部品内蔵配線板
【課題】信頼性の高い部品埋め込み構造を有した部品内蔵配線板を提供すること。
【解決手段】一定の名目粒径が規定されている無機材料フィラーを含有する板状絶縁層と、
板状絶縁層の板広がり方向に一致した層として形成されている配線パターンと、端子を有し、該端子のいずれか一面が配線パターンの面と対向するような姿勢で、板状絶縁層の厚み内部に該板状絶縁層に密着して埋め込まれた部品と、部品の端子の一面と配線パターンの面との間を電気的、機械的に接続するように設けられた、高融点金属の粒子の種部と、該種部を覆った、高融点金属とすずとの複数元素系相部とを含有した融点上昇型のはんだで形成された部材である接続部材と、を具備し、接続部材が、部品と配線パターンとの離間距離を、板状絶縁層の無機材料フィラーの名目粒径より小さくするような厚みで、かつ、部品の端子の一面と配線パターンの面との間からはみ出さない形状で形成されている。
【解決手段】一定の名目粒径が規定されている無機材料フィラーを含有する板状絶縁層と、
板状絶縁層の板広がり方向に一致した層として形成されている配線パターンと、端子を有し、該端子のいずれか一面が配線パターンの面と対向するような姿勢で、板状絶縁層の厚み内部に該板状絶縁層に密着して埋め込まれた部品と、部品の端子の一面と配線パターンの面との間を電気的、機械的に接続するように設けられた、高融点金属の粒子の種部と、該種部を覆った、高融点金属とすずとの複数元素系相部とを含有した融点上昇型のはんだで形成された部材である接続部材と、を具備し、接続部材が、部品と配線パターンとの離間距離を、板状絶縁層の無機材料フィラーの名目粒径より小さくするような厚みで、かつ、部品の端子の一面と配線パターンの面との間からはみ出さない形状で形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板厚み内部に部品を埋め込み具有する部品内蔵配線板に係り、特に、板材を構成する絶縁層が内蔵部品に密着している構造の部品内蔵配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
板材を構成する樹脂が内蔵部品に密着している構造の部品内蔵配線板は、製造途上において、次のような利点がある。すなわち、部品を板厚み内部に埋め込むため、板材にあらかじめ空間（キャビティ）を設けて部品を位置させ、残る空間に、板材を構成する樹脂とは別の埋め込み樹脂を別途流し込む、というような煩雑な工程を要しない。このため、構造、工程がより単純であり、よって信頼性も高いという利点がある。
【０００３】
このような構造の部品内蔵配線板では、板材を構成する樹脂を内蔵部品に密着させるため、製造工程として、板材となる樹脂層のうち一部の層がその前駆体であるプリプレグとなっている積層部材を用いる。複数の積層部材を用いてこれらを加熱かつ真空加圧してプリプレグに流動性を与えつつ積層を行い、この結果として板材を構成する樹脂が内蔵部品に密着した構造になる。各層の樹脂にはプリプレグも含め、板材として熱膨張性を抑制するため、無機材料（例えばシリカ）のフィラーが混合されているのが普通である。
【０００４】
この積層工程において、加圧の大きさは、内蔵されるべき部品を実装しているはんだ（そのフィレット形状）を変形させるぐらいに大きいものである。そこで、内蔵部品についてはフィレットを形成しないように少量のはんだで実装する構造が考えられている。フィレットは、内蔵でない通常の実装部品の場合には、機械的強度を確保するため必要であるところ、内蔵部品の場合には、部品の周りを樹脂が取り囲むため、通常の部品ほどには必要性が高くないと考えられるからである。
【０００５】
一方、部品内蔵配線板では、一般に、内蔵部品を実装するのに使用したはんだが、２次実装時に再溶融して信頼性を低下させる可能性が指摘されている。２次実装とは、配線板として通常のようにその表裏面に部品を実装したり、この配線板自体が別の配線板上に実装されたりすることを言う。
【０００６】
そこで、内蔵部品を実装するのに使用したはんだが再溶融しないように、そのはんだとして融点上昇型のはんだを用いることが提案されている。融点上昇型のはんだとは、例えば、はんだ合金とは別に融点の高い金属の微粒子を混ぜて構成した組成物であり、一度溶融するとはんだ合金と高融点金属の微粒子とが溶け合って大部分がはんだより相当に融点が高い化合物に変化する性質をもつ。このような融点上昇型のはんだは、凝固後、通常のはんだよりも機械的にもろい特性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４０２３２２９号広報
【特許文献２】国際公開第２００６／１０９５７３号パンフレット
【特許文献３】特許第３５５８０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、板厚み内部に部品を埋め込み具有する部品内蔵配線板において、信頼性の高い部品埋め込み構造を有した部品内蔵配線板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】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様である部品内蔵配線板は、一定の名目粒径が規定されている無機材料フィラーを含有する板状絶縁層と、前記板状絶縁層の板広がり方向に一致した層として形成されている配線パターンと、端子を有し、該端子のいずれか一面が前記配線パターンの面と対向するような姿勢で、前記板状絶縁層の厚み内部に該板状絶縁層に密着して埋め込まれた部品と、前記部品の端子の前記一面と前記配線パターンの面との間を電気的、機械的に接続するように設けられた、樹脂を含有する導電性組成物で形成された部材であるか、または、高融点金属の粒子の種部と、該種部を覆った、前記高融点金属とすずとの複数元素系相部とを含有した融点上昇型のはんだで形成された部材であるかのいずれかである接続部材と、を具備し、前記接続部材が、前記部品の端子の前記一面と前記配線パターンの面との離間距離を、前記板状絶縁層の前記無機材料フィラーの前記名目粒径より小さくするような厚みで、かつ、前記部品の端子の前記一面と前記配線パターンの面との間からはみ出さない形状で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
この部品内蔵配線板は、部品が、板状絶縁層の厚み内部に該板状絶縁層に密着して埋め込まれている。板状絶縁層には、一定の名目粒径が規定されている無機材料フィラーが含有されている。そして、部品と配線パターンとの間には、電気的、機械的な接続部材が設けられている。ここで、この接続部材は、部品の端子の一面と配線パターンの面との離間距離を、板状絶縁層の無機材料フィラーの名目粒径より小さくするような厚みで、かつ、部品の端子の一面と配線パターンの面との間からはみ出さない形状で形成されている。
【００１１】
これにより、製造過程（絶縁層を積層する積層工程）において、無機材料フィラーと接続部材とは、ほとんど衝突しない（接触しない）という大きな特徴がある。積層工程では、内蔵されるべき部品を実装しているはんだ（そのフィレット形状）が変形するぐらいに大きい加圧を行うが、このような変形は、はんだと無機材料フィラーとが突き当たって衝突することによるところが大きい。
【００１２】
