電子部品の製造方法および電子部品
【課題】セラミック基板を含む積層構成において、耐衝撃性に優れ、インナービアおよび二次実装の電気接続信頼性の高い電子部品を実現する。
【解決手段】セラミック基板と、導電性樹脂組成物からなるビアホール導体を有した絶縁性樹脂シートと、多層回路基板もしくは金属箔とが積層された積層体の両側に、セラミックベースを介して加圧加熱して絶縁性樹脂シートを硬化させ、分割し電子部品を作製する製造方法を用いる。また、セラミックス基板の両面に絶縁性樹脂が形成された電子部品を用いる。
【解決手段】セラミック基板と、導電性樹脂組成物からなるビアホール導体を有した絶縁性樹脂シートと、多層回路基板もしくは金属箔とが積層された積層体の両側に、セラミックベースを介して加圧加熱して絶縁性樹脂シートを硬化させ、分割し電子部品を作製する製造方法を用いる。また、セラミックス基板の両面に絶縁性樹脂が形成された電子部品を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック基板と樹脂材料との異種材料を積層した部品内蔵構造を有する電子部品とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップを中心とする電子部品が実装された電子部品モジュールは、情報通信機器、事務用電子機器、家庭用電子機器、医療用電子機器などの、小型化、薄型化、高性能化に大きく寄与している。特に、情報通信機器の分野での小型化、薄型化の要求に対し、半導体チップ等の電子部品の実装密度をより高めるために、電子部品の電極ピッチおよび電子部品を実装する配線基板の配線ルールの微細化が益々進んでいる。
【０００３】
最近では、配線基板の表面に電子部品を実装する従来の２次元的な実装だけでなく、配線基板に電子部品を内蔵し、実装面積を大幅に縮小し、小型高密度化を図る３次元的な実装方法を用いた部品内蔵モジュールの開発も盛んに行われている。
【０００４】
また、半導体チップ等の電子部品をパソコンや携帯電話等の電子機器のマザー基板に実装する場合、微細な配線ルールの電子部品と電子部品に対して配線ルールが比較的粗なマザー基板との配線ルールの調整を図るために、インターポーザー基板やモジュール基板と呼ばれる配線基板に電子部品を実装した後、半田ボールを用いたＢＧＡ（Ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）実装や電極部半田印刷によるＬＧＡ（Ｌａｎｄ ｇｉｒｄ ａｒｒａｙ）実装によってマザー基板に二次実装するといった段階的な実装形態が採られることが多い。このマザー基板には通常、樹脂基板が使用されることが多いが、インターポーザー基板やモジュール基板には電子部品およびマザー基板の配線ルール、必要とされる基板の面積や厚さ、および電子部品の放熱性等さまざまな観点から樹脂基板もしくはセラミック基板が選択されて用いられている。ここでインターポーザー基板やモジュール基板としてセラミック基板を用いた場合、セラミック基板とマザー基板との熱膨張係数が大きく異なるため、二次実装部分に大きな応力がかかり、例えばＢＧＡ実装の半田ボールにクラックが発生する等の電気接続不良が発生することがあった。この様な異種材料を用いることに起因する不良発生に対し、セラミック材料で構成されるインターポーザー基板またはモジュール基板の、マザー基板実装面に樹脂層を形成することで応力を緩和させ不良発生を防ぐ方法（特許文献１）が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１２４４３５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、特許文献１に開示されている方法には、マザー基板への二次実装する前のセラミック基板と樹脂基板との異種積層接続構造の状態において、二次実装する面に反りがないことが求められる。セラミック基板は剛性が高く樹脂基板との異種積層接続構造において反りの発生は少ないが、反りが発生しにくい分、応力を内在的に含んでいることが多い。この内部応力が大きくなると、例えば一気にセラミック基板の欠け、割れ等の破損に繋がるといった様々な問題の原因となることが多かった。そのため、セラミック基板と樹脂基板の異種積層接続構造において、特許文献１に開示されているようにセラミック基板に樹脂層を形成する構造によって、樹脂面同士の接続により応力緩和をする方法がある。しかし、セラミック基板に直接樹脂層を形成する積層構造では、ＢＧＡ実装やＬＧＡ実装のように極小的なグリッドパターン接続ではなく全面接着となるため、熱膨張係数の差によって大きな反りが発生することでマザー基板への二次実装性を著しく損なうことになる。セラミック基板の厚さと樹脂層の厚さの関係によっても、異種積層構造に起因する内部応力や反りは変化しやすいため、どのような異種積層構造においても、マザー基板への二次実装の信頼性を高いものにすることは非常に困難であった。
【０００６】
以下に、図１３（ａ）〜図１３（ｅ）と図１４と図１５を用いて従来の電子部品の製造方法と電子部品について説明する。
【０００７】
図１３（ａ）において、セラミック基板３０１の配線パターン３０２ａに回路部品３１１ｂと３１１ｃを実装したセラミック基板３３３と、導電性樹脂組成物にて構成されるビアホール導体３３４を形成した絶縁性樹脂シート３３５と、転写形成材のキャリア層３２３上に転写形成材の配線パターン３２４が形成された転写シート３２５を準備する。ビアホール導体３３４で、セラミック基板の配線パターン３０２ａと転写形成材の配線パターン３２４を電気接続するように位置合わせを行い積層する。図１３（ｂ）〜図１３（ｅ）に示す様に、上述の積層体を熱プレス装置にて加圧加熱することで、絶縁性樹脂シートを熱硬化して積層体を一体化する。３５６は金属プレート、３５２はクッション材、３５３は熱プレス機の加熱プレートである。更に、ぞの後、セラミック基板の配線パターン３０２ｂ上に回路部品３１１ａと半導体チップまたは半導体パッケージなどの半導体素子３１２を実装した後、転写シートのキャリア層を剥離して電子部品の前駆体３４３（図１４）を作製する。電子部品の前駆体３４３を切断ライン３５５に沿って切断して個片に分割することで電子部品を作製する。しかし、加圧加熱する際にセラミック基板と絶縁性樹脂シートや転写シートあるいは樹脂多層基板との異種積層構造による熱膨張係数差によって図１５に示す様にビアホール導３３４に歪みが発生し、配線パターンとの位置合わせずれにより、信頼性の高い接続を得ることができなかった。また、異種積層構造による熱膨張係数差によって反りの発生も大きく、１００×１００ｍｍサイズで５〜８ｍｍ程度の反りが発生していた。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、セラミック基板を含む電子部品の異種積層構造に起因するビアホール導体３３４の歪みや反りの発生を抑制し、電子部品のマザー基板への二次実装の電気的接続信頼性を向上させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電子部品の製造方法は、少なくとも一方の主面の配線パターン上に、回路部品を実装したセラミック基板を準備する工程と、ビアホールに導電性樹脂組成物を充填してなる、ビアホール導体を有した未硬化の絶縁性樹脂シートＡおよびＢを準備する工程と、キャリア層と、配線パターンの少なくとも２層からなる転写形成材を準備する工程と、第２の転写形成材または、配線パターンを有した樹脂多層基板または、金属箔を準備する工程と、前記転写形成材、前記未硬化の絶縁性樹脂シートＡ、前記セラミック基板、前記未硬化の絶縁性樹脂シートＢおよび第２の転写形成材または、配線パターンを有した樹脂多層基板または、金属箔を順次積層し前記ビアホール導体によって、前記セラミック基板の一方の主面の配線パターンと前記転写形成材の配線パターンおよび、前記セラミック基板の他方の主面の配線パターンと第２の転写形成材または、配線パターンを有した樹脂多層基板または、金属箔が電気的に接続されるように位置合わせして積層する工程と、前記工程により積層された積層体の上下面にセラミックベースを配置し、加圧加熱して前記未硬化の絶縁性樹脂シートＡおよびＢを硬化させ、前記転写形成材、前記未硬化の絶縁性樹脂シートＡ、前記セラミック基板、前記未硬化の絶縁性樹脂シートＢおよび第２の転写形成材または、配線パターンを有した樹脂多層基板または、金属箔とを一体化する工程と、前記転写形成材のキャリア層を除去し、前記絶縁樹脂シートに埋め込まれた配線パターンを形成し電子部品の前駆体を作製する工程と、前記電子部品の前駆体を分割し電子部品を作製する工程とを含むものである。
【００１０】
この構成によると、前記積層体を加圧加熱して前記絶縁樹脂シートを硬化する際に、積層体の上下面にセラミックベースを配置しておくだけで、特別な工程を加えることなく、前記絶縁樹脂シート内に形成したビアホール導体に歪みを起こさず反りが発生しにくい高信頼性の電子部品を簡単に作成することができる。また、ビアホール導体に歪みを起こさず反りが発生しにくいことから、大判で一括形成できるので、作製時間の大幅な増加なく、電子部品を作製することができる。
【００１１】
