｂに埋入することができる。また、ビア導体７ｂを形成するとともに、絶縁層１５上にメッキ７ｗを形成することができる。そして、その表面にレジストを塗布し、露光現像を行った後、メッキ７ｗをエッチング処理してグランド層７ａｙを形成する。グランド層７ａｙは、絶縁層１５を介して信号線路７ａｘと対向する箇所に形成される。
【００６５】
次に、図１４（Ａ）に示すように、コア基板１４の上面および下面に、ポリイミド樹脂等の接着剤１０ｂを介して、樹脂フィルム９ａを同時に貼り合わせる。そして、例えば加熱プレス機を用いて、加熱・加圧することで、樹脂フィルム９ａを絶縁層１５に固着する。そして、図１４（Ｂ）に示すように、絶縁層１５に、例えばＹＡＧレーザー装置又は炭酸ガスレーザー装置を用いて、ビア孔Ｖを形成する。ビア孔Ｖは、絶縁層１５の一主面に対して垂直方向から、絶縁層１５の一主面に向けてレーザー光が照射されることによって形成される。
【００６６】
さらに、図１５（Ａ）に示すように、ビア孔Ｖに、従来周知のめっき処理を施し、導電材料を充填することによってビア導体７ｂを形成する。また、ビア導体７ｂを形成するとともに、絶縁層１５上にメッキ７ｗを形成することができる。そして、メッキ７ｗの表面にレジストを塗布し、露光現像を行った後、メッキ７ｗをエッチング処理してグランド層７ａｙを形成する。
【００６７】
次に、図１５（Ｂ）に示すように、コア基板１４の上面側および下面側のグランド層７ａｙ上に、ポリイミド樹脂等の接着剤１０ｂを介して樹脂フィルム９ａを貼り合わせる。そして、例えば加熱プレス機を用いて、加熱・加圧することで、樹脂フィルム９ａを絶縁層１５に固着する。そして、図１６（Ａ）に示すように、絶縁層１５に、例えばＹＡＧレーザー装置又は炭酸ガスレーザー装置を用いて、ビア孔Ｖを形成する。ビア孔Ｖは、絶縁層１５の一主面に対して垂直方向から、絶縁層１５の一主面に向けてレーザー光が照射されることによって形成される。
【００６８】
さらに、図１６（Ａ）に示すように、ビア孔Ｖに、従来周知のめっき処理を施し、導電材料を充填することによってビア導体７ｂを形成する。また、ビア導体７ｂを形成するとともに、絶縁層１５上にメッキ７ｗを形成することができる。そして、メッキ７ｗの表面にレジストを塗布し、露光現像を行った後、メッキ７ｗをエッチング処理して信号線路７ｃを形成する。このようにして、部品内蔵基板２を作製することができる。そして、部品内蔵基板２に対してバンプ３を介して実装部品４をフリップチップ実装することによって、実装構造体１を作製することができる。
【００６９】
上述した実施形態においては、フィルム層９と接着層１０とを交互に複数積層した積層体であって、貫通孔Ｐが形成されているコア基板１４を準備する工程と、貫通孔Ｐの内壁面５ａに露出する接着層１０の一部をエッチングして、フィルム層９の一端である複数の凸部１１を貫通孔Ｐの内壁面５ａに形成する工程と、直方体形状の半導体素子６を貫通孔Ｐに収容するとともに、半導体素子６の側面を貫通孔Ｐの内壁面５ａから突出する凸部１１に当接させる工程とを含んでいるため、キャビティＣ内にて半導体素子６の位置ずれが抑制された部品内蔵基板２を作製することができる製造方法を提供することができる。
【００７０】
なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、充填用樹脂１２は、コア基板１４と接着する樹脂フィルム９ａの一面に接着剤１０ｂとして被着させておいてもよい。また、基体５は、コア基板１４の上面および下面に接着層１０を積層して構成されていても構わない。また、コア基板１４に貫通孔Ｐを形成し、コア基板１４の下面に絶縁層を形成し、キャビティＣを設け、そして半導体素子６をキャビティＣに収容してもよい。
【００７１】
また、接着層１０のエッチングには、１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の高圧の水洗、若しくはサンドブラスト等の方法を用いてもよい。なお、高圧の水洗に用いる水としては、セラミック粉末等の硬質粒子を含む水を用いても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係る実装構造体の平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る実装構造体の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る凸部の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る凸部を構成するフィルム層の平面方向における断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る凸部を構成するフィルム層の平面方向における断面図である。
【図６】図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図９】図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図で、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＲ２部分の拡大断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図１２】図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図１３】図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図１４】図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図１５】図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図１６】図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ 実装構造体
２ 部品内蔵基板
３ バンプ
４ 実装部品
５ 基体
５ａ 内壁面
６ 半導体素子
６ａ 端子部
７ａ 導電層
７ａｘ 信号線路
７ａｙ グランド層
７ｂ ビア導体
７ｃ スルーホール導体
８ 絶縁体
９ フィルム層
１０ 接着層
１１ 凸部
１２ 充填用樹脂
１３ フィラー
１４ コア基板
１５ 絶縁層
Ｓ スルーホール
Ｃ キャビティ
Ｃ１ 切り欠き部
Ｇ１ 隙間
Ｇ２ 間隙
Ｐ 貫通孔
Ｖ ビア孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種オーディオビジュアル機器や家電機器、通信機器、コンピュータ機器又はその周辺機器などの電子機器に使用される部品内蔵基板と、かかる部品内蔵基板に部品を実装した実装構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＩＣ（Integrated Circuit）若しくはＬＳＩ（Large Scale Integration）等の半導体素子、又はコンデンサ等の電子部品を実装することが可能な配線基板が知られている。