この部品内蔵配線板では、積層工程において、接続部材に無機材料フィラーがほとんど衝突しないため、これに起因する接続部材への研磨類似の作用が発生しない。よって、特に、接続部材が機械的にもろい性質を有する場合に都合がよい。接続部材が機械的にもろい性質を有する場合、無機材料フィラーが衝突すると、研磨類似の作用で接続部材から離脱して微細な飛散物が生じ、これが配線パターン上に飛び散ると意図しない導電性のブリッジが生じて不良品となる。この部品内蔵配線板では、このような不良発生を非常に効果的に防止することができ、よって、信頼性の高い部品埋め込みが可能になる。
【００１３】
なお、接続部材としては、１）樹脂を含有する導電性組成物で形成された部材、２）高融点金属の粒子の種部と、該種部を覆った、前記高融点金属とすずとの複数元素系相部とを含有した融点上昇型のはんだで形成された部材を挙げることができる。これらの部材は、通常のはんだ（例えば組成Sn-3.0%Ag-0.5%Cu）よりも機械的にもろい性質がある。後者２）は、いわゆる融点上昇型のはんだが凝固したあとに呈示する状態である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、板厚み内部に部品を埋め込み具有する部品内蔵配線板において、信頼性の高い部品埋め込み構造を有した部品内蔵配線板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である部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図。
【図２】図１中に示した領域Ａの部分を拡大して示す詳細図。
【図３】図１中に示した内蔵の部品４１について、その端子部分と、はんだ５１および配線パターン２２との位置関係の例を示す平面図。
【図４】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。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施態様として、前記部品が、前記端子の部分を除いた部分として、上面と、下面と、右側面と、左側面とを有する形状であり、該上面と該下面と該右側面と該左側面とがいずれも前記板状絶縁層に密着している、とすることができる。このように部品の上面、下面、右側面、左側面が、いずれも板状絶縁層に密着していると、板状絶縁層と部品との界面付近で剥離が生じにくい。性質の異なる絶縁材料が部品の周りを囲む状態の場合よりも、絶縁材料どうしで平衡が保たれやすいためと考えられる。
【００１７】
また、実施態様として、前記板状絶縁層が、第１の板状絶縁層と、該第１の板状絶縁層上に設けられた第２の板状絶縁層と、該第２の板状絶縁層上に設けられた第３の板状絶縁層とを有した板状絶縁層であり、前記配線パターンが、前記第１の板状絶縁層と前記第２の板状絶縁層との間に設けられた内層配線層としての配線パターンであり、前記第２の板状絶縁層が、前記部品を位置させるための開口を有しており、前記第１の板状絶縁層および前記第３の板状絶縁層のそれぞれ一部が、前記部品を取り囲んで埋め込むように、前記第２の絶縁層に設けられた前記開口内に進入するように変形している、とすることができる。これは、板厚み内部に部品を埋め込み具有するための構造の一例である。
【００１８】
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である部品内蔵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、絶縁層（板状絶縁層）１１〜１７（絶縁層１１、１２が第１の板状絶縁層、絶縁層１３〜１５が第２の板状絶縁層、絶縁層１６、１７が第３の板状絶縁層）、配線層（配線パターン）２１〜２８、層間接続体（導電性組成物印刷による導電性バンプ）３１〜３７、部品（表面実装型受動素子部品）４１、はんだ（融点上昇型のはんだ；接続部材）５１を有する。
【００１９】
内蔵されている部品４１は、表面実装型受動素子部品である例えばチップ型キャパシタであり、その平面的な大きさは例えば０．６ｍｍ×０．３ｍｍ（０６０３型部品）である。両端に端子（電極）４１ａを有し、その下側の面が内層の配線層２２が含む内蔵部品実装用ランドに対向位置した姿勢で内蔵されている。部品４１の端子４１ａと配線パターン２２とは、融点上昇型のはんだ５１により電気的、機械的に接続されている。
【００２０】
はんだ５１の形状には、次のような特徴がある。すなわち、部品４１の端子４１ａの一面と配線パターン２２の面との離間距離を、絶縁層１２が含有する無機材料フィラー（後述する）の名目粒径より小さくするような厚みではんだ５１は形成されている。そして、さらに、部品４１の端子４１ａの一面と配線パターン２２の面との間からはみ出さない形状ではんだ５１は形成されている。
【００２１】
このような形状に形成されたはんだ５１により、製造過程（絶縁層を積層する積層工程；後述する）において、絶縁層１２が含有する無機材料フィラーとはんだ５１とは、ほとんど衝突しない（接触しない）という大きな特徴がある。積層工程では、内蔵されるべき部品４１を実装しているはんだがフィレットを有するような一般的形状の場合には、そのフィレット形状が変形するぐらいに大きい加圧を行う。このような変形は、はんだと無機材料フィラーとが突き当たって衝突することによるところが大きい。
【００２２】
この部品内蔵配線板では、積層工程において、はんだ５１に無機材料フィラーがほとんど衝突しないため、これに起因するはんだ５１への研磨類似の作用も発生しない。よって、特に、はんだ５１が機械的にもろい性質を有する場合にもはんだ５１の形状劣化が生じない。はんだ５１が機械的にもろい性質を有する場合、無機材料フィラーが衝突すると、研磨類似の作用ではんだ５１から離脱して微細な飛散物が生じ、これが配線パターン２２上に飛び散ると意図しない導電性のブリッジが生じて不良品となる。この部品内蔵配線板では、このような不良発生を非常に効果的に防止することができ、よって、信頼性の高い部品埋め込みが可能である。
【００２３】
配線板としての構成の説明を続けるに、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。
【００２４】
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り、絶縁層１１〜１７の板広がり方向に一致した層として形成されている。絶縁層１１〜１７は、配線層２１〜２８をそれぞれ電気的に隔てるように設けられた、無機材料フィラー（例えばシリカ）を含有した例えばエポキシ樹脂からなるリジッドな素材の層である。このうち絶縁層１３〜１５は、埋設された部品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。
【００２５】
絶縁層１１〜１７が含有する無機材料フィラーは、板材としての熱膨張性を抑制するため樹脂中に配合された無機材料の微粒子である。その粒子径は、例えば、４μｍ程度ないし２０μｍ程度の間で名目粒径として規定されている。例えば、名目粒径が○○μｍのようにひとつの代表値で示される場合、あるいは名目粒径が△△μｍから××μｍのように幅をもって示されている場合などがあり得る。これらの値は目安である場合が多いが、一種の仕様と捉えることができ、これらの粒径に満たない粒径のフィラーは、その割合として小さく抑えられていると考えることができる。