また、本発明の電子部品の製造方法は、少なくとも一方の主面の配線パターン上に、回路部品を実装したセラミック基板を準備する工程と、ビアホールに導電性樹脂組成物を充填してなる、ビアホール導体を有した未硬化の絶縁性樹脂シートＡおよびＢを準備する工程と、配線パターンを有した樹脂多層基板またはかつ、金属箔を準備する工程と、前記樹脂多層基板、前記未硬化の絶縁性樹脂シートＡ、前記セラミック基板、前記未硬化の絶縁性樹脂シートＢおよび第２の樹脂多層基板または、金属箔を順次積層し、前記ビアホール導体によって、前記セラミック基板の一方の主面の配線パターンと前記樹脂多層基板の配線パターンおよび、前記セラミック基板の他方の主面の配線パターンと第２の樹脂多層基板または、金属箔が電気的に接続されるように位置合わせして積層する工程と、前記工程により積層された積層体の上下面にセラミックベースを配置し、加圧加熱して前記未硬化の絶縁性樹脂シートＡおよびＢを硬化させ、樹脂多層基板、前記未硬化の絶縁性樹脂シートＡ、前記セラミック基板、前記未硬化の絶縁性樹脂シートＢおよび第２の樹脂多層基板または、金属箔とを一体化し電子部品の前駆体を作製する工程と、前記電子部品の前駆体を分割し電子部品を作製する工程とを含むものである。
【００１２】
この構成においても、上記本発明の電子部品の製造方法と同様の効果が得られる。また、配線転写パターンに替わり多層フレキ基板を用いていることにより、反りの発生無く配線収容性を高めることができるので設計の自由度を妨げることはない。
【００１３】
また、本発明の電子部品の製造方法は、前記電子部品の前駆体の前記金属箔を加工して配線パターンを形成する工程と、前記金属箔を加工した配線パターン上に回路部品を実装する工程と、前記電子部品の前駆体を分割し電子部品を作製する工程とを含むものである。
【００１４】
この構成によると前記セラミック基板の両面に接着された前記絶縁性樹脂シートに回路部品を内蔵したうえ、さらに前記絶縁性樹脂シートの上に形成された配線パターンに回路部品を実装することで、回路部品が高密度に三次元実装された電子部品となる。
【００１５】
また、本発明の電子部品の製造方法は、前記電子部品の前駆体の前記第２の樹脂多層基板の配線パターン上に回路部品を実装する工程を含むものである。この構成によると上記発明の電子部品の製造方法と同じ効果を得ることができる。
【００１６】
具体的には、前記樹脂多層基板がポリイミド、アラミド、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ＰＥＮ、テフロン（登録商標）から選ばれる少なくとも一つのフィルムベース材を用いたフレキ基板であることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば前記セラミック基板の両面に積層される前記絶縁性樹脂シートによる反り緩和構造以外のアンバランス要因である樹脂多層基板が電子部品の反りに与える影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００１８】
具体的には、前記絶縁性樹脂シートが、無機フィラー５０％体積〜７５％体積％と熱硬化性樹脂とを含む混合物からなるものである。この構成によると、無機フィラーを混合することで、異種積層構造における内部応力の原因の一つである絶縁性樹脂シートの熱膨張係数を小さくする効果がある。また配合比について、７５体積％以上であると、粉体量に対し、液体量が少なすぎ、シート化が難しくなり、５０体積％以下ではあると、無機フィラーを混合したことによる熱膨張の低減や放熱性の向上等の効果が少なくなる。加圧加熱して半導体チップ等の回路部品を絶縁性樹脂シートに内蔵する時に、回路部品に損傷を与えない粘度であれば、無機フィラーの配合率は大きい方が好ましい。
【００１９】
具体的には、前記無機フィラーが、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＢＮおよびＡｌＮから選ばれる少なくとも一つの無機フィラーを含むものである。これらの無機フィラーを用いることで、絶縁性樹脂シートの放熱性が高くなり、熱膨張係数が小さい効果がある。
【００２０】
具体的には、前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂から選ばれる少なくとも一つの熱硬化性樹脂を含むものである。これらの樹脂は多種多様な種類が市販されており、これらの樹脂を用いることで耐熱性や電気的絶縁性に優れたものとなる。
【００２１】
具体的には、前記導電性樹脂組成物が、金、銀、銅、およびニッケルから選ばれる少なくとも一つの金属を含む金属粒子を導電性成分として含み、かつ、エポキシ樹脂を樹脂成分として含むものである。上記金属は電気抵抗が低く、また、エポキシ樹脂は耐熱性や電気絶縁性に優れている。特に、銅粉をコア材として、表面に銀でコートした金属粒子は、機械的強度が強く安価である銅粉と、酸化しにくく低抵抗である銀粉の両方の特性を併せ持ち、好適である。
【００２２】
本発明の電子部品は、第１の配線パターンを有したセラミック基板層と、前記セラミック基板層の第１の主面に接着され、導電性樹脂組成物からなるビアホール導体を有した絶縁性樹脂シート層と、前記絶縁性樹脂シート層に接着され、前記ビアホール導体により前記第１の配線パターンと電気的に接続される第２の配線パターンまたは、第２の配線パターンを有した樹脂多層基板層と、前記セラミック基板の第２の主面に接着される絶縁性樹脂シート層とを備えたものである。この構成によると、異種材料の積層に起因する反りを、セラミック基板層の両面に絶縁性樹脂シート層を形成しているため応力バランスがとれ反りのない二次実装信頼性の高い電子部品にすることができる。また、セラミック基板層の第１の主面に絶縁性樹脂シート層を介して接着される第２の配線パターンまたは第２の配線パターンを有した樹脂多層基板層を積層することによって生じる応力バランスの不整合を、セラミック基板層の両面に接着される絶縁性樹脂シート層の厚みを変えることで容易に応力バランスの整合をとることが可能であり、必ずしも完全な対称構造としなくても反りのない電子部品となる。
【００２３】
また本発明の電子部品は、前記セラミック基板層の第１の主面および第２の主面の少なくとも一方に、前記絶縁性樹脂シート層に内蔵した状態で、前記第１の配線パターンに実装した回路部品をさらに備えたものでもよい。この構成においてセラミック基板層の両面に回路部品を実装した形態では対称構造に近くなり応力緩和ができるため好ましい。この構造においても内蔵回路部品構成を含んだ応力バランスの不整合を、セラミック基板層の両面に接着される絶縁性樹脂シート層の厚みを変えることで容易に応力バランスの整合をとることが可能であり、必ずしも完全な対称構造としなくても反りのない電子部品となる。
【００２４】
具体的には、前記回路部品が半導体チップを含むものである。この構成によると、反りが発生しにくいことに基づき。特に、微細なピッチの外部電極が形成されたベアチップ半導体もしくは半導体パッケージが実装されている場合において、反りに起因するベアチップ半導体もしくは半導体パッケージ実装の電気接続の悪化が起こりにくい。
【００２５】
また本発明の電子部品は、前記セラミック基板層の第２の主面に接着され、導電性樹脂組成物からなるビアホール導体を有した絶縁性樹脂シート層と、前記絶縁性樹脂シート層に接着される第３の配線パターンまたは、第３の配線パターンを有した樹脂多層基板層または、導電性膜層を備え、前記ビアホール導体によって前記セラミック基板層の第１の配線パターンと、前記第３の配線パターンまたは導電性膜層とが電気的に接続されたものでもよい。この構成において前記ビアホール導体を内蔵された回路部品の周辺に配置してグランドに接続することによって磁気シールド効果を得ることができる。また、第３の配線パターンまたは、第３の配線パターンを有した樹脂多層基板上にさらに回路部品を実装することにより高密度に部品実装された電子部品となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、回路部品が実装されたセラミック基板の両面に、導電性樹脂ペーストが充填されたビアホール導体を有した未硬化の熱硬化性樹脂シートと、配線パターンが形成された転写シートまたは樹脂多層基板または金属箔のいずれかを積層した積層体を加圧加熱して一体化する際に、積層体の上下面にセラミックベースを配置して加圧加熱することで、電子部品の異種積層に起因するビアホール導体の歪み、および、反りの発生を抑制することができる。これは、加熱時に発生するセラミック基板と樹脂・金属材料の熱膨張係数の差によって生ずる歪みを、セラミック基板をコアとして両面にセラミックベースを配して圧力をかけることで間にある樹脂・金属材料の熱膨張を抑制することができ、絶縁性樹脂シートに形成されたビアホール導体の歪み生じさせず配線パターンとの位置ずれを発生させない。セラミック基板の両面に接着される絶縁性樹脂シートの厚みを電子部品構成に応じて変えることで、応力対称構造を容易に構成できるため反りの発生を制御できる。この製造方法によればセラミック基板の両面に回路部品を実装した状態で加熱加圧できるため工程を単純化できる。また、電子部品内のビアホール導体の歪みおよびの反りを低減することで、マザー基板の二次実装性、そして二次実装後の電気接続信頼性および耐落下衝撃信頼性を高めることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図１ないし図１２を用いて説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の電子部品の製造方法を図１（ａ）〜図１（ｍ）の模式的な工程断面図を参照して説明する。
【００２９】