【０００３】
近年では、電子機器の小型化を目的として、電子部品を配線基板内部に内蔵した部品内蔵基板が開発されている。（下記特許文献１参照）。
【０００４】
なお、特許文献１に記載の技術では、積層セラミックコンデンサチップをキャビティ内に仮設置し、積層セラミックコンデンサチップの周りの隙間に樹脂を充填している。
【特許文献１】特開２００４−７２１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術では、積層セラミックコンデンサチップの周りの隙間に樹脂を充填して熱硬化させる際に、積層セラミックコンデンサチップの位置がずれてしまい、積層セラミックコンデンサチップの電極と配線基板のビアホール導体との電気接続に不良が生じ、積層セラミックコンデンサチップが正常に作動しないことがあった。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであって、キャビティ内にて電子部品の位置ずれが抑制された部品内蔵基板および実装構造体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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の部品内蔵基板は、キャビティが形成され、該キャビティの内壁面から突出する複数の凸部を厚み方向に配列してなる基体と、前記キャビティに設けられ、且つ前記複数の凸部の少なくとも２つ以上と当接する電子部品と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の部品内蔵基板は、前記複数の凸部の間の隙間に樹脂が充填されており、該樹脂が前記電子部品と接着していることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の部品内蔵基板は、前記凸部の頂部の表面が湾曲しているとともに、その湾曲面の一部が前記電子部品と当接していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の部品内蔵基板は、前記樹脂の一部が、前記凸部の前記湾曲面における前記当接部の周辺部と前記電子部品の側面との間の隙間に充填されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の部品内蔵基板は、前記基体が、熱分解温度の異なる２種以上の樹脂層を交互に複数層積層したものであって、前記凸部が、熱分解温度の高い前記樹脂層の一端であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の部品内蔵基板は、熱分解温度の低い前記樹脂層にはフィラーが含有されており、前記フィラーの一部が前記キャビティの内壁面から露出しており、該露出したフィラーの一部を前記樹脂が被覆していることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の部品内蔵基板は、前記電子部品が直方体形状であって、前記キャビティの内壁面および該内壁面と対向する対向面の両面から突出した前記凸部が、前記電子部品の側面と当接していることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の部品内蔵基板は、前記凸部が前記電子部品の４つの側面と当接していることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の部品内蔵基板は、前記凸部が前記電子部品と該電子部品の外周に沿って連続的に当接していることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の実装構造体は、前記部品内蔵基板と、前記部品内蔵基板の主面に搭載され、前記電子部品と電気的に接続される実装部品と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、キャビティ内にて電子部品の位置ずれが抑制された部品内蔵基板および実装構造体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】
以下に、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板を含む実装構造体を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、実装構造体の平面図であって、図２は、実装構造体の断面図である。また、図３は、図２のＲ１部分を拡大した断面図である。
【００１９】
実装構造体１は、基板としての部品内蔵基板２と、部品内蔵基板２に半田等のバンプ３を介してフリップチップ実装された、ＩＣ若しくはＬＳＩ等の半導体体素子等の実装部品４と、を含んで構成されている。
【００２０】
また、部品内蔵基板２は、キャビティＣが形成されている基体５と、基体５のキャビティＣに設けられている電子部品としての半導体素子６と、を含んで構成されている。
【００２１】
基体５は、フィルム層９と接着層１０とを交互に複数積層して構成されている。なお、フィルム層９と接着層１０とは、熱分解温度が異なる樹脂層である。
【００２２】
基体５に含まれる各フィルム層９は、同一の材料からなることが好ましい。これにより基体５に歪みや反りが生じることを抑制できる。また、フィルム層９は、耐熱性と硬さに優れた特性の材料であることが好ましい。フィルム層９は、精密に厚みが制御されており、厚みのばらつきが少なく平坦性が高いため、部品内臓基板２の平坦性を高めることができる。フィルム層９の厚みは、例えば２μｍ以上３０μｍ以下となるように設定されている。なお、フィルム層９の厚みは、接着層１０の厚みよりも大きくなるように設定されている。
【００２３】
フィルム層９としては、例えば、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂、全芳香族ポリエステル樹脂又は液晶ポリマー樹脂等、あるいはこれらの樹脂の混合物を用いることができる。なお、液晶ポリマーとは、溶融時に液晶状態あるいは光学的に複屈折する性質を有するポリマーを指し、一般に溶液状態で液晶性を示すリオトロピック液晶ポリマーや溶融時に液晶性を示すサーモトロピック液晶ポリマー、あるいは熱変形温度で分類される１型・２型・３型すべての液晶ポリマーを含むものである。
【００２４】