【００２６】
各配線層については、まず配線層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】
はんだ５１は、すでに述べたように、融点上昇型のはんだが凝固して形成された、部品４１と配線パターン２２とを電気的、機械的に接続する部材であり、その形状についてもすでに述べたとおりである。はんだ５１の微細な構造は、高融点金属（例えばＣｕ）の粒子の種部と、この種部を覆った、高融点金属（例えばＣｕ）とすずとの複数元素系相部（例えば、Ｃｕ３Ｓｎ、Ｃｕ６Ｓｎ５）とを含有した構造である。はんだ（例えば組成Sn-3.0%Ag-0.5%Cu）も少しは残留しているが割合として小さく、通常のはんだが溶融する温度で再び溶融してもその周りに及ぼす悪影響は小さく抑えられている。ただし、はんだ５１の機械的な性質は、通常のはんだよりももろい。
【００３０】
図２は、図１中に示した領域Ａの部分を拡大して示す詳細図である。図２において、図１中に使用した符号は、同一のものを指し示すために用いている。
【００３１】
図２に示すように、絶縁層１２には、樹脂部１２ａのほか、無機材料フィラー１２ｂが含有されており、はんだ５１による部品４１の端子４１ａの一面と配線パターン２２の面との離間距離（いわゆるスタンドオフ）は、絶縁層１２が含有する無機材料フィラー１２ｂの名目粒径より小さい。また、はんだ５１は、すでに述べたように、部品４１の端子４１ａの一面と配線パターン２２の面との間からはみ出さない形状である。したがって、絶縁層１２が含有する無機材料フィラー１２ｂとはんだ５１とは、ほぼ接触していない。
【００３２】
なお、厳密に言うと、無機材料フィラー１２ｂは、ほぼ球形であるので、はんだ５１が端子４１ａの一面と配線パターン２２の面との間からはみ出しはしないが、後退もしていない形状の場合には、接触する。しかしながら、はみ出しはしないが後退もしていないようにはんだ５１の形状を制御することは極めて困難であり、はんだ５１について、部品４１の端子４１ａの一面と配線パターン２２の面との間からはみ出さないようにその量や塗布領域（クリームはんだでの段階；後述する）を制御すると、事実上、無機材料フィラー１２ｂとはんだ５１とが接触しないような後退を伴ってはんだ５１の形状は抑制される。
【００３３】
無機材料フィラー１２ｂとはんだ５１とが、接触せずほとんど衝突しないことによる利点についてはすでに述べたとおりである。
【００３４】
図３は、図１中に示した内蔵の部品４１について、その端子４１ａの部分と、はんだ５１および配線パターン２２との位置関係の例を示す平面図である。図３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。
【００３５】
図３（ａ）は、部品４１が０６０３型部品である場合を示している。配線パターン２２には部品４１用のランド（大きさは例えば０．３ｍｍ×０．３ｍｍ）が設けられ、このランドと部品４１の端子４１ａとの間にはんだ５１の層が存在する。はんだ５１は、機械的な強度の確保を考慮して面積が小さくなり過ぎないように、例えば、名目０．１４ｍｍ×０．１７ｍｍ程度の大きさとすることができる。
【００３６】
また、図３（ｂ）は、部品４１が１００５型部品（平面形状が１ｍｍ×０．５ｍｍの部品）である場合を示している。配線パターン２２には部品４１用のランドが、例えば、０．３６５ｍｍ×０．５ｍｍの大きさで設けられ、このランドと部品４１の端子４１ａとの間にはんだ５１の層が存在する。はんだ５１は、機械的な強度の確保を考慮して面積が小さくなり過ぎないように、例えば、名目０．１６５ｍｍ×０．３７ｍｍ程度の大きさとすることができる。
【００３７】
次に、図１に示した部品内蔵基板の製造工程を図４ないし図６を参照して説明する。図４ないし図６は、それぞれ、図１に示した部品内蔵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４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。
【００３８】
図４から説明する。図４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４（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。
【００３９】
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。プリプレグ１１Ａには、硬化前の樹脂部中に無機材料フィラーが配合されている。以下で言及するプリプレグについても同様である。
【００４０】
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。
【００４１】
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所定面積のパターンで、しかも量を制御して効率的に印刷できる。クリームはんだ５１Ａの量を制御する意味で、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考えられる。クリームはんだ５１Ａは、フラックス中に、はんだ（例えば組成Sn-3.0%Ag-0.5%Cu）の微粉末粒子と、高融点金属（例えばＣｕ、ほかにＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ａｇ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｃｏ−Ｓｎ合金、Ｆｅなど）の微粉末粒子とが分散された構成を有するものである。
【００４２】
次に、部品４１をクリームはんだ５１Ａを介して実装用ランド上に例えばマウンタで載置し、さらにその後、図２（ｆ）に示すように、クリームはんだ５１Ａを例えばリフロー炉でリフローさせる。このリフローで、クリームはんだ５１Ａが含む高融点金属の微粉末粒子は、その表面の側からはんだが含むＳｎと溶け合い、はんだより高融点の複数元素系相部に変化する。これによりはんだ５１は、すでに述べたように、高融点金属の粒子の種部と、この種部を覆った、高融点金属とすずとの複数元素系相部とを含有した微細構造になっている。形成されたはんだ５１の形状についてはすでに説明したとおりである。
【００４３】
以上により得られた図４に示す部材を、積層部材１とする。この積層部材１を用いる後の工程については図６で述べる。
【００４４】
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を有する積層部材は、すでに説明した図４（ａ）〜図４（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を有する積層部材は、次にようにして得ることができる。すなわち、図４（ａ）中に示した金属箔２２Ａに代えて、図４（ｄ）に示したような両面配線板を用い、以下、図４（ａ）、図４（ｂ）に示した工程と同様の要領の工程を行う。
【００４５】
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。