図１において、１０１は厚み０．５ｍｍの６層セラミック基板で無収縮のＬＴＣＣ（ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏ−ｆｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃｓ）、１０２ａ・１０２ｂはセラミック基板１０１の配線パターンでＡｇ材料を主成分としたペーストにて印刷・焼成形成され厚みは２０μｍである。１１１ａ・１１１ｂ・１１１ｃは、回路部品で抵抗、コンデンサ、インダクタなどのチップ部品であり、１１２は半導体素子であり、半導体チップ、半導体パッケージ等、１２４は転写形成材に形成された厚み０．０１２ｍｍのＣｕ箔からなる配線パターン、１２３は転写形成材のキャリア層で厚み０．０７ｍｍのＣｕ箔または樹脂フィルム、１３１は厚み０．５ｍｍの絶縁性樹脂シートで内蔵される部品厚みに応じて厚みは調整される。１３２は厚み０．０２ｍｍの保護フィルムでＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）であるが、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などを用いても良い。１３３は直径０．１６ｍｍのビアホール、１３４は導電性樹脂組成物からなるビアホール導体、１４１は金属箔、１５１は厚み２ｍｍのセラミックベース、１５２は厚み２ｍｍのクッション材、１５４はヒーター、１５３は熱プレス装置の加熱プレート、１４３は電子部品の前駆体、１５５は分割加工ライン、１４７は本発明の電子部品である。
【００３０】
絶縁性樹脂シート１３１は、無機フィラー５０体積％〜７５体積％と熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる。ここで無機フィラーは、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＢＮおよびＡｌＮから選ばれる少なくとも一つの無機フィラーを含み、熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂から選ばれる少なくとも一つの熱硬化性樹脂を含むものからなる。さらに、ビアホール導体１３４を構成する導電性樹脂組成物は、金、銀、銅、およびニッケルから選ばれる少なくとも一つの金属を含む金属粒子を導電性成分として含み、かつ、エポキシ樹脂を樹脂成分として含むものからなる。このような構成は、第２ないし第６の実施の形態においても同様である。
【００３１】
図１（ａ）と図１（ｂ）でセラミック基板１０１の配線パターン１０２ａ・１０２ｂ上に回路部品１１１ａ・１１１ｂ・１１ｃおよび半導体素子１１２を実装する。図１（ｃ）と図１（ｄ）で転写形成材１２１の金属箔１２２を加工して転写形成材の配線パターン１２４が形成された転写形成材１２５を用意する。図１（ｅ）〜図１（ｈ）で絶縁性樹脂シート１３１の両面に保護フィルム１３２を貼り合わせ、ビアホール１３３を開口、導電性樹脂組成物を充填してビアホール導体１３４を形成、保護フィルム１３２を除去してビアホール導体１３４が形成された絶縁性樹脂シート１３５を用意する。図１（ｉ）で回路部品が実装されたセラミック基板１０４、ビアホール導体を備えた絶縁性樹脂シート１３５ａ、配線パターン形成された転写形成材１２５および金属箔１４１を、ビアホール導体１３４によって、セラミック基板１０１の一方の主面に形成されたセラミック基板の配線パターン１０２ｂと転写形成材の配線パターン１２４および、セラミック基板１０１の他方の主面に形成されたセラミック基板の配線パターン１０２ａと金属箔１４１が電気的に接続されるように位置合わせして積層する。図１（ｊ）で回路部品が実装されたセラミック基板１０４、ビアホール導体を備えた絶縁性樹脂シート１３５ａ・１３５ｂ、配線パターン形成された転写形成材１２５および金属箔１４１が積層された積層体の上下面に、セラミックベース１５１とクッション材１５２とを配置し、加熱プレート１５３にて加圧加熱することで絶縁性樹脂シート１３１を熱硬化して積層体を一体化する。図１（ｋ）は加圧加熱して一体化された積層体である。図１（ｌ）で転写形成材のキャリア層１２３を除去する。図１（ａ）〜図１（ｌ）の工程によって製作される電子部品は、現実的な製造方法としては大判で多数個取りされるのが一般的であり、転写形成材のキャリア層１２３を除去した段階で図１（ｍ）に示す電子部品の前駆体１４３が得られる。切断ライン１５５で分割、個片化し、一つ一つの電子部品１４７として、本発明の電子部品を作製する。
【００３２】
尚、第１の実施の形態では、セラミック基板の両面に回路部品を実装して絶縁性樹脂シートに内蔵しているがそれに限定されず、片面の実装でも良く、さらには厚膜または薄膜で形成されるセラミック基板上への作り込み部品でも良い。また、セラミック基板の他方の主面に接着される絶縁性樹脂シートには、必ずしもビアホール導体を形成することなく部品を内蔵するだけでも良い。
【００３３】
加熱時に発生するセラミック基板と樹脂材料の熱膨張係数の差によって生ずる歪みを、セラミック基板１０１をコアとして両面にセラミックベース１５１を配して圧力をかけることで、間にある樹脂・金属材料の熱膨張を抑制することができ、絶縁性樹脂シート１３１に形成されたビアホール導体１３４に歪みを生じさせないため、ビアホール導体と配線パターンとの位置ずれを発生させない。セラミック基板１０１の両面に接着される絶縁性樹脂シート１３１の厚みを電子部品構成に応じて変えることで、応力対称構造が容易に構成できるため反りの発生を制御できる。また、セラミック基板の両面に回路部品を実装した状態で加熱加圧できることで、加圧加熱後に部品を実装する工程を省略でき工程を単純化できる。また、電子部品内のビアホール導体の歪みおよびの反りを低減することで、マザー基板の二次実装性、そして二次実装後の電気接続信頼性および耐落下衝撃信頼性を高めることができるようになる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の電子部品の製造方法を図３（ａ）〜図３（ｃ）の模式的な工程断面図を参照して説明する。
【００３５】
図３において、１３３は回路部品が実装されたセラミック基板、１３５ａ・１３５ｂはビアホール導体が形成された絶縁性樹脂シートでそれぞれの構成要素および製造工程は第１の実施の形態と同様である。１２６は樹脂多層基板、１４１は金属箔である。
【００３６】
図３（ａ）で回路部品が実装されたセラミック基板１３３、ビアホール導体を備えた絶縁性樹脂シート１３５ａ・１３５ｂ、樹脂多層基板１２６、金属箔１４１とを、ビアホール導体１３４によってセラミック基板１０１の一方の主面に形成されたセラミック基板の配線パターン１０２ａと、樹脂多層基板１２６の配線パターン１２８ｂおよび、セラミック基板１０１の他方の主面に形成されたセラミック基板の配線パターン１０２ｂと金属箔１４１が電気的に接続されるように位置合わせして積層する。図３（ｂ）で回路部品が実装されたセラミック基板１３３、ビアホール導体を備えた絶縁性樹脂シート１３５ａ・１３５ｂ、樹脂多層基板１２６および金属箔１４１が積層された積層体の上下面に、セラミックベース１５１とクッション材１５２とを配置し、熱プレス装置の加熱プレート１５３にて加圧加熱することで絶縁性樹脂シート１３１を熱硬化して積層体を一体化する。ここで、１５４は、加熱するためのヒーターである。図３（ｃ）は加圧加熱して一体化された積層体である。図示では個片で示しているが実施の形態１と同様に多数個取りの大判である電子部品の前駆体を分割、個片化して本発明の電子部品を作製する。
【００３７】
尚、第２の実施の形態では、セラミック基板の両面に回路部品を実装して絶縁性樹脂シートに内蔵しているがそれに限定されず、片面の実装でも良く、さらには厚膜または薄膜で形成されるセラミック基板上への作り込み部品でも良い。また、セラミック基板の他方の主面に接着される絶縁性樹脂シートには、必ずしもビアホール導体を形成することなく部品を内蔵するだけでも良い。
【００３８】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態における効果に加え、単層配線層である転写パターンに代わり樹脂多層基板を用いているので、配線収容性が高く設計の自由度を妨げることのない電子部品となる。また、樹脂多層基板としてポリイミド、アラミド、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ＰＥＮまたはテフロン（登録商標）などの厚み０．００５ｍｍから０．０５ｍｍのフィルムベース材を用いたフレキ基板（厚み０．０１５ｍｍから０．１ｍｍ）を用いることでより反りを小さく出来る。
【００３９】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態の電子部品の製造方法を図４（ａ）と図４（ｂ）の模式的な工程断面図を参照して説明する。
【００４０】
図４において、１４２は金属箔を加工した配線パターン、１１４ａ・１１４ｂは回路部品、１１２と１１３は、半導体素子で、半導体チップまたは半導体パッケージである。
【００４１】