また、フィルム層９としては、平面方向の熱膨張率が−１０ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下である低熱膨張樹脂フィルムを用いることが好ましい。低熱膨張樹脂フィルムとしては、例えば、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂を含有する樹脂フィルムを使用することが好ましい。ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂を含有する樹脂フィルムは、平面方向の熱膨張率が−５ｐｐｍ／℃以上３ｐｐｍ／℃以下である。このような、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂を含有する樹脂フィルムは吸水率が低いため、積層した場合でも内部の層に水分が蓄積されにくく、大気中に長期間保存された状態であっても、水分を除去する処理を行う必要がなく、製造工程を単純化することができる。
【００２５】
接着層１０としては、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂等が使用される。かかる熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂、シリコン樹脂又はビスマレイミドトリアジン樹脂のうち少なくともいずれか一つを使用することができる。熱可塑性樹脂としては、半田リフロー時の加熱に耐える耐熱性を有する必要があることから、構成する材料の軟化温度が２００℃以上であることが望ましく、例えば、液晶ポリマー等を使用することができる。なお、接着層１０の熱膨張率は、例えば１０ｐｐｍ／℃以上８０ｐｐｍ／℃以下である。また、接着層１０は、乾燥後の厚みが例えば３μｍ以上３０μｍ以下となるように設定されている。
【００２６】
また、接着層１０には、図３に示すように、多数のフィラー１３が含有されていることが好ましい。接着層１０にフィラー１３が含有されていることによって、接着層１０の硬化前の粘度を調整することができ、接着層１０の厚み寸法を所望の値に近づけて接着層１０を形成することができる。フィラー１３は球状であって、フィラー１３の径は例えば０．０５μｍ以上６μｍ以下に設定されており、フィラー１３の熱膨張率は例えば−５ｐｐｍ／℃以上５ｐｐｍ／℃以下である。なお、フィラー１３は、例えば酸化珪素（シリカ）、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム又は水酸化アルミニウム等から成る。
【００２７】
基体５には、導電層７ａ、ビア導体７ｂ、およびスルーホール導体７ｃが形成されている。なお、導電層７ａ、ビア導体７ｂ、およびスルーホール導体７ｃは、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の金属材料から成る。
【００２８】
かかる導電層７ａは、基体５の一主面および他主面に位置する信号線路７ａｘと、基体５の内部にて信号線路７ａｘと対向する箇所に位置するグランド層７ａｙと、を含んでいる。かかる信号線路７ａｘは、所定の電気信号を伝達する機能を備えており、ライン状に形成されている。かかるグランド層７ａｙは、実装部品４および半導体素子６を共通の電位、例えばアース電位にする機能を備えており、平板状に形成されている。かかるビア導体７ｂは、信号線路７ａｘ、グランド層７ａｙ、および半導体素子６と電気的に接続されている。かかるビア導体７ｂは、近接する基体５の一主面若しくは他主面から基体５の内部に向けて幅狭なテーパー状に形成されている。かかるスルーホール導体７ｃは、基体５内部に形成されたスルーホールSの内壁面に沿って設けられており、基体５の一主面に近接するビア導体７ｂと他主面に近接するビア導体７ｂとを電気的に接続している。スルーホール導体７ｃによって囲まれる領域には、絶縁体８が充填されている。絶縁体８は、スルーホールＳによって囲まれる残存空間を埋めることにより、絶縁体８の直上直下にビア導体７ｂを形成することができ、スルーホール導体７ｃから信号線路７ａｘまで引き回す配線の距離を短くすることができ、部品内蔵基板２の小型化を実現することができる。また、配線の距離を短くすることによって、配線抵抗を小さくすることができ、消費電力を低減することができる。なお、絶縁体８は、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂又はビスマレイミドトリアジン樹脂等から成る。
【００２９】
基体５の内部には、キャビティＣが形成されている。キャビティＣは、後述する半導体素子６の形状に対応した形状である。
【００３０】
電子部品としての半導体素子６は、キャビティＣに設けられており、直方体形状である。半導体素子６には、基体５の熱膨張率と近似する材料が使用され、例えばシリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム又は炭化珪素等を用いることができる。なお、半導体素子６の厚み寸法は、例えば５０μｍから５００μｍのものを使用することができる。
【００３１】
半導体素子６の上面には、端子部６ａが形成されている。端子部６ａは、半導体素子６の電気信号の出入り口としての機能を有している。端子部６ａは、その直上に位置するビア導体７ｂの下端と電気的に接続されている。なお、端子部６ａは、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の金属材料から成る。
【００３２】
図３に示すように、本実施形態においては、基体５は、キャビティＣの内壁面５ａから突出する複数の凸部１１を厚み方向であるＺ方向に配列してなり、少なくとも２つ以上の凸部１１は、半導体素子６の側面と当接する。Ｚ方向に配列した少なくとも２つ以上の凸部１１を半導体素子６と当接させることにより、半導体素子６の位置をキャビティＣ内にて決めることができ、半導体素子６の平面方向における傾きを抑制できる。その結果、半導体素子６の位置ずれを抑制することができ、半導体素子６の端子部６ａとその直上に位置するビア導体７ｂの下端とを適切に電気接続することができ、半導体素子６を正常に作動させることができる。なお、凸部１１はフィルム層９の一部である。
【００３３】
隣接する凸部１１の間には、隙間Ｇ１が形成されており、隙間Ｇ１には、樹脂である充填用樹脂１２が充填されている。充填用樹脂１２は、基体５および半導体素子６と接着するため、基体５および半導体素子６を接着させることができる。また、基体５および充填用樹脂１２はアンカー効果を奏するため、基体５と半導体素子６との接着強度を高めることができ、半導体素子６がキャビティＣの内壁面から剥離することを抑制できる。また、充填用樹脂１２が隙間Ｇ１に充填されることにより、隙間Ｇ１が真空になってしまうこと、若しくは隙間Ｇ１に空気が入ってしまうことを抑制し、基体５に歪みが生じる可能性を低減できる。なお、充填用樹脂１２としては、１００℃以上１５０℃以下で熱硬化する液状の樹脂が用いられ、エポキシ樹脂、シアネート樹脂等を用いることが好ましい。
【００３４】