【００４６】
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６１を例えばドリルを用い形成する。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４（ａ）、（ｂ）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。
【００４７】
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６１と同じ位置の孔を形成し、部品用開口部６１１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部材を積層部材２とする。
【００４８】
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部材１、２などを積層する配置関係を示す図である。ここで、図示上側の積層部材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。
【００４９】
図６に示すような配置で各積層部材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、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。この積層工程により、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。以上説明の工程により、図１に示した部品内蔵基板を得ることができる。
【００５０】
プリプレグ１２Ａ、１６Ａの変形についてより詳細には、以下である。すでに説明したように、プリプレグ１２Ａ、１６Ａには、無機材料フィラーが含まれているが、この無機材料フィラーは、この積層工程において、はんだ５１に衝突しない。はんだ５１に接触することになるのは、プリプレグ１２Ａの樹脂部である（図２を参照）。これにより、積層工程において、無機材料フィラーがはんだ５１に対して研磨類似の作用を発生させないため、はんだ５１から離脱して微細な飛散物が生じない。
【００５１】
実際に製造されたものを観察した結果は以下であった。端子４１ａのそれぞれについて、その付近の絶縁層１１上または配線層２２上に飛散物が発生しているかどうかを、Ｘ線撮像装置を用いて調べた。この結果、１６０１２８個の観測端子数に対して、飛散物の発生はまったく認められなかった（発生率０．００％）。これに対して、端子４１ａに通常のようにはんだフィレット（融点上昇型のはんだを使用）を形成して得られた部品内蔵配線板では、１８００個の観測端子数に対して、飛散物の発生が４４個あった（発生率２．４４％）。この飛散物がはんだ由来であることは、配線板を断面研磨してＥＤＸ（energy dispersive X-ray spectrometry）を用い成分分析して確かめた。
【００５２】
図１に示した部品内蔵配線板では、以上のように、はんだの飛散物が配線板の内部に発生しないので、信頼性の高い部品埋め込みが可能である。すなわち、製造途上において配線パターン２２上にはんだが飛び散り、意図しない導電性のブリッジが生じて不良品となることを防止できる。なお、以上の説明では、融点上昇型のはんだ５１を用いた場合を示したが、機械的にもろいという点は、樹脂を含有する導電性組成物をはんだ５１の代わりに用いた場合も共通性がある。したがって、この場合にも有効であると考えられる。
【００５３】
以上説明した部品内蔵配線板は、副次的に、以下の利点がある。まず、部品４１が、端子４１ａの部分を除いた部分として、上面と、下面と、右側面と、左側面とを有する形状であり、上面と下面と右側面と左側面とがいずれも板状絶縁層１２、１６に密着する構造になるため、板状絶縁層１２、１６と部品４１との界面付近で剥離が生じにくく高信頼性になる。これは、性質の異なる絶縁材料が部品４１の周りを囲む状態の場合よりも、絶縁材料どうしで平衡が保たれやすいためと考えられる。部品４１と絶縁層１１との間は比較的狭いので、変形例として、例えば図４（ｄ）の次段階で、部品４１の下となる領域に充填用の樹脂シートを設けておく構成もあり得るが、剥離性の点では一歩譲る構成になる。
【００５４】
また、図１に示した部品内蔵配線板は、部品４１の端子４１ａに伴うようにはんだフィレットがないため、絶縁層１３〜１５に設ける部品用開口部６１（図５（ｂ）を参照）の面積をより小さくできる。したがって、配線層２３〜２６は、それぞれその形成領域の犠牲が少ない。よって、内層配線パターン形成の自由度の犠牲も小さく済む。
【００５５】
図１に示した部品内蔵配線板の変形例には、以下のものを挙げることができる。まず、層間接続体３１〜３７については、種々の公知の構造のものに代えることができる。また、配線層数や絶縁層数は、必要に応じて、適宜、増加または減少させることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１，２，３…積層部材、１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７…板状絶縁層、１１Ａ，１２Ａ，１４Ａ，１６Ａ…プリプレグ、１２ａ…樹脂部、１２ｂ…無機材料フィラー、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…表面実装型受動素子部品、４１ａ…表面実装用端子、５１…融点上昇型のはんだ（または導電性組成物）、５１Ａ…融点上昇型のクリームはんだ、６１，６１１…部品用開口部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板厚み内部に部品を埋め込み具有する部品内蔵配線板に係り、特に、板材を構成する絶縁層が内蔵部品に密着している構造の部品内蔵配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
板材を構成する樹脂が内蔵部品に密着している構造の部品内蔵配線板は、製造途上において、次のような利点がある。すなわち、部品を板厚み内部に埋め込むため、板材にあらかじめ空間（キャビティ）を設けて部品を位置させ、残る空間に、板材を構成する樹脂とは別の埋め込み樹脂を別途流し込む、というような煩雑な工程を要しない。このため、構造、工程がより単純であり、よって信頼性も高いという利点がある。
【０００３】
このような構造の部品内蔵配線板では、板材を構成する樹脂を内蔵部品に密着させるため、製造工程として、板材となる樹脂層のうち一部の層がその前駆体であるプリプレグとなっている積層部材を用いる。複数の積層部材を用いてこれらを加熱かつ真空加圧してプリプレグに流動性を与えつつ積層を行い、この結果として板材を構成する樹脂が内蔵部品に密着した構造になる。各層の樹脂にはプリプレグも含め、板材として熱膨張性を抑制するため、無機材料（例えばシリカ）のフィラーが混合されているのが普通である。
【０００４】
この積層工程において、加圧の大きさは、内蔵されるべき部品を実装しているはんだ（そのフィレット形状）を変形させるぐらいに大きいものである。そこで、内蔵部品についてはフィレットを形成しないように少量のはんだで実装する構造が考えられている。フィレットは、内蔵でない通常の実装部品の場合には、機械的強度を確保するため必要であるところ、内蔵部品の場合には、部品の周りを樹脂が取り囲むため、通常の部品ほどには必要性が高くないと考えられるからである。