図４（ａ）と図４（ｂ）にて、第２の実施の形態で作製された電子部品の前駆体の金属箔１４１をパターンニングして配線パターン１４２を形成する。次に、配線パターン１４２上に半導体チップまたは半導体パッケージなどの半導体素子１１３および回路部品１１４ａ・１１４ｂを実装する。さらに多数個取りの大判である電子部品の前駆体を分割、個片化して本発明の電子部品を作製する。尚、電子部品の前駆体として第１の実施の形態で説明した電子部品の前駆体を用いても良い。また、金属箔をパターン加工して配線パターンを形成したが、加圧加熱する際に、転写形成材による配線パターン転写または樹脂多層基板を接着してその配線パターン上に回路部品を実装しても良い。
【００４２】
第３の実施の形態では、第２の実施の形態における効果に加え、さらに回路部品が多段に積層されて実装されているため実装密度の高い電子部品となり小型化に優位である。
【００４３】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態の電子部品を、図５ないし図１２の模式的な断面図を参照して説明する。
【００４４】
図５ないし図１２において、１０１は、セラミック基板、１０２ａと１０２ｂはセラミック基板１０１の配線パターン、１１１ａ・１１１ｂ・１１１ｃは回路部品で抵抗、コンデンサ、インダクタなどのチップ部品、１１２は、半導体素子で、半導体チップまたは半導体パッケージ等、１２４は転写形成材の配線パターン、１２７は樹脂多層基板、１２８ａ・１２８ｂは樹脂多層基板の配線パターン、１３１ａ・１３１ｂは絶縁性樹脂シート、１３４は導電性樹脂組成物からなるビアホール導体、１４１は金属箔である。このような構成は、第５の実施の形態においても同様である。尚、金属箔１４１に代わり、スパッター、蒸着等で形成される金属薄膜や、メッキで形成される金属厚膜または導電性粒子を含んだ印刷ペーストでも形成しても良い。
【００４５】
図５における本発明の電子部品は、セラミック基板１０１の第１の主面に接着され、導電性樹脂組成物からなるビアホール導体１３４を有した絶縁性樹脂シート１３１ａと、絶縁性樹脂シート１３１ａに接着され、ビアホール導体１３４により第１の配線パターンと電気的に接続される第２の転写形成材の配線パターン１２４と、セラミック基板１０１の第２の主面に回路部品１１１ａおよび半導体チップまたは半導体パッケージなどの半導体素子１１２が実装されると共に、絶縁性樹脂シート１３１ｂが接着され、回路部品１１１ａおよび半導体チップまたは半導体パッケージなどの半導体素子１１２が絶縁性樹脂シートに内蔵されている。
【００４６】
この構成によると、異種材料の積層に起因する反りを、セラミック基板の両面に絶縁性樹脂シートを形成しているため応力バランスがとれ反りのない二次実装信頼性の高い電子部品にすることができる。また、回路部品を実装することでより複雑な応力が発生しやすい構造を、セラミック基板の両面に接着される絶縁性樹脂シートの厚みを変えることで容易に応力バランスの整合をとることが可能であり、必ずしも完全な対称構造としなくても反りのない電子部品となる。
【００４７】
図６における本発明の電子部品は、セラミック基板の第１の主面にも回路部品を実装して、絶縁樹脂シートに内蔵したものである。このことで、セラミック基板の第１の主面に接着される絶縁樹脂シートが、単なるマザー基板への二次実装時の応力緩和機能だけでなく部品内蔵層としての役割も果たし、高密度実装の電子部品となる。
【００４８】
図７および図８における本発明の電子部品は、上記で説明した構成に加えて、セラミック基板の第２の主面に接着され回路部品が内蔵される絶縁樹脂シート１３１ｂに、さらに金属箔１４１を接着するとともにビアホール導体１３４を回路部品１１１ａおよび半導体チップまたは半導体パッケージなどの半導体素子１１２を囲むように形成してグランドに接続することで磁気シールド機能を持たせたものである。
【００４９】
図９ないし図１２における本発明の電子部品は、図５ないし図８で説明した電子部品の構成における転写形成材の配線パターン１２４に代わり樹脂多層基板１２６を用いたものである。１２７は樹脂多層基板のコア材で、好ましくはポリイミド、アラミド、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ＰＥＮおよびテフロン（登録商標）から選ばれる少なくとも一つのフィルムベース材を用いたフレキ基板である。
【００５０】
単層配線層である転写パターンに代わり樹脂多層基板を用いているので、配線収容性が高く設計の自由度を妨げることのない電子部品となる。また、樹脂多層基板としてポリイミド、アラミド、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ＰＥＮおよびテフロン（登録商標）などのフィルムベース材を用いたフレキ基板を用いることでより反りを小さく出来る。また、樹脂多層基板は２層基板として図示されているが特にこれに限定されるものではない。
【００５１】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態の電子部品を、図４（ｂ）の模式的な断面図を参照して説明する。
【００５２】
図４（ｂ）において、１４８は第４実施の形態で作製された図３（ｃ）に示す本発明の電子部品の一例である。本実施の形態では、金属箔１４１を配線パターン１４２に置き換えたものである。配線パターン１４２上に半導体チップまたは半導体パッケージなどの半導体素子１１３や回路部品１１４ａ・１１４ｂを実装されている。尚、ビアホール導体１３４は磁気シールド目的に限定されず信号線としても使用する。配線パターンは金属箔をパターン加工しているが、これに限定されるものではなく配線パターン転写や樹脂多層基板を貼り付けたものでも良い。また、マザー基板への二次実装面側には樹脂多層基板を用いているが配線パターン転写による形成でも良い。さらには、セラミック基板への回路部品実装は片面への実装形態でも良い。
【００５３】
本発明の電子部品では、回路部品が多段に積層されて実装されているため実装密度の高い電子部品となり小型化に優位である。
【００５４】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【００５５】
（第６の実施の形態）
上述の第１の実施の形態の電子部品の製造方法を、次の（１）〜（７）の手順および図１（ａ）〜図１（ｍ）および図２の模式的な工程断面図を用いて説明する。
【００５６】
なお、第２から第５の実施の形態も同様の製造にて製造した。各層の構成などが各実施の形態で異なるが、プロセス的には同じ製造方法を使用できる。
【００５７】
（１）回路部品が実装されたセラミック基板の準備
図１（ａ）に示す、絶縁性樹脂シート１３１に形成されたビアホール導体１３４の接続性を評価するための配線パターンと、回路部品を実装するための配線パターン１０２ａ、１０２ｂが形成された、サイズ１００×１００ｍｍ、厚み０．４ｍｍの４層で構成される多層のセラミック基板１０３を準備する。
【００５８】
次いで図１（ｂ）に示す、セラミック基板の配線パターン上に、ＡＣＦ、ＮＣＦ、ＳＢＢ、等の手段により半導体チップまたは半導体パッケージなどの半導体素子１１２をフリップチップ実装する。次にクリーム半田ペーストをスクリーン印刷、ディスペンス等の手段により供給し、回路部品１１１ａ・１１１ｂ・１１１ｃを実装し、リフローを行って回路部品が実装されたセラミック基板１０４を準備する。尚、これら実装部品は絶縁性樹脂シートに内蔵されるが、二次実装時のリフロー工程で半田再溶融によりショートが発生しないように、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田より融点が高いＳｎＳｂ半田の様な高温タイプのクリーム半田や、融点シフト型半田あるいは導電性接着剤を用いることが好ましい。また、回路部品の実装はセラミック基板の片面側だけでも良い。
【００５９】
（２）配線パターンを形成した転写形成材の準備
図１（ｃ）は厚み０．０７ｍｍキャリア銅箔である転写形成材のキャリア層１２３上に離型層としてニッケルめっきを介して、厚み０．０１２ｍｍの銅箔１２２が積層された転写形成材１２１（古河サーキットフォイル株式会社Ｆ−ＤＰ）である。フォトリソグラフィー技術によって、銅箔１２２を加工して所定のパターンを形成した転写形成材の配線パターン１２４を形成した転写形成材１２５を準備する。尚、キャリア銅箔上に配線パターンと逆パターンのレジストパターンを形成して、メッキにて配線パターンを形成後、レジストを除去する方法で転写形成材を作製しても良い。
【００６０】
（３）導電性ペーストが充填された樹脂シートの準備
図１（ｅ）〜図１（ｈ）に示す様に、まず、無機フィラーと熱硬化性樹脂の混合物からなる絶縁性樹脂シートを作製した。エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ製エピキュアＹＨ−３０６）１０重量％、アルミナフィラー（昭和電工製ＡＳ−４０）９０重量％を含む混合物を１０分攪拌し、この混合物からドクターブレード法によって厚さ０．１ｍｍの絶縁性樹脂シート１３１を作製した。次に、この絶縁性樹脂シート５枚と上下面に厚み０．０２ｍｍのＰＰＳフィルム１３２を重ねてラミネートし、１００×１００×０．５４ｍｍの絶縁性樹脂シートを作製した後、パンチャーまたはレーザーを用いてインナービアとなる直径０．１６ｍｍの貫通穴１３３を形成し、この貫通穴に導電性樹脂ペーストをスクリーン印刷により充填した後、ＰＰＳ保護フィルムを剥離した。ここで使用した導電性樹脂ペーストは、球形状の銅粒子８５重量％と、樹脂成分としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社製「エピコート８２８」）３重量％と、グリシジルエステル系エポキシ樹脂（東都化成社「ＹＤ−１７１」）９重量％と、硬化剤としてアミンアダクト硬化剤（味の素社製「ＭＹ−２４」）３重量％とを三本ロールを用いて混錬して調整した。尚、内蔵する回路部品のサイズなど状況に応じて、絶縁性樹脂シートに回路部品を内蔵するためのキャビティを加工してもかまわない。