また、凸部１１は、頂部１１ａの表面が湾曲しているとともに、その湾曲面１１ｂの一部が、半導体素子６と当接している。湾曲面１１ｂは、半導体素子６に当接する当接部１１ｂｘと当接部１１ｂｘの周辺で湾曲する湾曲部１１ｂｙとから構成される。これにより、充填用樹脂１２が、湾曲部１１ｂｙと半導体素子６の側面との間の間隙Ｇ２に充填されるため、フィルム層９および半導体素子６と充填用樹脂１２との接着面積を増やすとともに、アンカー効果を奏するため、基体５と半導体素子６との接着強度をより高めることができる。
【００３５】
隣接する２つの凸部１１それぞれを構成する２つのフィルム層９の間には接着層１０が位置し、接着層１０は、隣接する凸部１１同士の間の内壁面５ａｚに露出する露出部１０ａを有する。接着層１０の露出部１０ａには、フィラー１３がキャビティＣへ突出しており、露出部１０ａから突出したフィラー１３の一部が充填用樹脂１２に埋入している。すなわち、接着層１０と充填用樹脂１２との接する面が凹凸状に形成されているため、接着層１０と充填用樹脂１２との接触面積を大きくするとともにアンカー効果を奏し、両者の接着力を強くすることができ、接着層１０と充填用樹脂１２との剥離を抑制することができる。
【００３６】
また、キャビティＣの内壁面５ａｘおよびその内壁面５ａｘと対向する対向面５ａｙの両面から突出した凸部１１が、半導体素子６の側面と当接している。これにより、半導体素子６を平面方向の一方向であるＸ方向にて固定できるので、半導体素子６をキャビティＣ内にてより精度良く位置合わせすることができる。また、内壁面５ａｘおよび対向面５ａｙの両面から突出した凸部１１が半導体素子６の側面と圧着するため、半導体素子６がキャビティＣの内壁面から剥離することを抑制できる。
【００３７】
ここで、凸部１１の内壁面５ａから突出する長さは、 ２０μｍ以上５００μｍ以下に設定されていることが好ましい。なお、凸部１１のＺ方向の厚みは、２μｍ以上３０μｍ以下に設定されている。凸部１１の内壁面５ａから突出する長さを２０μｍ以上とすることで、凸部１１が弾性変形しやすくなるため、半導体素子６をキャビティＣに容易に収容し、凸部１１を半導体素子６により圧着させることができる。また、隙間Ｇ１に充填用樹脂１２を充填することができ、基体５と半導体素子６とを強固に接着させることができる。凸部１１の内壁面５ａから突出する長さを５００μｍ以下とすることで、凸部１１の当接部１１ｂｘが下方に向かって変形して、折れ曲がることを抑制することができる。そのため、当接部１１ｂｘの状態を平面方向に沿って維持することによって、凸部１１の半導体素子６への応圧力を高めることができ、半導体素子６がキャビティＣの内壁面から剥離することを抑制することができる。
【００３８】
Ｚ方向に隣接する凸部１１同士の間の距離は、３μｍ以上３０μｍ以下に設定されていることが好ましい。Ｚ方向に隣接する凸部１１同士の間の距離を３μｍ以上とすることで、充填用樹脂１２の中に気泡が生じることを抑制することができる。また、隙間Ｇ１に充填用樹脂１２を充填することができ、基体５と半導体素子６とを強固に接着させることができる。隣接する凸部１１の間の距離を３０μｍ以下とすることで、Ｚ方向に配列した少なくとも２つ以上の凸部１１を半導体素子６と当接させることができる。
【００３９】
凸部１１は、キャビティＣの内壁面５ａｘおよび対向面５aｙから突出した凸部１１間の距離を、収容される半導体素子６のＸ方向の長さより短くすることが好ましい。仮に従来のように、キャビティＣの内壁面５ａｘおよび対向面５aｙから突出した凸部１１間の距離を、収容される半導体素子６のＸ方向の長さより長くすると、キャビティＣの内壁面５ａｘおよび対向面５ａｙの両面から突出した凸部１１を、半導体素子６の側面と当接させることはできない。本実施の形態によると、フィルム層９が弾性変形することにより、半導体素子６はキャビティＣに収容されるため、キャビティＣの内壁面５ａｘおよび対向面５ａｙの両面から突出した凸部１１を、半導体素子６の側面と容易に当接させることができ、凸部１１を半導体素子６の側面に圧着させ、半導体素子６がキャビティＣの内壁面から剥離することを抑制できる。
【００４０】
また、凸部１１が弾性変形するフィルム層９からなるため、半導体素子６をキャビティＣに収容する際に、半導体素子６との接触により凸部１１の頂部１１ａが破壊されることを抑制し、凸部１１を半導体素子６に容易に当接させることができる。また、凸部１１が弾性変形するフィルム層９からなるため、半導体素子６をキャビティＣに収容する際に、凸部１１との接触による半導体素子６の損傷を低減でき、半導体素子６の信頼性を向上させることができる。
【００４１】
また、フィルム層９として低熱膨張樹脂フィルムを用いることにより、基体５および半導体素子６は平面方向の長さが厚み方向の長さより大きいため、基体５および半導体素子６の熱膨張の影響が大きい平面方向において、基体５と半導体素子６との熱膨張を近づけることができ、熱応力により基体５にクラックが入ることを抑制できる。したがって、平面方向に大きい半導体素子６を部品内臓基板２に内蔵させることができるため、部品内蔵基板２を小型化することができる。また、基体５と実装部品４との熱膨張率を近づけることができ、実装部品４が破壊されるのを効果的に防止することができる。
【００４２】
図４は、図２の点線Ａ‐Ａにおける平面方向の断面図である。図４に示すように、キャビティＣは、平面視して、半導体素子６の形状に対応するように矩形状に形成されており、凸部１１が、半導体素子６の４つの側面と当接している。これにより、半導体素子６を平面方向にて固定し、半導体素子６をキャビティＣ内にて位置ずれを抑制することができるとともに、凸部１１が半導体素子６の４つの側面と圧着するため、半導体素子６がキャビティＣの内壁面から剥離することをより抑制できる。
【００４３】
また、平面視して矩形状であるキャビティＣの角には、キャビティＣから基体へ切り込んでなる切り欠き部Ｃ１が形成されている。切り欠き部Ｃ１は、凸部１１に形成され、且つキャビティＣの上面から下面まで貫通して形成されているため、充填用樹脂１２を隙間Ｇ１に充填する際に、切り欠き部Ｃ１を介して容易に充填することができ、基体５と半導体素子６との接着強度を向上させることができる。また、切り欠き部Ｃ１を凸部１１に形成することにより、切り欠き部Ｃ１が凸部１１に無い場合と比較して、凸部１１が厚み方向に弾性変形しやすくなるため、半導体素子６をキャビティＣに容易に収容することができる。なお、切り欠き部Ｃ１は、平面視にて直径が１０μｍ以上２５０μｍ以下の円形状である。
【００４４】
上述したように、本実施の形態によれば、部品内蔵基板２は、キャビティＣが形成され、キャビティＣの内壁面５ａから突出する複数の凸部１１を厚み方向に配列してなる基体５と、キャビティＣに設けられ、且つ複数の凸部１１の少なくとも２つ以上と当接する半導体素子６と、を含んでいるため、キャビティＣ内にて半導体素子６の位置ずれを抑制することができる。
【００４５】