【０００５】
一方、部品内蔵配線板では、一般に、内蔵部品を実装するのに使用したはんだが、２次実装時に再溶融して信頼性を低下させる可能性が指摘されている。２次実装とは、配線板として通常のようにその表裏面に部品を実装したり、この配線板自体が別の配線板上に実装されたりすることを言う。
【０００６】
そこで、内蔵部品を実装するのに使用したはんだが再溶融しないように、そのはんだとして融点上昇型のはんだを用いることが提案されている。融点上昇型のはんだとは、例えば、はんだ合金とは別に融点の高い金属の微粒子を混ぜて構成した組成物であり、一度溶融するとはんだ合金と高融点金属の微粒子とが溶け合って大部分がはんだより相当に融点が高い化合物に変化する性質をもつ。このような融点上昇型のはんだは、凝固後、通常のはんだよりも機械的にもろい特性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４０２３２２９号広報
【特許文献２】国際公開第２００６／１０９５７３号パンフレット
【特許文献３】特許第３５５８０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、板厚み内部に部品を埋め込み具有する部品内蔵配線板において、信頼性の高い部品埋め込み構造を有した部品内蔵配線板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】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様である部品内蔵配線板は、一定の名目粒径が規定されている無機材料フィラーを含有する板状絶縁層と、前記板状絶縁層の板広がり方向に一致した層として形成されている配線パターンと、端子を有し、該端子のいずれか一面が前記配線パターンの面と対向するような姿勢で、前記板状絶縁層の厚み内部に該板状絶縁層に密着して埋め込まれた部品と、前記部品の端子の前記一面と前記配線パターンの面との間を電気的、機械的に接続するように設けられた、樹脂を含有する導電性組成物で形成された部材であるか、または、高融点金属の粒子の種部と、該種部を覆った、前記高融点金属とすずとの複数元素系相部とを含有した融点上昇型のはんだで形成された部材であるかのいずれかである接続部材と、を具備し、前記接続部材が、前記部品の端子の前記一面と前記配線パターンの面との離間距離を、前記板状絶縁層の前記無機材料フィラーの前記名目粒径より小さくするような厚みで、かつ、前記部品の端子の前記一面と前記配線パターンの面との間からはみ出さない形状で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
この部品内蔵配線板は、部品が、板状絶縁層の厚み内部に該板状絶縁層に密着して埋め込まれている。板状絶縁層には、一定の名目粒径が規定されている無機材料フィラーが含有されている。そして、部品と配線パターンとの間には、電気的、機械的な接続部材が設けられている。ここで、この接続部材は、部品の端子の一面と配線パターンの面との離間距離を、板状絶縁層の無機材料フィラーの名目粒径より小さくするような厚みで、かつ、部品の端子の一面と配線パターンの面との間からはみ出さない形状で形成されている。
【００１１】
これにより、製造過程（絶縁層を積層する積層工程）において、無機材料フィラーと接続部材とは、ほとんど衝突しない（接触しない）という大きな特徴がある。積層工程では、内蔵されるべき部品を実装しているはんだ（そのフィレット形状）が変形するぐらいに大きい加圧を行うが、このような変形は、はんだと無機材料フィラーとが突き当たって衝突することによるところが大きい。
【００１２】
この部品内蔵配線板では、積層工程において、接続部材に無機材料フィラーがほとんど衝突しないため、これに起因する接続部材への研磨類似の作用が発生しない。よって、特に、接続部材が機械的にもろい性質を有する場合に都合がよい。接続部材が機械的にもろい性質を有する場合、無機材料フィラーが衝突すると、研磨類似の作用で接続部材から離脱して微細な飛散物が生じ、これが配線パターン上に飛び散ると意図しない導電性のブリッジが生じて不良品となる。この部品内蔵配線板では、このような不良発生を非常に効果的に防止することができ、よって、信頼性の高い部品埋め込みが可能になる。
【００１３】
なお、接続部材としては、１）樹脂を含有する導電性組成物で形成された部材、２）高融点金属の粒子の種部と、該種部を覆った、前記高融点金属とすずとの複数元素系相部とを含有した融点上昇型のはんだで形成された部材を挙げることができる。これらの部材は、通常のはんだ（例えば組成Sn-3.0%Ag-0.5%Cu）よりも機械的にもろい性質がある。後者２）は、いわゆる融点上昇型のはんだが凝固したあとに呈示する状態である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、板厚み内部に部品を埋め込み具有する部品内蔵配線板において、信頼性の高い部品埋め込み構造を有した部品内蔵配線板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である部品内蔵配線板の構成を模式的に示す断面図。
【図２】図１中に示した領域Ａの部分を拡大して示す詳細図。
【図３】図１中に示した内蔵の部品４１について、その端子部分と、はんだ５１および配線パターン２２との位置関係の例を示す平面図。
【図４】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。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施態様として、前記部品が、前記端子の部分を除いた部分として、上面と、下面と、右側面と、左側面とを有する形状であり、該上面と該下面と該右側面と該左側面とがいずれも前記板状絶縁層に密着している、とすることができる。このように部品の上面、下面、右側面、左側面が、いずれも板状絶縁層に密着していると、板状絶縁層と部品との界面付近で剥離が生じにくい。性質の異なる絶縁材料が部品の周りを囲む状態の場合よりも、絶縁材料どうしで平衡が保たれやすいためと考えられる。
【００１７】
また、実施態様として、前記板状絶縁層が、第１の板状絶縁層と、該第１の板状絶縁層上に設けられた第２の板状絶縁層と、該第２の板状絶縁層上に設けられた第３の板状絶縁層とを有した板状絶縁層であり、前記配線パターンが、前記第１の板状絶縁層と前記第２の板状絶縁層との間に設けられた内層配線層としての配線パターンであり、前記第２の板状絶縁層が、前記部品を位置させるための開口を有しており、前記第１の板状絶縁層および前記第３の板状絶縁層のそれぞれ一部が、前記部品を取り囲んで埋め込むように、前記第２の絶縁層に設けられた前記開口内に進入するように変形している、とすることができる。これは、板厚み内部に部品を埋め込み具有するための構造の一例である。
【００１８】