【００６１】
（４）積層体の準備
図１（ｉ）に示す様に、先ほど準備した転写形成材１２５、ビアホール導体１３４が形成された絶縁性樹脂シート１３５ａ、回路部品が実装されたセラミック基板１０４、ビアホール導体が形成された絶縁性樹脂シート１３５ｂおよび厚さ０．０３５ｍｍの銅箔でなる金属箔１４１を、絶縁性樹脂シートに形成されたビアホール導体１３４によって、セラミック基板の一方の主面に形成される配線パターン１０２ａと転写形成材の配線パターン１２４および、セラミック基板の他方の主面に形成される配線パターン１０２ｂと銅箔からなる金属箔１４１とが電気接続する様に位置合わせされた積層体を準備する。
【００６２】
（５）熱プレスにより絶縁性樹脂シートを硬化して積層体を一体化する
図１（ｊ）〜図１（ｉ）に示す様に、先ほど準備した積層体の上下面に厚み２ｍｍのセラミックベース１５１と、厚み２ｍｍのクッション材１５２を置き加熱プレート１５３にて加圧加熱することで一体化させた後、転写形成材のキャリア層１２３を剥離して本発明の電子部品の前駆体を作製した。ここで、１５４は、加熱するためのヒーターである。加圧加熱は熱プレス機を用いて、加熱温度は２００℃、圧力は３ＭＰａ、加圧加熱時間は２時間とした。絶縁性樹脂シートおよびビアホール導体に含まれるエポキシ樹脂も完全に硬化し、絶縁性樹脂シートに形成されたビアホール導体を通してセラミック基板の配線パターン１０２ａ・１０２ｂと、転写形成材の配線パターン１２４および金属箔１０８が電気接続された。上述のクッション材１５２は、熱プレスの加熱プレートの平行度や平面度の狂い等を吸収して均圧化を図るのが目的である。
【００６３】
積層体を、金属プレートやクッション材で直接挟んで加圧加熱した場合、セラミック基板１０１と、金属プレート、クッション材、転写形成材のキャリア層、銅箔および絶縁性樹脂シート１３１との熱膨張係数の違いによって、絶縁性樹脂シートのセラミック接触面と、逆の接触面との熱膨張量が厚み部分で異なり、このことにより図１５（ａ）と図１５（ｂ）に示す様に、導電性樹脂シートに形成されるビアホール導体が歪むこととなる。図１５（ａ）は、ビアホール導体の断面、図１５（ｂ）はその上面図である。積層体の上下面にセラミックベース１５１を配置して、セラミック基板をコアとして上下の樹脂材料や金属材料をセラミックベースで挟み込み加圧することで、加熱されても樹脂や金属材料の伸びをセラミック材料で押さえ込むことができ、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す様にビアホール導体が歪まない。図２（ａ）は、断面図、図２（ｂ）は上面図である。また、セラミック基板の両面に絶縁性樹脂層を形成することで対称構造に近い構成とし、かつ加圧加熱する際に絶縁性樹脂層の伸びを押さえ込んでいるため、１００×１００ｍサイズにおいて反りが０〜０．７ｍｍと非常に小さい。
【００６４】
（６）電子部品の作製
先ほど作製された電子部品の前駆体を分割加工ライン１５５に沿ってダイシング加工によって分割し、２０×２０ｍｍ、厚み１．６ｍｍの本発明の電子部品を（１６個／基板）作製した。
【００６５】
（７）二次実装
次に、作製した電子部品を厚み１ｍｍのＦＲ−４の配線基板に、半田ペーストを使用してＬＧＡ実装によって二次実装した電子部品搭載装置を作製した。
【００６６】
ここで比較例として図１６に示す、セラミック基板の他方の主面には絶縁性樹脂層が無い電子部品を作製しＬＧＡ実装によって二次実装した電子部品搭載装置を作製した。
【００６７】
評価は、本発明の電子部品を二次実装した電子部品搭載装置および比較の電子部品搭載装置、各５０個を用い、液槽熱衝撃試験（−５５℃の恒温槽に５分浸漬後に１２５℃の恒温槽に５分浸漬）を１０００回行い、ビアホール導体と二次実装部の電気接続抵抗で行った。その結果、比較例の電子部品搭載装置では１８個がビアホール導体、４２個が二次実装の電気接続不良が発生したのに対して、本発明の電子部品を二次実装した電子部品搭載装置ではビアホール導体および二次実装の電気接続不良が発生しなかった。
【００６８】
尚、本実施例１では、二次実装面の配線パターンを転写パターンとしたが、多層フレキ基板でも良い。また、回路部品の実装面は片面でも良い。
【００６９】
このように本発明の電子部品は、セラミック基板の両面に絶縁性樹脂シートと配線パターンが形成された基材の積層体を、加圧加熱して一体化する際に、積層体の上下面にセラミックベースを配置することで、異種積層構成に起因するビアホール導体の歪みと基板反りを緩和し、二次実装の電気接続信頼性を高める効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、セラミック基板を含む異種積層構造において、耐衝撃性に優れ、インナービア接続および、二次実装の電気接続信頼性の高い電子部品および、その電子部品を製造する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】（ａ）〜（ｍ）本発明の第１の実施の形態における電子部品の製造方法示す工程断面図
【図２】（ａ）本発明の第１〜５の実施の形態におけるビアホール導体状態を示す断面図、（ｂ）本発明の第１〜５の実施の形態におけるビアホール導体状態を示す平面図
【図３】（ａ）〜（ｃ）本発明の第２の実施の形態における電子部品の製造方法示す工程断面図
【図４】（ａ）と（ｂ）本発明の第３の実施の形態における電子部品の製造方法示す工程断面図
【図５】本発明の第４の実施の形態における電子部品の断面図
【図６】本発明の第４の実施の形態における電子部品の断面図
【図７】本発明の第４の実施の形態における電子部品の断面図
【図８】本発明の第４の実施の形態における電子部品の断面図
【図９】本発明の第４の実施の形態における電子部品の断面図
【図１０】本発明の第４の実施の形態における電子部品の断面図
【図１１】本発明の第４の実施の形態における電子部品の断面図
【図１２】本発明の第４の実施の形態における電子部品の断面図
【図１３】（ａ）〜（ｅ）従来の電子部品の製造方法示す工程断面図
【図１４】従来の電子部品の前駆体を示す断面図
【図１５】（ａ）従来の電子部品のビアホール導体の状態を示す断面図、（ｂ）従来の電子部品のビアホール導体の状態を示す平面図
【図１６】従来の電子部品の断面図
【符号の説明】
【００７２】
１０１、３０１ セラミック基板
１０２ａ、１０２ｂ、３０２ａ、３０２ｂ 配線パターン
１１１ａ〜１１１ｃ、１１４ａ〜１１４ｂ、３１１ａ〜３１１ｃ 回路部品
１１２、１１３、３１２ 半導体素子
１２１ 転写形成材
１２３、３２３ 転写形成材のキャリア層
１２４、３２４ 転写形成材の配線パターン
１３１、１３１ａ、１３１ｂ 絶縁性樹脂シート
１３４、３３４ ビアホール導体
１４１ 金属箔
１５１ セラミックベース
１５２、３５２ クッション材
１４３、３４３ 電子部品の前駆体
１２６ 樹脂多層基板
１５３、３５３ 加熱プレート
３５６ 金属プレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック基板と樹脂材料との異種材料を積層した部品内蔵構造を有する電子部品とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップを中心とする電子部品が実装された電子部品モジュールは、情報通信機器、事務用電子機器、家庭用電子機器、医療用電子機器などの、小型化、薄型化、高性能化に大きく寄与している。特に、情報通信機器の分野での小型化、薄型化の要求に対し、半導体チップ等の電子部品の実装密度をより高めるために、電子部品の電極ピッチおよび電子部品を実装する配線基板の配線ルールの微細化が益々進んでいる。
【０００３】
最近では、配線基板の表面に電子部品を実装する従来の２次元的な実装だけでなく、配線基板に電子部品を内蔵し、実装面積を大幅に縮小し、小型高密度化を図る３次元的な実装方法を用いた部品内蔵モジュールの開発も盛んに行われている。
【０００４】