また、上述した実施の形態において、半導体素子６の形状は直方体形状であるとしたが、直方体でなくても構わない。キャビティＣの形状は、半導体素子６の形状に合わせて形成される。また、上述した実施形態においては、電子部品として半導体素子６を用いたが、半導体素子６に代えて積層セラミックコンデンサ、抵抗素子又は共振器等であっても構わない。また、部品内蔵基板２に実装する実装部品４は、半導体素子６と同様に、例えばシリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム若しくは炭化珪素等を用いた半導体素子であっても構わないし、積層セラミックコンデンサ、抵抗素子又は共振器等であっても構わない。
【００４６】
また、平面視して、切り欠き部Ｃ１は、切り込みの長さが１０μｍ以上７５０μｍ以下であればよい。また、上述した実施形態においては、凸部１１は、電子部品の４つの側面と当接するとしたが、少なくとも１つの側面と当接していればよい。
また、図５は、図４に示した部品内蔵基板２の他の実施形態である。図５に示すように、凸部１１は、半導体素子６と半導体素子６の外周に沿って連続的に当接していても構わない。すなわち、切り欠き部Ｃ１が基体５に形成されていなくてもよい。この場合、半導体素子６をキャビティＣ内にて位置ずれを抑制することができるとともに、内壁面５ａｘおよび対向面５ａｙの両面から突出した凸部１１を半導体素子６の側面とより圧着させることができる。なお、図５は、図２の点線Ａ‐Ａにおける平面方向における断面図である。また、図４および図５においては、スルーホールは２つ設けられているが、多数設けられていても構わない。
【００４７】
次に、上述した部品内蔵基板２の製造方法について、図６から図１６を用いて説明する。
【００４８】
まず、フィルム層９と接着層１０とを交互に複数積層した積層体であって、貫通孔Ｐが形成されているコア基板１４を準備する。図６（Ａ）に示すように、フィルム層９となる樹脂フィルム９ａを複数枚準備する。樹脂フィルム９ａの一面には、熱硬化後に接着層１０となる例えばエポキシ樹脂から成る接着剤１０ｂを被着しておく。なお、樹脂材１０ａには、例えばシリカから成るフィラー１３が含有されており、フィラー１３の含有量を調整することによって、熱硬化後の樹脂層１０の厚み寸法を調整することができる。
【００４９】
そして、図６（Ｂ）に示すように、樹脂フィルム９ａの端部を一致させつつ、接着剤１０ｂを介して、複数枚の樹脂フィルム９ａを重ね合わせる。重ね合わせた樹脂フィルム９ａを、例えば加熱プレス機を用いて、加熱加圧することによって、樹脂フィルム９ａ及び接着剤１０ｂに含まれる樹脂を熱硬化させ、樹脂フィルム９ａ同士を接着させることで、フィルム層９と接着層１０とを交互に複数積層したコア基板１４を作製することができる。なお、コア基板１４の厚みは、例えば１００μｍから８００μｍに設定されている。
【００５０】
次に、図６（Ｃ）に示すように、コア基板１４に対して、ドリル加工若しくはレーザー加工等の方法を用いて、上下方向に貫通するスルーホールＳを形成する。スルーホールＳは、複数形成され、直径が例えば２０ｍｍから２５０ｍｍに設定されている。そして、図７（Ａ）に示すように、無電界めっき等により、コア基板５の表面にメッキ７ｗを被着させ、スルーホールＳの内周面にスルーホール導体７ｃを形成する。なお、メッキ７ｗは、後述するように、パターニングすることによって、グランド層７ａｙとなる。
【００５１】
そして、図７（Ｂ）に示すように、スルーホール導体７ｃによって囲まれる領域に、例えば印刷法を用いて、エポキシ（樹脂）等の樹脂を充填し絶縁体８を形成する。さらに、図７（Ｃ）に示すように、絶縁体８の直上及び直下を被覆するように、従来周知の蒸着法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等によって、導電層７ａを構成する材料を被着させる。そして、図８（Ａ）に示すように、その表面にレジストを塗布し、露光現像を行った後、メッキ７ｗをエッチング処理してコア基板１４の上面及び下面にグランド層７ａｙを形成する。なお、後述するように、貫通孔Ｐが形成される箇所の直上に位置するメッキ７ｗの一部は、貫通孔Ｐを形成しやすいようにエッチングしておく。
【００５２】
そして、図８（Ｂ）に示すように、例えば炭酸ガスレーザー装置や、ＹＡＧレーザー装置を用いて、レーザー光を照射し、基体５の一部を刳り貫くことによって、直方体形状である半導体素子６の形状に対応するように平面視にて矩形状である貫通孔Ｐを形成する。この際、後述するように、貫通孔ＰのＸ方向およびＹ方向の長さは、半導体素子６のＸ方向およびＹ方向の長さより小さく形成する。なお、Ｙ方向とは、平面方向の一方向であり、Ｘ方向と直交する。また、平面視にて矩形状である貫通孔Ｐの角に、コア基板１４へ切り込んでなる切り欠き部Ｐ１を形成する。そして、レーザー光が照射されることによって、貫通孔Ｐの内壁面５ａから接着層１０に含有されているフィラー１３の一部が露出する。接着層１０には、レーザー光が照射されることによって、貫通孔Ｐからフィラー１３が露出するように、フィラー１３の含有量が調整されている。なお、貫通孔Ｐを形成するための、レーザー光の強度は、ＹＡＧレーザー装置では、例えば１μＪ／パルスから１５μＪ／パルス、ＣＯ２レーザー装置では、例えば０．５ｍＪ／パルスから５ｍＪ／パルス、エキシマレーザー装置では、例えば０．０２Ｊ／パルスから０．１Ｊ／パルスが用いられる。また、、レーザー光を照射する時間は、ＹＡＧレーザー装置では例えば１パルスあたり１０ｎ秒以上２００ｎ秒以下、ＣＯ２レーザー装置では、５０μ秒以上２００μ秒以下である。
【００５３】
これにより、フィルム層９と接着層１０とを交互に複数積層した積層体であって、貫通孔Ｐが形成されているコア基板１４を作製できる。
【００５４】
次に、貫通孔Ｐの内壁面５ａに露出する接着層１０の一部をエッチングして、フィルム層９の一端である複数の凸部１１を貫通孔Ｐの内壁面５ａに形成する。貫通孔Ｐの内壁面５ａには、レーザー光が照射されることによって、フィルム層９又は接着層１０に含まれる樹脂の一部等の焼き残り(スミアと呼ばれる)が被着しているため、図８（Ｃ）に示すように、貫通孔Ｐの焼き残りを除去する(デスミアと呼ばれる)。この、デスミアの工程は、例えばマイクロ波を用いたアルゴンガスプラズマ、あるいは酸素ガスプラズマを用いて１０分程度のプラズマ処理を行えば良い。また、焼き残りを除去するための第１エッチング液を流入する。なお、第１エッチング液は、例えば蒸留水１リットルに対して、過マンガン酸５０〜１００ｇ、水酸化ナトリウム３５〜４５を加えた過マンガン酸水溶液である。かかる第１エッチング液を３０〜４０℃に温めて、貫通孔Ｐに２〜４分流入する。プラズマ処理およびこの条件のエッチング液ではドリルまたはレーザーの熱影響を受けた焼き残り(スミアと呼ばれる)をエッチング除去できるが接着層１０はほとんどエッチングすることができない。
【００５５】