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である部品内蔵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、絶縁層（板状絶縁層）１１〜１７（絶縁層１１、１２が第１の板状絶縁層、絶縁層１３〜１５が第２の板状絶縁層、絶縁層１６、１７が第３の板状絶縁層）、配線層（配線パターン）２１〜２８、層間接続体（導電性組成物印刷による導電性バンプ）３１〜３７、部品（表面実装型受動素子部品）４１、はんだ（融点上昇型のはんだ；接続部材）５１を有する。
【００１９】
内蔵されている部品４１は、表面実装型受動素子部品である例えばチップ型キャパシタであり、その平面的な大きさは例えば０．６ｍｍ×０．３ｍｍ（０６０３型部品）である。両端に端子（電極）４１ａを有し、その下側の面が内層の配線層２２が含む内蔵部品実装用ランドに対向位置した姿勢で内蔵されている。部品４１の端子４１ａと配線パターン２２とは、融点上昇型のはんだ５１により電気的、機械的に接続されている。
【００２０】
はんだ５１の形状には、次のような特徴がある。すなわち、部品４１の端子４１ａの一面と配線パターン２２の面との離間距離を、絶縁層１２が含有する無機材料フィラー（後述する）の名目粒径より小さくするような厚みではんだ５１は形成されている。そして、さらに、部品４１の端子４１ａの一面と配線パターン２２の面との間からはみ出さない形状ではんだ５１は形成されている。
【００２１】
このような形状に形成されたはんだ５１により、製造過程（絶縁層を積層する積層工程；後述する）において、絶縁層１２が含有する無機材料フィラーとはんだ５１とは、ほとんど衝突しない（接触しない）という大きな特徴がある。積層工程では、内蔵されるべき部品４１を実装しているはんだがフィレットを有するような一般的形状の場合には、そのフィレット形状が変形するぐらいに大きい加圧を行う。このような変形は、はんだと無機材料フィラーとが突き当たって衝突することによるところが大きい。
【００２２】
この部品内蔵配線板では、積層工程において、はんだ５１に無機材料フィラーがほとんど衝突しないため、これに起因するはんだ５１への研磨類似の作用も発生しない。よって、特に、はんだ５１が機械的にもろい性質を有する場合にもはんだ５１の形状劣化が生じない。はんだ５１が機械的にもろい性質を有する場合、無機材料フィラーが衝突すると、研磨類似の作用ではんだ５１から離脱して微細な飛散物が生じ、これが配線パターン２２上に飛び散ると意図しない導電性のブリッジが生じて不良品となる。この部品内蔵配線板では、このような不良発生を非常に効果的に防止することができ、よって、信頼性の高い部品埋め込みが可能である。
【００２３】
配線板としての構成の説明を続けるに、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。
【００２４】
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り、絶縁層１１〜１７の板広がり方向に一致した層として形成されている。絶縁層１１〜１７は、配線層２１〜２８をそれぞれ電気的に隔てるように設けられた、無機材料フィラー（例えばシリカ）を含有した例えばエポキシ樹脂からなるリジッドな素材の層である。このうち絶縁層１３〜１５は、埋設された部品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。
【００２５】
絶縁層１１〜１７が含有する無機材料フィラーは、板材としての熱膨張性を抑制するため樹脂中に配合された無機材料の微粒子である。その粒子径は、例えば、４μｍ程度ないし２０μｍ程度の間で名目粒径として規定されている。例えば、名目粒径が○○μｍのようにひとつの代表値で示される場合、あるいは名目粒径が△△μｍから××μｍのように幅をもって示されている場合などがあり得る。これらの値は目安である場合が多いが、一種の仕様と捉えることができ、これらの粒径に満たない粒径のフィラーは、その割合として小さく抑えられていると考えることができる。
【００２６】
各配線層については、まず配線層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】
はんだ５１は、すでに述べたように、融点上昇型のはんだが凝固して形成された、部品４１と配線パターン２２とを電気的、機械的に接続する部材であり、その形状についてもすでに述べたとおりである。はんだ５１の微細な構造は、高融点金属（例えばＣｕ）の粒子の種部と、この種部を覆った、高融点金属（例えばＣｕ）とすずとの複数元素系相部（例えば、Ｃｕ３Ｓｎ、Ｃｕ６Ｓｎ５）とを含有した構造である。はんだ（例えば組成Sn-3.0%Ag-0.5%Cu）も少しは残留しているが割合として小さく、通常のはんだが溶融する温度で再び溶融してもその周りに及ぼす悪影響は小さく抑えられている。ただし、はんだ５１の機械的な性質は、通常のはんだよりももろい。
【００３０】
図２は、図１中に示した領域Ａの部分を拡大して示す詳細図である。図２において、図１中に使用した符号は、同一のものを指し示すために用いている。
【００３１】
図２に示すように、絶縁層１２には、樹脂部１２ａのほか、無機材料フィラー１２ｂが含有されており、はんだ５１による部品４１の端子４１ａの一面と配線パターン２２の面との離間距離（いわゆるスタンドオフ）は、絶縁層１２が含有する無機材料フィラー１２ｂの名目粒径より小さい。また、はんだ５１は、すでに述べたように、部品４１の端子４１ａの一面と配線パターン２２の面との間からはみ出さない形状である。したがって、絶縁層１２が含有する無機材料フィラー１２ｂとはんだ５１とは、ほぼ接触していない。
【００３２】
なお、厳密に言うと、無機材料フィラー１２ｂは、ほぼ球形であるので、はんだ５１が端子４１ａの一面と配線パターン２２の面との間からはみ出しはしないが、後退もしていない形状の場合には、接触する。しかしながら、はみ出しはしないが後退もしていないようにはんだ５１の形状を制御することは極めて困難であり、はんだ５１について、部品４１の端子４１ａの一面と配線パターン２２の面との間からはみ出さないようにその量や塗布領域（クリームはんだでの段階；後述する）を制御すると、事実上、無機材料フィラー１２ｂとはんだ５１とが接触しないような後退を伴ってはんだ５１の形状は抑制される。
【００３３】
無機材料フィラー１２ｂとはんだ５１とが、接触せずほとんど衝突しないことによる利点についてはすでに述べたとおりである。
【００３４】
図３は、図１中に示した内蔵の部品４１について、その端子４１ａの部分と、はんだ５１および配線パターン２２との位置関係の例を示す平面図である。図３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。
【００３５】
図３（ａ）は、部品４１が０６０３型部品である場合を示している。配線パターン２２には部品４１用のランド（大きさは例えば０．３ｍｍ×０．３ｍｍ）が設けられ、このランドと部品４１の端子４１ａとの間にはんだ５１の層が存在する。はんだ５１は、機械的な強度の確保を考慮して面積が小さくなり過ぎないように、例えば、名目０．１４ｍｍ×０．１７ｍｍ程度の大きさとすることができる。
【００３６】