また、半導体チップ等の電子部品をパソコンや携帯電話等の電子機器のマザー基板に実装する場合、微細な配線ルールの電子部品と電子部品に対して配線ルールが比較的粗なマザー基板との配線ルールの調整を図るために、インターポーザー基板やモジュール基板と呼ばれる配線基板に電子部品を実装した後、半田ボールを用いたＢＧＡ（Ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）実装や電極部半田印刷によるＬＧＡ（Ｌａｎｄ ｇｉｒｄ ａｒｒａｙ）実装によってマザー基板に二次実装するといった段階的な実装形態が採られることが多い。このマザー基板には通常、樹脂基板が使用されることが多いが、インターポーザー基板やモジュール基板には電子部品およびマザー基板の配線ルール、必要とされる基板の面積や厚さ、および電子部品の放熱性等さまざまな観点から樹脂基板もしくはセラミック基板が選択されて用いられている。ここでインターポーザー基板やモジュール基板としてセラミック基板を用いた場合、セラミック基板とマザー基板との熱膨張係数が大きく異なるため、二次実装部分に大きな応力がかかり、例えばＢＧＡ実装の半田ボールにクラックが発生する等の電気接続不良が発生することがあった。この様な異種材料を用いることに起因する不良発生に対し、セラミック材料で構成されるインターポーザー基板またはモジュール基板の、マザー基板実装面に樹脂層を形成することで応力を緩和させ不良発生を防ぐ方法（特許文献１）が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１２４４３５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、特許文献１に開示されている方法には、マザー基板への二次実装する前のセラミック基板と樹脂基板との異種積層接続構造の状態において、二次実装する面に反りがないことが求められる。セラミック基板は剛性が高く樹脂基板との異種積層接続構造において反りの発生は少ないが、反りが発生しにくい分、応力を内在的に含んでいることが多い。この内部応力が大きくなると、例えば一気にセラミック基板の欠け、割れ等の破損に繋がるといった様々な問題の原因となることが多かった。そのため、セラミック基板と樹脂基板の異種積層接続構造において、特許文献１に開示されているようにセラミック基板に樹脂層を形成する構造によって、樹脂面同士の接続により応力緩和をする方法がある。しかし、セラミック基板に直接樹脂層を形成する積層構造では、ＢＧＡ実装やＬＧＡ実装のように極小的なグリッドパターン接続ではなく全面接着となるため、熱膨張係数の差によって大きな反りが発生することでマザー基板への二次実装性を著しく損なうことになる。セラミック基板の厚さと樹脂層の厚さの関係によっても、異種積層構造に起因する内部応力や反りは変化しやすいため、どのような異種積層構造においても、マザー基板への二次実装の信頼性を高いものにすることは非常に困難であった。
【０００６】
以下に、図１３（ａ）〜図１３（ｅ）と図１４と図１５を用いて従来の電子部品の製造方法と電子部品について説明する。
【０００７】
図１３（ａ）において、セラミック基板３０１の配線パターン３０２ａに回路部品３１１ｂと３１１ｃを実装したセラミック基板３３３と、導電性樹脂組成物にて構成されるビアホール導体３３４を形成した絶縁性樹脂シート３３５と、転写形成材のキャリア層３２３上に転写形成材の配線パターン３２４が形成された転写シート３２５を準備する。ビアホール導体３３４で、セラミック基板の配線パターン３０２ａと転写形成材の配線パターン３２４を電気接続するように位置合わせを行い積層する。図１３（ｂ）〜図１３（ｅ）に示す様に、上述の積層体を熱プレス装置にて加圧加熱することで、絶縁性樹脂シートを熱硬化して積層体を一体化する。３５６は金属プレート、３５２はクッション材、３５３は熱プレス機の加熱プレートである。更に、ぞの後、セラミック基板の配線パターン３０２ｂ上に回路部品３１１ａと半導体チップまたは半導体パッケージなどの半導体素子３１２を実装した後、転写シートのキャリア層を剥離して電子部品の前駆体３４３（図１４）を作製する。電子部品の前駆体３４３を切断ライン３５５に沿って切断して個片に分割することで電子部品を作製する。しかし、加圧加熱する際にセラミック基板と絶縁性樹脂シートや転写シートあるいは樹脂多層基板との異種積層構造による熱膨張係数差によって図１５に示す様にビアホール導３３４に歪みが発生し、配線パターンとの位置合わせずれにより、信頼性の高い接続を得ることができなかった。また、異種積層構造による熱膨張係数差によって反りの発生も大きく、１００×１００ｍｍサイズで５〜８ｍｍ程度の反りが発生していた。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、セラミック基板を含む電子部品の異種積層構造に起因するビアホール導体３３４の歪みや反りの発生を抑制し、電子部品のマザー基板への二次実装の電気的接続信頼性を向上させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電子部品の製造方法は、少なくとも一方の主面の配線パターン上に、回路部品を実装したセラミック基板を準備する工程と、ビアホールに導電性樹脂組成物を充填してなる、ビアホール導体を有した未硬化の絶縁性樹脂シートＡおよびＢを準備する工程と、キャリア層と、配線パターンの少なくとも２層からなる転写形成材を準備する工程と、第２の転写形成材または、配線パターンを有した樹脂多層基板または、金属箔を準備する工程と、前記転写形成材、前記未硬化の絶縁性樹脂シートＡ、前記セラミック基板、前記未硬化の絶縁性樹脂シートＢおよび第２の転写形成材または、配線パターンを有した樹脂多層基板または、金属箔を順次積層し前記ビアホール導体によって、前記セラミック基板の一方の主面の配線パターンと前記転写形成材の配線パターンおよび、前記セラミック基板の他方の主面の配線パターンと第２の転写形成材または、配線パターンを有した樹脂多層基板または、金属箔が電気的に接続されるように位置合わせして積層する工程と、前記工程により積層された積層体の上下面にセラミックベースを配置し、加圧加熱して前記未硬化の絶縁性樹脂シートＡおよびＢを硬化させ、前記転写形成材、前記未硬化の絶縁性樹脂シートＡ、前記セラミック基板、前記未硬化の絶縁性樹脂シートＢおよび第２の転写形成材または、配線パターンを有した樹脂多層基板または、金属箔とを一体化する工程と、前記転写形成材のキャリア層を除去し、前記絶縁樹脂シートに埋め込まれた配線パターンを形成し電子部品の前駆体を作製する工程と、前記電子部品の前駆体を分割し電子部品を作製する工程とを含むものである。
【００１０】
この構成によると、前記積層体を加圧加熱して前記絶縁樹脂シートを硬化する際に、積層体の上下面にセラミックベースを配置しておくだけで、特別な工程を加えることなく、前記絶縁樹脂シート内に形成したビアホール導体に歪みを起こさず反りが発生しにくい高信頼性の電子部品を簡単に作成することができる。また、ビアホール導体に歪みを起こさず反りが発生しにくいことから、大判で一括形成できるので、作製時間の大幅な増加なく、電子部品を作製することができる。
【００１１】
また、本発明の電子部品の製造方法は、少なくとも一方の主面の配線パターン上に、回路部品を実装したセラミック基板を準備する工程と、ビアホールに導電性樹脂組成物を充填してなる、ビアホール導体を有した未硬化の絶縁性樹脂シートＡおよびＢを準備する工程と、配線パターンを有した樹脂多層基板またはかつ、金属箔を準備する工程と、前記樹脂多層基板、前記未硬化の絶縁性樹脂シートＡ、前記セラミック基板、前記未硬化の絶縁性樹脂シートＢおよび第２の樹脂多層基板または、金属箔を順次積層し、前記ビアホール導体によって、前記セラミック基板の一方の主面の配線パターンと前記樹脂多層基板の配線パターンおよび、前記セラミック基板の他方の主面の配線パターンと第２の樹脂多層基板または、金属箔が電気的に接続されるように位置合わせして積層する工程と、前記工程により積層された積層体の上下面にセラミックベースを配置し、加圧加熱して前記未硬化の絶縁性樹脂シートＡおよびＢを硬化させ、樹脂多層基板、前記未硬化の絶縁性樹脂シートＡ、前記セラミック基板、前記未硬化の絶縁性樹脂シートＢおよび第２の樹脂多層基板または、金属箔とを一体化し電子部品の前駆体を作製する工程と、前記電子部品の前駆体を分割し電子部品を作製する工程とを含むものである。
【００１２】
この構成においても、上記本発明の電子部品の製造方法と同様の効果が得られる。また、配線転写パターンに替わり多層フレキ基板を用いていることにより、反りの発生無く配線収容性を高めることができるので設計の自由度を妨げることはない。
【００１３】
また、本発明の電子部品の製造方法は、前記電子部品の前駆体の前記金属箔を加工して配線パターンを形成する工程と、前記金属箔を加工した配線パターン上に回路部品を実装する工程と、前記電子部品の前駆体を分割し電子部品を作製する工程とを含むものである。
【００１４】
この構成によると前記セラミック基板の両面に接着された前記絶縁性樹脂シートに回路部品を内蔵したうえ、さらに前記絶縁性樹脂シートの上に形成された配線パターンに回路部品を実装することで、回路部品が高密度に三次元実装された電子部品となる。
【００１５】
また、本発明の電子部品の製造方法は、前記電子部品の前駆体の前記第２の樹脂多層基板の配線パターン上に回路部品を実装する工程を含むものである。この構成によると上記発明の電子部品の製造方法と同じ効果を得ることができる。
【００１６】
具体的には、前記樹脂多層基板がポリイミド、アラミド、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ＰＥＮ、テフロン（登録商標）から選ばれる少なくとも一つのフィルムベース材を用いたフレキ基板であることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば前記セラミック基板の両面に積層される前記絶縁性樹脂シートによる反り緩和構造以外のアンバランス要因である樹脂多層基板が電子部品の反りに与える影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００１８】
具体的には、前記絶縁性樹脂シートが、無機フィラー５０％体積〜７５％体積％と熱硬化性樹脂とを含む混合物からなるものである。この構成によると、無機フィラーを混合することで、異種積層構造における内部応力の原因の一つである絶縁性樹脂シートの熱膨張係数を小さくする効果がある。また配合比について、７５体積％以上であると、粉体量に対し、液体量が少なすぎ、シート化が難しくなり、５０体積％以下ではあると、無機フィラーを混合したことによる熱膨張の低減や放熱性の向上等の効果が少なくなる。加圧加熱して半導体チップ等の回路部品を絶縁性樹脂シートに内蔵する時に、回路部品に損傷を与えない粘度であれば、無機フィラーの配合率は大きい方が好ましい。