そして、図９（Ａ）に示すように、貫通孔Ｐに、第２エッチング液を流入して、接着層１０の一部をＸ方向に２０μｍ以上、５００μｍ以下エッチングする。なお、第２エッチング液は、例えば蒸留水１リットルに対して、過マンガン酸５０〜１００ｇ、水酸化ナトリウム３５〜４５ｇを加えた過マンガン酸水溶液である。かかる第２エッチング液を５０〜７０℃に温めて、貫通孔Ｐに５〜２０分流入する。第２エッチング液は、第１エッチング液に比べて、濃度および処理温度が高いため、接着層１０をエッチングすることができる。そして、接着層１０をエッチングすることにより、貫通孔Ｐの内壁面５ａから接着層１０に含有されているフィラー１３の一部が露出する。接着層１０には、エッチングされることによって、貫通孔Ｐからフィラー１３が露出するように、フィラー１３の含有量が調整されている。フィルム層９は耐薬品性や耐熱性、化学的、機械的特性に優れた樹脂より形成されているので、第２エッチング液によってもほとんどエッチングされることがない。なお、第２エッチング液により、凸部１１の頂部１１ａの角をエッチングし、凸部１１の頂部１１ａの表面を湾曲させることができる。
【００５６】
このようにして、貫通孔Ｐの内壁面に、フィルム層９の一端である複数の凸部１１を形成することができる。なお、後述するように、貫通孔Ｐに絶縁層１５からなる上面および下面を形成することにより、キャビティＣを形成することができる。
【００５７】
次に、直方体形状の半導体素子６を貫通孔Ｐに収容するとともに、半導体素子６の側面を貫通孔Ｐの内壁面から突出する凸部１１に当接させる。図９（Ｂ）から図１１（Ａ）に示すように、端子部１２を有する半導体素子６を準備し、貫通孔Ｐに収容する。この際、図９（Ｃ）に示すように、貫通孔ＰのＸ方向の幅は、半導体素子６のＸ方向の幅より小さく形成されているため、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、弾性変形しやすいフィルム層９の一端である凸部１１をＺ方向に弾性変形させることにより、半導体素子６を貫通孔Ｐに容易に収容することができる。なお、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＲ２部分の拡大図である。また、Ｙ方向に関してもＸ方向と同様に、貫通孔Ｐの幅は、半導体素子６の幅より小さく形成されている。ここで、凸部１１は、平面視にて矩形状である貫通孔Ｐの角に、コア基板１４へ切り込んでなる切り欠き部Ｐ１が形成されているため、凸部１１はＺ方向に容易に弾性変形し、半導体素子６を貫通孔Ｐに容易に収容することができる。また、Ｘ方向にて、半導体素子６の幅と貫通孔Ｐの幅との差は、内壁面５ａおよびその対向面から突出する凸部１１の長さの和の５０％以下であることが好ましく、半導体素子６を貫通孔Ｐに容易に収容することができる。なお、図示しないが、半導体素子６を貫通孔Pに収容する際には、コア基板１４を支持台に載置して、半導体素子６を貫通孔Pに収容する。
【００５８】
このように、半導体素子６を貫通孔Ｐに収容することにより、貫通孔Ｐの内壁面５ａから突出した凸部１１を半導体素子６の４つの側面と当接させることができる。これにより、半導体素子６が貫通孔Ｐ内にて平面方向に位置ずれてしまうことを抑制できる。また、凸部１１を弾性変形させて、半導体素子６を貫通孔Ｐに収容することにより、貫通孔Ｐの内壁面５ａから突出した凸部１１が半導体素子６の４つの側面と圧着し、半導体素子６を貫通孔Ｐ内に固定することができるため、半導体素子６が貫通孔Ｐ内にてＺ方向に位置ずれすること、および半導体素子６が貫通孔Ｐの内壁面５ａから剥離して、貫通孔Ｐから外部へ出てしまうことを抑制できる。
【００５９】
次に、図１１（Ｂ）に示すように、充填用樹脂１２を半導体素子６およびコア基板１４の間の隙間Ｇ１に充填する。ここで、半導体素子６は貫通孔P内にて固定されているため、充填用樹脂１２を充填する際に、半導体素子６の位置ずれを抑制することができる。また、充填用樹脂１２は、コア基板１４および半導体素子６と接着するため、コア基板１４と半導体素子６との接着強度を高めることができる。また、貫通孔Ｐの内壁面５ａから凸部１１ａが突出しているため、コア基板１４および半導体素子６の間の隙間Ｇ１を小さくし、充填用樹脂１２の充填量を減らすことができるため、部品内蔵基板２ごとの充填用樹脂１２の充填量のばらつきを小さくし、部品内蔵基板２の不良の発生を抑制できる。ここで、平面視にて矩形状である貫通孔Ｐの角には、コア基板１４へ切り込んでなる切り欠き部Ｐ１が形成されているため、切り欠き部Ｐ１を介して、充填用樹脂１２を隙間Ｇ１へ容易に充填することができる。
【００６０】
次に、樹脂フィルム９ａを同時にコア基板１４の上面および下面に接着させる。図１２（Ａ）に示すように、コア基板１４の上面および下面に形成される絶縁層１５となる２つの樹脂フィルム９ａを準備し、それぞれの樹脂フィルム９ａの一面には、熱硬化後に接着層１０となる例えばエポキシ樹脂から成る接着剤１０ｂを被着しておく。そして、図１２（Ｂ）に示すように、コア基板１４および樹脂フィルム９ａの端部を一致させつつ、接着剤１０ｂを介して、樹脂フィルム９ａをコア基板１４の上面および下面に重ね合わせる。ここで、半導体素子６は貫通孔Ｐに固定されているため、半導体素子６が貫通孔Ｐから外部へ出ることを抑制するとともに、半導体素子６の位置ずれを抑制しつつ重ね合わせることができる。
【００６１】
次に、重ね合わせたコア基板１４および樹脂フィルム９ａを、例えば加熱プレス機を用いて、加熱加圧することによって、樹脂フィルム９ａおよび接着剤１０ｂに含まれる樹脂を熱硬化させ、樹脂フィルム９ａを同時にコア基板１４の上面および下面に接着させる。絶縁層１５を構成するフィルム層９と接着層１０とを同時にコア基板１４の上面および下面に形成することにより、貫通孔Pに絶縁層１５からなる上面および下面を形成し、基体５の中空部であるキャビティＣを形成することができる。このようにして半導体素子６が設けられたキャビティＣを形成することにより、加熱加圧の際に、キャビティＣ内にて半導体素子６の位置ずれを抑制することができる。また、コア基板１４の上面および下面に樹脂フィルム９ａを同時に接着させるため、工程を減らすことができる。
【００６２】
そして、図１３（Ａ）に示すように、絶縁層１５に、例えばＹＡＧレーザー装置又は炭酸ガスレーザー装置を用いて、ビア孔Ｖを形成する。ビア孔Ｖは、絶縁層１５の一主面に対して垂直方向から、絶縁層７の一主面に向けてレーザー光が照射されることによって形成される。レーザー光が照射されることによって、ビア孔Ｖの内壁面から接着層１０ｂに含有されているフィラー１３の一部が露出する。接着層１０ｂには、レーザー光が照射されることによって、ビア孔Ｖからフィラー１３が露出するように、フィラー１３の含有量が調整されている。なお、ビア孔Ｖは、レーザーの出力を調整することによって、上部よりも下部が幅狭な逆テーパー状に形成することができる。
【００６３】
ここで、半導体素子６の端子部６ａを露出させるのに、半導体素子６を破壊しないような低い出力のレーザー光を用いて、端子部６ａの直上に位置する絶縁層１５の一部を除去することができる。そのため、半導体素子６を破壊することなく端子部６ａを露出させることができるため、端子部６ａの直上に形成する導電部材としてのビア導体７ｂと端子部６ａとの接触性を良好にし、両者の接続不良が発生するのを低減することができ、製造歩留まりを向上させることができる。