また、図３（ｂ）は、部品４１が１００５型部品（平面形状が１ｍｍ×０．５ｍｍの部品）である場合を示している。配線パターン２２には部品４１用のランドが、例えば、０．３６５ｍｍ×０．５ｍｍの大きさで設けられ、このランドと部品４１の端子４１ａとの間にはんだ５１の層が存在する。はんだ５１は、機械的な強度の確保を考慮して面積が小さくなり過ぎないように、例えば、名目０．１６５ｍｍ×０．３７ｍｍ程度の大きさとすることができる。
【００３７】
次に、図１に示した部品内蔵基板の製造工程を図４ないし図６を参照して説明する。図４ないし図６は、それぞれ、図１に示した部品内蔵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４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。
【００３８】
図４から説明する。図４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４（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。
【００３９】
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。プリプレグ１１Ａには、硬化前の樹脂部中に無機材料フィラーが配合されている。以下で言及するプリプレグについても同様である。
【００４０】
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。
【００４１】
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所定面積のパターンで、しかも量を制御して効率的に印刷できる。クリームはんだ５１Ａの量を制御する意味で、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考えられる。クリームはんだ５１Ａは、フラックス中に、はんだ（例えば組成Sn-3.0%Ag-0.5%Cu）の微粉末粒子と、高融点金属（例えばＣｕ、ほかにＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ａｇ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｃｏ−Ｓｎ合金、Ｆｅなど）の微粉末粒子とが分散された構成を有するものである。
【００４２】
次に、部品４１をクリームはんだ５１Ａを介して実装用ランド上に例えばマウンタで載置し、さらにその後、図２（ｆ）に示すように、クリームはんだ５１Ａを例えばリフロー炉でリフローさせる。このリフローで、クリームはんだ５１Ａが含む高融点金属の微粉末粒子は、その表面の側からはんだが含むＳｎと溶け合い、はんだより高融点の複数元素系相部に変化する。これによりはんだ５１は、すでに述べたように、高融点金属の粒子の種部と、この種部を覆った、高融点金属とすずとの複数元素系相部とを含有した微細構造になっている。形成されたはんだ５１の形状についてはすでに説明したとおりである。
【００４３】
以上により得られた図４に示す部材を、積層部材１とする。この積層部材１を用いる後の工程については図６で述べる。
【００４４】
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を有する積層部材は、すでに説明した図４（ａ）〜図４（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を有する積層部材は、次にようにして得ることができる。すなわち、図４（ａ）中に示した金属箔２２Ａに代えて、図４（ｄ）に示したような両面配線板を用い、以下、図４（ａ）、図４（ｂ）に示した工程と同様の要領の工程を行う。
【００４５】
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。
【００４６】
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６１を例えばドリルを用い形成する。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４（ａ）、（ｂ）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。
【００４７】
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６１と同じ位置の孔を形成し、部品用開口部６１１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部材を積層部材２とする。
【００４８】
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部材１、２などを積層する配置関係を示す図である。ここで、図示上側の積層部材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。
【００４９】
図６に示すような配置で各積層部材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、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。この積層工程により、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。以上説明の工程により、図１に示した部品内蔵基板を得ることができる。
【００５０】
プリプレグ１２Ａ、１６Ａの変形についてより詳細には、以下である。すでに説明したように、プリプレグ１２Ａ、１６Ａには、無機材料フィラーが含まれているが、この無機材料フィラーは、この積層工程において、はんだ５１に衝突しない。はんだ５１に接触することになるのは、プリプレグ１２Ａの樹脂部である（図２を参照）。これにより、積層工程において、無機材料フィラーがはんだ５１に対して研磨類似の作用を発生させないため、はんだ５１から離脱して微細な飛散物が生じない。
【００５１】
実際に製造されたものを観察した結果は以下であった。端子４１ａのそれぞれについて、その付近の絶縁層１１上または配線層２２上に飛散物が発生しているかどうかを、Ｘ線撮像装置を用いて調べた。この結果、１６０１２８個の観測端子数に対して、飛散物の発生はまったく認められなかった（発生率０．００％）。これに対して、端子４１ａに通常のようにはんだフィレット（融点上昇型のはんだを使用）を形成して得られた部品内蔵配線板では、１８００個の観測端子数に対して、飛散物の発生が４４個あった（発生率２．４４％）。この飛散物がはんだ由来であることは、配線板を断面研磨してＥＤＸ（energy dispersive X-ray spectrometry）を用い成分分析して確かめた。
【００５２】
図１に示した部品内蔵配線板では、以上のように、はんだの飛散物が配線板の内部に発生しないので、信頼性の高い部品埋め込みが可能である。すなわち、製造途上において配線パターン２２上にはんだが飛び散り、意図しない導電性のブリッジが生じて不良品となることを防止できる。なお、以上の説明では、融点上昇型のはんだ５１を用いた場合を示したが、機械的にもろいという点は、樹脂を含有する導電性組成物をはんだ５１の代わりに用いた場合も共通性がある。したがって、この場合にも有効であると考えられる。
【００５３】