【００１９】
具体的には、前記無機フィラーが、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＢＮおよびＡｌＮから選ばれる少なくとも一つの無機フィラーを含むものである。これらの無機フィラーを用いることで、絶縁性樹脂シートの放熱性が高くなり、熱膨張係数が小さい効果がある。
【００２０】
具体的には、前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂から選ばれる少なくとも一つの熱硬化性樹脂を含むものである。これらの樹脂は多種多様な種類が市販されており、これらの樹脂を用いることで耐熱性や電気的絶縁性に優れたものとなる。
【００２１】
具体的には、前記導電性樹脂組成物が、金、銀、銅、およびニッケルから選ばれる少なくとも一つの金属を含む金属粒子を導電性成分として含み、かつ、エポキシ樹脂を樹脂成分として含むものである。上記金属は電気抵抗が低く、また、エポキシ樹脂は耐熱性や電気絶縁性に優れている。特に、銅粉をコア材として、表面に銀でコートした金属粒子は、機械的強度が強く安価である銅粉と、酸化しにくく低抵抗である銀粉の両方の特性を併せ持ち、好適である。
【００２２】
本発明の電子部品は、第１の配線パターンを有したセラミック基板層と、前記セラミック基板層の第１の主面に接着され、導電性樹脂組成物からなるビアホール導体を有した絶縁性樹脂シート層と、前記絶縁性樹脂シート層に接着され、前記ビアホール導体により前記第１の配線パターンと電気的に接続される第２の配線パターンまたは、第２の配線パターンを有した樹脂多層基板層と、前記セラミック基板の第２の主面に接着される絶縁性樹脂シート層とを備えたものである。この構成によると、異種材料の積層に起因する反りを、セラミック基板層の両面に絶縁性樹脂シート層を形成しているため応力バランスがとれ反りのない二次実装信頼性の高い電子部品にすることができる。また、セラミック基板層の第１の主面に絶縁性樹脂シート層を介して接着される第２の配線パターンまたは第２の配線パターンを有した樹脂多層基板層を積層することによって生じる応力バランスの不整合を、セラミック基板層の両面に接着される絶縁性樹脂シート層の厚みを変えることで容易に応力バランスの整合をとることが可能であり、必ずしも完全な対称構造としなくても反りのない電子部品となる。
【００２３】
また本発明の電子部品は、前記セラミック基板層の第１の主面および第２の主面の少なくとも一方に、前記絶縁性樹脂シート層に内蔵した状態で、前記第１の配線パターンに実装した回路部品をさらに備えたものでもよい。この構成においてセラミック基板層の両面に回路部品を実装した形態では対称構造に近くなり応力緩和ができるため好ましい。この構造においても内蔵回路部品構成を含んだ応力バランスの不整合を、セラミック基板層の両面に接着される絶縁性樹脂シート層の厚みを変えることで容易に応力バランスの整合をとることが可能であり、必ずしも完全な対称構造としなくても反りのない電子部品となる。
【００２４】
具体的には、前記回路部品が半導体チップを含むものである。この構成によると、反りが発生しにくいことに基づき。特に、微細なピッチの外部電極が形成されたベアチップ半導体もしくは半導体パッケージが実装されている場合において、反りに起因するベアチップ半導体もしくは半導体パッケージ実装の電気接続の悪化が起こりにくい。
【００２５】
また本発明の電子部品は、前記セラミック基板層の第２の主面に接着され、導電性樹脂組成物からなるビアホール導体を有した絶縁性樹脂シート層と、前記絶縁性樹脂シート層に接着される第３の配線パターンまたは、第３の配線パターンを有した樹脂多層基板層または、導電性膜層を備え、前記ビアホール導体によって前記セラミック基板層の第１の配線パターンと、前記第３の配線パターンまたは導電性膜層とが電気的に接続されたものでもよい。この構成において前記ビアホール導体を内蔵された回路部品の周辺に配置してグランドに接続することによって磁気シールド効果を得ることができる。また、第３の配線パターンまたは、第３の配線パターンを有した樹脂多層基板上にさらに回路部品を実装することにより高密度に部品実装された電子部品となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、回路部品が実装されたセラミック基板の両面に、導電性樹脂ペーストが充填されたビアホール導体を有した未硬化の熱硬化性樹脂シートと、配線パターンが形成された転写シートまたは樹脂多層基板または金属箔のいずれかを積層した積層体を加圧加熱して一体化する際に、積層体の上下面にセラミックベースを配置して加圧加熱することで、電子部品の異種積層に起因するビアホール導体の歪み、および、反りの発生を抑制することができる。これは、加熱時に発生するセラミック基板と樹脂・金属材料の熱膨張係数の差によって生ずる歪みを、セラミック基板をコアとして両面にセラミックベースを配して圧力をかけることで間にある樹脂・金属材料の熱膨張を抑制することができ、絶縁性樹脂シートに形成されたビアホール導体の歪み生じさせず配線パターンとの位置ずれを発生させない。セラミック基板の両面に接着される絶縁性樹脂シートの厚みを電子部品構成に応じて変えることで、応力対称構造を容易に構成できるため反りの発生を制御できる。この製造方法によればセラミック基板の両面に回路部品を実装した状態で加熱加圧できるため工程を単純化できる。また、電子部品内のビアホール導体の歪みおよびの反りを低減することで、マザー基板の二次実装性、そして二次実装後の電気接続信頼性および耐落下衝撃信頼性を高めることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図１ないし図１２を用いて説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の電子部品の製造方法を図１（ａ）〜図１（ｍ）の模式的な工程断面図を参照して説明する。
【００２９】
図１において、１０１は厚み０．５ｍｍの６層セラミック基板で無収縮のＬＴＣＣ（ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏ−ｆｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃｓ）、１０２ａ・１０２ｂはセラミック基板１０１の配線パターンでＡｇ材料を主成分としたペーストにて印刷・焼成形成され厚みは２０μｍである。１１１ａ・１１１ｂ・１１１ｃは、回路部品で抵抗、コンデンサ、インダクタなどのチップ部品であり、１１２は半導体素子であり、半導体チップ、半導体パッケージ等、１２４は転写形成材に形成された厚み０．０１２ｍｍのＣｕ箔からなる配線パターン、１２３は転写形成材のキャリア層で厚み０．０７ｍｍのＣｕ箔または樹脂フィルム、１３１は厚み０．５ｍｍの絶縁性樹脂シートで内蔵される部品厚みに応じて厚みは調整される。１３２は厚み０．０２ｍｍの保護フィルムでＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）であるが、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などを用いても良い。１３３は直径０．１６ｍｍのビアホール、１３４は導電性樹脂組成物からなるビアホール導体、１４１は金属箔、１５１は厚み２ｍｍのセラミックベース、１５２は厚み２ｍｍのクッション材、１５４はヒーター、１５３は熱プレス装置の加熱プレート、１４３は電子部品の前駆体、１５５は分割加工ライン、１４７は本発明の電子部品である。
【００３０】
絶縁性樹脂シート１３１は、無機フィラー５０体積％〜７５体積％と熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる。ここで無機フィラーは、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＢＮおよびＡｌＮから選ばれる少なくとも一つの無機フィラーを含み、熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂から選ばれる少なくとも一つの熱硬化性樹脂を含むものからなる。さらに、ビアホール導体１３４を構成する導電性樹脂組成物は、金、銀、銅、およびニッケルから選ばれる少なくとも一つの金属を含む金属粒子を導電性成分として含み、かつ、エポキシ樹脂を樹脂成分として含むものからなる。このような構成は、第２ないし第６の実施の形態においても同様である。
【００３１】