【００６４】
さらに、図１３（Ｂ）に示すように、ビア孔Ｖに、従来周知のめっき処理を施し、導電材料を充填することによってビア導体７ｂを形成する。そして、ビア孔Ｖから露出したフィラー１３の一部をビア導体７ｂに埋入することができる。また、ビア導体７ｂを形成するとともに、絶縁層１５上にメッキ７ｗを形成することができる。そして、その表面にレジストを塗布し、露光現像を行った後、メッキ７ｗをエッチング処理してグランド層７ａｙを形成する。グランド層７ａｙは、絶縁層１５を介して信号線路７ａｘと対向する箇所に形成される。
【００６５】
次に、図１４（Ａ）に示すように、コア基板１４の上面および下面に、ポリイミド樹脂等の接着剤１０ｂを介して、樹脂フィルム９ａを同時に貼り合わせる。そして、例えば加熱プレス機を用いて、加熱・加圧することで、樹脂フィルム９ａを絶縁層１５に固着する。そして、図１４（Ｂ）に示すように、絶縁層１５に、例えばＹＡＧレーザー装置又は炭酸ガスレーザー装置を用いて、ビア孔Ｖを形成する。ビア孔Ｖは、絶縁層１５の一主面に対して垂直方向から、絶縁層１５の一主面に向けてレーザー光が照射されることによって形成される。
【００６６】
さらに、図１５（Ａ）に示すように、ビア孔Ｖに、従来周知のめっき処理を施し、導電材料を充填することによってビア導体７ｂを形成する。また、ビア導体７ｂを形成するとともに、絶縁層１５上にメッキ７ｗを形成することができる。そして、メッキ７ｗの表面にレジストを塗布し、露光現像を行った後、メッキ７ｗをエッチング処理してグランド層７ａｙを形成する。
【００６７】
次に、図１５（Ｂ）に示すように、コア基板１４の上面側および下面側のグランド層７ａｙ上に、ポリイミド樹脂等の接着剤１０ｂを介して樹脂フィルム９ａを貼り合わせる。そして、例えば加熱プレス機を用いて、加熱・加圧することで、樹脂フィルム９ａを絶縁層１５に固着する。そして、図１６（Ａ）に示すように、絶縁層１５に、例えばＹＡＧレーザー装置又は炭酸ガスレーザー装置を用いて、ビア孔Ｖを形成する。ビア孔Ｖは、絶縁層１５の一主面に対して垂直方向から、絶縁層１５の一主面に向けてレーザー光が照射されることによって形成される。
【００６８】
さらに、図１６（Ａ）に示すように、ビア孔Ｖに、従来周知のめっき処理を施し、導電材料を充填することによってビア導体７ｂを形成する。また、ビア導体７ｂを形成するとともに、絶縁層１５上にメッキ７ｗを形成することができる。そして、メッキ７ｗの表面にレジストを塗布し、露光現像を行った後、メッキ７ｗをエッチング処理して信号線路７ｃを形成する。このようにして、部品内蔵基板２を作製することができる。そして、部品内蔵基板２に対してバンプ３を介して実装部品４をフリップチップ実装することによって、実装構造体１を作製することができる。
【００６９】
上述した実施形態においては、フィルム層９と接着層１０とを交互に複数積層した積層体であって、貫通孔Ｐが形成されているコア基板１４を準備する工程と、貫通孔Ｐの内壁面５ａに露出する接着層１０の一部をエッチングして、フィルム層９の一端である複数の凸部１１を貫通孔Ｐの内壁面５ａに形成する工程と、直方体形状の半導体素子６を貫通孔Ｐに収容するとともに、半導体素子６の側面を貫通孔Ｐの内壁面５ａから突出する凸部１１に当接させる工程とを含んでいるため、キャビティＣ内にて半導体素子６の位置ずれが抑制された部品内蔵基板２を作製することができる製造方法を提供することができる。
【００７０】
なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、充填用樹脂１２は、コア基板１４と接着する樹脂フィルム９ａの一面に接着剤１０ｂとして被着させておいてもよい。また、基体５は、コア基板１４の上面および下面に接着層１０を積層して構成されていても構わない。また、コア基板１４に貫通孔Ｐを形成し、コア基板１４の下面に絶縁層を形成し、キャビティＣを設け、そして半導体素子６をキャビティＣに収容してもよい。
【００７１】
また、接着層１０のエッチングには、１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の高圧の水洗、若しくはサンドブラスト等の方法を用いてもよい。なお、高圧の水洗に用いる水としては、セラミック粉末等の硬質粒子を含む水を用いても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係る実装構造体の平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る実装構造体の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る凸部の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る凸部を構成するフィルム層の平面方向における断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る凸部を構成するフィルム層の平面方向における断面図である。
【図６】図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図９】図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図で、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＲ２部分の拡大断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図１２】図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図１３】図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図１４】図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図１５】図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【図１６】図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る部品内蔵基板の製造工程を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ 実装構造体
２ 部品内蔵基板
３ バンプ
４ 実装部品
５ 基体
５ａ 内壁面
６ 半導体素子
６ａ 端子部
７ａ 導電層
７ａｘ 信号線路
７ａｙ グランド層
７ｂ ビア導体
７ｃ スルーホール導体
８ 絶縁体
９ フィルム層
１０ 接着層
１１ 凸部
１２ 充填用樹脂
１３ フィラー
１４ コア基板
１５ 絶縁層
Ｓ スルーホール
Ｃ キャビティ
Ｃ１ 切り欠き部
Ｇ１ 隙間
Ｇ２ 間隙