以上説明した部品内蔵配線板は、副次的に、以下の利点がある。まず、部品４１が、端子４１ａの部分を除いた部分として、上面と、下面と、右側面と、左側面とを有する形状であり、上面と下面と右側面と左側面とがいずれも板状絶縁層１２、１６に密着する構造になるため、板状絶縁層１２、１６と部品４１との界面付近で剥離が生じにくく高信頼性になる。これは、性質の異なる絶縁材料が部品４１の周りを囲む状態の場合よりも、絶縁材料どうしで平衡が保たれやすいためと考えられる。部品４１と絶縁層１１との間は比較的狭いので、変形例として、例えば図４（ｄ）の次段階で、部品４１の下となる領域に充填用の樹脂シートを設けておく構成もあり得るが、剥離性の点では一歩譲る構成になる。
【００５４】
また、図１に示した部品内蔵配線板は、部品４１の端子４１ａに伴うようにはんだフィレットがないため、絶縁層１３〜１５に設ける部品用開口部６１（図５（ｂ）を参照）の面積をより小さくできる。したがって、配線層２３〜２６は、それぞれその形成領域の犠牲が少ない。よって、内層配線パターン形成の自由度の犠牲も小さく済む。
【００５５】
図１に示した部品内蔵配線板の変形例には、以下のものを挙げることができる。まず、層間接続体３１〜３７については、種々の公知の構造のものに代えることができる。また、配線層数や絶縁層数は、必要に応じて、適宜、増加または減少させることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１，２，３…積層部材、１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７…板状絶縁層、１１Ａ，１２Ａ，１４Ａ，１６Ａ…プリプレグ、１２ａ…樹脂部、１２ｂ…無機材料フィラー、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…表面実装型受動素子部品、４１ａ…表面実装用端子、５１…融点上昇型のはんだ（または導電性組成物）、５１Ａ…融点上昇型のクリームはんだ、６１，６１１…部品用開口部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の名目粒径が規定されている無機材料フィラーを含有する板状絶縁層と、
前記板状絶縁層の板広がり方向に一致した層として形成されている配線パターンと、
端子を有し、該端子のいずれか一面が前記配線パターンの面と対向するような姿勢で、前記板状絶縁層の厚み内部に該板状絶縁層に密着して埋め込まれた部品と、
前記部品の端子の前記一面と前記配線パターンの面との間を電気的、機械的に接続するように設けられた、樹脂を含有する導電性組成物で形成された部材であるか、または、高融点金属の粒子の種部と、該種部を覆った、前記高融点金属とすずとの複数元素系相部とを含有した融点上昇型のはんだで形成された部材であるかのいずれかである接続部材と、を具備し、
前記接続部材が、前記部品の端子の前記一面と前記配線パターンの面との離間距離を、前記板状絶縁層の前記無機材料フィラーの前記名目粒径より小さくするような厚みで、かつ、前記部品の端子の前記一面と前記配線パターンの面との間からはみ出さない形状で形成されていること
を特徴とする部品内蔵配線板。
【請求項２】
前記部品が、前記端子の部分を除いた部分として、上面と、下面と、右側面と、左側面とを有する形状であり、該上面と該下面と該右側面と該左側面とがいずれも前記板状絶縁層に密着していることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【請求項３】
前記板状絶縁層が、第１の板状絶縁層と、該第１の板状絶縁層上に設けられた第２の板状絶縁層と、該第２の板状絶縁層上に設けられた第３の板状絶縁層とを有した板状絶縁層であり、
前記配線パターンが、前記第１の板状絶縁層と前記第２の板状絶縁層との間に設けられた内層配線層としての配線パターンであり、
前記第２の板状絶縁層が、前記部品を位置させるための開口を有しており、
前記第１の板状絶縁層および前記第３の板状絶縁層のそれぞれ一部が、前記部品を取り囲んで埋め込むように、前記第２の絶縁層に設けられた前記開口内に進入するように変形していること
を特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【請求項１】
一定の名目粒径が規定されている無機材料フィラーを含有する板状絶縁層と、
前記板状絶縁層の板広がり方向に一致した層として形成されている配線パターンと、
端子を有し、該端子のいずれか一面が前記配線パターンの面と対向するような姿勢で、前記板状絶縁層の厚み内部に該板状絶縁層に密着して埋め込まれた部品と、
前記部品の端子の前記一面と前記配線パターンの面との間を電気的、機械的に接続するように設けられた、樹脂を含有する導電性組成物で形成された部材であるか、または、高融点金属の粒子の種部と、該種部を覆った、前記高融点金属とすずとの複数元素系相部とを含有した融点上昇型のはんだで形成された部材であるかのいずれかである接続部材と、を具備し、
前記接続部材が、前記部品の端子の前記一面と前記配線パターンの面との離間距離を、前記板状絶縁層の前記無機材料フィラーの前記名目粒径より小さくするような厚みで、かつ、前記部品の端子の前記一面と前記配線パターンの面との間からはみ出さない形状で形成されていること
を特徴とする部品内蔵配線板。
【請求項２】
前記部品が、前記端子の部分を除いた部分として、上面と、下面と、右側面と、左側面とを有する形状であり、該上面と該下面と該右側面と該左側面とがいずれも前記板状絶縁層に密着していることを特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【請求項３】
前記板状絶縁層が、第１の板状絶縁層と、該第１の板状絶縁層上に設けられた第２の板状絶縁層と、該第２の板状絶縁層上に設けられた第３の板状絶縁層とを有した板状絶縁層であり、
前記配線パターンが、前記第１の板状絶縁層と前記第２の板状絶縁層との間に設けられた内層配線層としての配線パターンであり、
前記第２の板状絶縁層が、前記部品を位置させるための開口を有しており、
前記第１の板状絶縁層および前記第３の板状絶縁層のそれぞれ一部が、前記部品を取り囲んで埋め込むように、前記第２の絶縁層に設けられた前記開口内に進入するように変形していること
を特徴とする請求項１記載の部品内蔵配線板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２５６８０４（Ｐ２０１２−２５６８０４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３０３１５（Ｐ２０１１−１３０３１５）
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【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２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【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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