Ｐ 貫通孔
Ｖ ビア孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティが形成され、該キャビティの内壁面から突出する複数の凸部を厚み方向に配列してなる基体と、
前記キャビティに設けられ、且つ前記複数の凸部の少なくとも２つ以上と当接する電子部品と、
を備えたことを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項２】
請求項１に記載の部品内蔵基板において、
前記複数の凸部の間の隙間に樹脂が充填されており、該樹脂が前記電子部品と接着していることを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項３】
請求項２に記載の部品内蔵基板において、
前記凸部は頂部の表面が湾曲しているとともに、その湾曲面の一部が前記電子部品と当接していることを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項４】
請求項３に記載の部品内蔵基板において、
前記樹脂の一部は、前記凸部の前記湾曲面における前記当接部の周辺部と前記電子部品の側面との間の隙間に充填されていることを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項５】
請求項４に記載の部品内蔵基板において、
前記基体は、熱分解温度の異なる２種以上の樹脂層を交互に複数層積層したものであって、
前記凸部は、熱分解温度の高い前記樹脂層の一端であることを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項６】
請求項５に記載の部品内蔵基板において、
熱分解温度の低い前記樹脂層にはフィラーが含有されており、前記フィラーの一部が前記キャビティの内壁面から露出しており、該露出したフィラーの一部を前記樹脂が被覆していることを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項７】
請求項１に記載の部品内蔵基板において、
前記電子部品は直方体形状であって、
前記キャビティの内壁面および該内壁面と対向する対向面の両面から突出した前記凸部が、前記電子部品の側面と当接していることを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項８】
請求項７に記載の部品内蔵基板において、
前記凸部が前記電子部品の４つの側面と当接していることを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項９】
請求項８に記載の部品内蔵基板において、
前記凸部が前記電子部品と該電子部品の外周に沿って連続的に当接していることを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の部品内蔵基板と、
前記部品内蔵基板の主面に搭載され、前記電子部品と電気的に接続される実装部品と、
を備えたことを特徴とする実装構造体。
【請求項１】
キャビティが形成され、該キャビティの内壁面から突出する複数の凸部を厚み方向に配列してなる基体と、
前記キャビティに設けられ、且つ前記複数の凸部の少なくとも２つ以上と当接する電子部品と、
を備えたことを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項２】
請求項１に記載の部品内蔵基板において、
前記複数の凸部の間の隙間に樹脂が充填されており、該樹脂が前記電子部品と接着していることを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項３】
請求項２に記載の部品内蔵基板において、
前記凸部は頂部の表面が湾曲しているとともに、その湾曲面の一部が前記電子部品と当接していることを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項４】
請求項３に記載の部品内蔵基板において、
前記樹脂の一部は、前記凸部の前記湾曲面における前記当接部の周辺部と前記電子部品の側面との間の隙間に充填されていることを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項５】
請求項４に記載の部品内蔵基板において、
前記基体は、熱分解温度の異なる２種以上の樹脂層を交互に複数層積層したものであって、
前記凸部は、熱分解温度の高い前記樹脂層の一端であることを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項６】
請求項５に記載の部品内蔵基板において、
熱分解温度の低い前記樹脂層にはフィラーが含有されており、前記フィラーの一部が前記キャビティの内壁面から露出しており、該露出したフィラーの一部を前記樹脂が被覆していることを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項７】
請求項１に記載の部品内蔵基板において、
前記電子部品は直方体形状であって、
前記キャビティの内壁面および該内壁面と対向する対向面の両面から突出した前記凸部が、前記電子部品の側面と当接していることを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項８】
請求項７に記載の部品内蔵基板において、
前記凸部が前記電子部品の４つの側面と当接していることを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項９】
請求項８に記載の部品内蔵基板において、
前記凸部が前記電子部品と該電子部品の外周に沿って連続的に当接していることを特徴とする部品内蔵基板。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の部品内蔵基板と、
前記部品内蔵基板の主面に搭載され、前記電子部品と電気的に接続される実装部品と、
を備えたことを特徴とする実装構造体。
【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１】
【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１】
【公開番号】特開２００９−２４６３１５（Ｐ２００９−２４６３１５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９４４６５（Ｐ２００８−９４４６５）
【出願日】平成２０年４月１日（２００８．４．１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１日（２００８．４．１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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