図１（ａ）と図１（ｂ）でセラミック基板１０１の配線パターン１０２ａ・１０２ｂ上に回路部品１１１ａ・１１１ｂ・１１ｃおよび半導体素子１１２を実装する。図１（ｃ）と図１（ｄ）で転写形成材１２１の金属箔１２２を加工して転写形成材の配線パターン１２４が形成された転写形成材１２５を用意する。図１（ｅ）〜図１（ｈ）で絶縁性樹脂シート１３１の両面に保護フィルム１３２を貼り合わせ、ビアホール１３３を開口、導電性樹脂組成物を充填してビアホール導体１３４を形成、保護フィルム１３２を除去してビアホール導体１３４が形成された絶縁性樹脂シート１３５を用意する。図１（ｉ）で回路部品が実装されたセラミック基板１０４、ビアホール導体を備えた絶縁性樹脂シート１３５ａ、配線パターン形成された転写形成材１２５および金属箔１４１を、ビアホール導体１３４によって、セラミック基板１０１の一方の主面に形成されたセラミック基板の配線パターン１０２ｂと転写形成材の配線パターン１２４および、セラミック基板１０１の他方の主面に形成されたセラミック基板の配線パターン１０２ａと金属箔１４１が電気的に接続されるように位置合わせして積層する。図１（ｊ）で回路部品が実装されたセラミック基板１０４、ビアホール導体を備えた絶縁性樹脂シート１３５ａ・１３５ｂ、配線パターン形成された転写形成材１２５および金属箔１４１が積層された積層体の上下面に、セラミックベース１５１とクッション材１５２とを配置し、加熱プレート１５３にて加圧加熱することで絶縁性樹脂シート１３１を熱硬化して積層体を一体化する。図１（ｋ）は加圧加熱して一体化された積層体である。図１（ｌ）で転写形成材のキャリア層１２３を除去する。図１（ａ）〜図１（ｌ）の工程によって製作される電子部品は、現実的な製造方法としては大判で多数個取りされるのが一般的であり、転写形成材のキャリア層１２３を除去した段階で図１（ｍ）に示す電子部品の前駆体１４３が得られる。切断ライン１５５で分割、個片化し、一つ一つの電子部品１４７として、本発明の電子部品を作製する。
【００３２】
尚、第１の実施の形態では、セラミック基板の両面に回路部品を実装して絶縁性樹脂シートに内蔵しているがそれに限定されず、片面の実装でも良く、さらには厚膜または薄膜で形成されるセラミック基板上への作り込み部品でも良い。また、セラミック基板の他方の主面に接着される絶縁性樹脂シートには、必ずしもビアホール導体を形成することなく部品を内蔵するだけでも良い。
【００３３】
加熱時に発生するセラミック基板と樹脂材料の熱膨張係数の差によって生ずる歪みを、セラミック基板１０１をコアとして両面にセラミックベース１５１を配して圧力をかけることで、間にある樹脂・金属材料の熱膨張を抑制することができ、絶縁性樹脂シート１３１に形成されたビアホール導体１３４に歪みを生じさせないため、ビアホール導体と配線パターンとの位置ずれを発生させない。セラミック基板１０１の両面に接着される絶縁性樹脂シート１３１の厚みを電子部品構成に応じて変えることで、応力対称構造が容易に構成できるため反りの発生を制御できる。また、セラミック基板の両面に回路部品を実装した状態で加熱加圧できることで、加圧加熱後に部品を実装する工程を省略でき工程を単純化できる。また、電子部品内のビアホール導体の歪みおよびの反りを低減することで、マザー基板の二次実装性、そして二次実装後の電気接続信頼性および耐落下衝撃信頼性を高めることができるようになる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の電子部品の製造方法を図３（ａ）〜図３（ｃ）の模式的な工程断面図を参照して説明する。
【００３５】
図３において、１３３は回路部品が実装されたセラミック基板、１３５ａ・１３５ｂはビアホール導体が形成された絶縁性樹脂シートでそれぞれの構成要素および製造工程は第１の実施の形態と同様である。１２６は樹脂多層基板、１４１は金属箔である。
【００３６】
図３（ａ）で回路部品が実装されたセラミック基板１３３、ビアホール導体を備えた絶縁性樹脂シート１３５ａ・１３５ｂ、樹脂多層基板１２６、金属箔１４１とを、ビアホール導体１３４によってセラミック基板１０１の一方の主面に形成されたセラミック基板の配線パターン１０２ａと、樹脂多層基板１２６の配線パターン１２８ｂおよび、セラミック基板１０１の他方の主面に形成されたセラミック基板の配線パターン１０２ｂと金属箔１４１が電気的に接続されるように位置合わせして積層する。図３（ｂ）で回路部品が実装されたセラミック基板１３３、ビアホール導体を備えた絶縁性樹脂シート１３５ａ・１３５ｂ、樹脂多層基板１２６および金属箔１４１が積層された積層体の上下面に、セラミックベース１５１とクッション材１５２とを配置し、熱プレス装置の加熱プレート１５３にて加圧加熱することで絶縁性樹脂シート１３１を熱硬化して積層体を一体化する。ここで、１５４は、加熱するためのヒーターである。図３（ｃ）は加圧加熱して一体化された積層体である。図示では個片で示しているが実施の形態１と同様に多数個取りの大判である電子部品の前駆体を分割、個片化して本発明の電子部品を作製する。
【００３７】
尚、第２の実施の形態では、セラミック基板の両面に回路部品を実装して絶縁性樹脂シートに内蔵しているがそれに限定されず、片面の実装でも良く、さらには厚膜または薄膜で形成されるセラミック基板上への作り込み部品でも良い。また、セラミック基板の他方の主面に接着される絶縁性樹脂シートには、必ずしもビアホール導体を形成することなく部品を内蔵するだけでも良い。
【００３８】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態における効果に加え、単層配線層である転写パターンに代わり樹脂多層基板を用いているので、配線収容性が高く設計の自由度を妨げることのない電子部品となる。また、樹脂多層基板としてポリイミド、アラミド、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ＰＥＮまたはテフロン（登録商標）などの厚み０．００５ｍｍから０．０５ｍｍのフィルムベース材を用いたフレキ基板（厚み０．０１５ｍｍから０．１ｍｍ）を用いることでより反りを小さく出来る。
【００３９】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態の電子部品の製造方法を図４（ａ）と図４（ｂ）の模式的な工程断面図を参照して説明する。
【００４０】
図４において、１４２は金属箔を加工した配線パターン、１１４ａ・１１４ｂは回路部品、１１２と１１３は、半導体素子で、半導体チップまたは半導体パッケージである。
【００４１】
図４（ａ）と図４（ｂ）にて、第２の実施の形態で作製された電子部品の前駆体の金属箔１４１をパターンニングして配線パターン１４２を形成する。次に、配線パターン１４２上に半導体チップまたは半導体パッケージなどの半導体素子１１３および回路部品１１４ａ・１１４ｂを実装する。さらに多数個取りの大判である電子部品の前駆体を分割、個片化して本発明の電子部品を作製する。尚、電子部品の前駆体として第１の実施の形態で説明した電子部品の前駆体を用いても良い。また、金属箔をパターン加工して配線パターンを形成したが、加圧加熱する際に、転写形成材による配線パターン転写または樹脂多層基板を接着してその配線パターン上に回路部品を実装しても良い。
【００４２】
第３の実施の形態では、第２の実施の形態における効果に加え、さらに回路部品が多段に積層されて実装されているため実装密度の高い電子部品となり小型化に優位である。
【００４３】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態の電子部品を、図５ないし図１２の模式的な断面図を参照して説明する。
【００４４】
図５ないし図１２において、１０１は、セラミック基板、１０２ａと１０２ｂはセラミック基板１０１の配線パターン、１１１ａ・１１１ｂ・１１１ｃは回路部品で抵抗、コンデンサ、インダクタなどのチップ部品、１１２は、半導体素子で、半導体チップまたは半導体パッケージ等、１２４は転写形成材の配線パターン、１２７は樹脂多層基板、１２８ａ・１２８ｂは樹脂多層基板の配線パターン、１３１ａ・１３１ｂは絶縁性樹脂シート、１３４は導電性樹脂組成物からなるビアホール導体、１４１は金属箔である。このような構成は、第５の実施の形態においても同様である。尚、金属箔１４１に代わり、スパッター、蒸着等で形成される金属薄膜や、メッキで形成される金属厚膜または導電性粒子を含んだ印刷ペーストでも形成しても良い。
【００４５】
図５における本発明の電子部品は、セラミック基板１０１の第１の主面に接着され、導電性樹脂組成物からなるビアホール導体１３４を有した絶縁性樹脂シート１３１ａと、絶縁性樹脂シート１３１ａに接着され、ビアホール導体１３４により第１の配線パターンと電気的に接続される第２の転写形成材の配線パターン１２４と、セラミック基板１０１の第２の主面に回路部品１１１ａおよび半導体チップまたは半導体パッケージなどの半導体素子１１２が実装されると共に、絶縁性樹脂シート１３１ｂが接着され、回路部品１１１ａおよび半導体チップまたは半導体パッケージなどの半導体素子１１２が絶縁性樹脂シートに内蔵されている。
【００４６】
この構成によると、異種材料の積層に起因する反りを、セラミック基板の両面に絶縁性樹脂シートを形成しているため応力バランスがとれ反りのない二次実装信頼性の高い電子部品にすることができる。また、回路部品を実装することでより複雑な応力が発生しやすい構造を、セラミック基板の両面に接着される絶縁性樹脂シートの厚みを変えることで容易に応力バランスの整合をとることが可能であり、必ずしも完全な対称構造としなくても反りのない電子部品となる。
【００４７】
図６における本発明の電子部品は、セラミック基板の第１の主面にも回路部品を実装して、絶縁樹脂シートに内蔵したものである。このことで、セラミック基板の第１の主面に接着される絶縁樹脂シートが、単なるマザー基板への二次実装時の応力緩和機能だけでなく部品内蔵層としての役割も果たし、高密度実装の電子部品となる。
【００４８】
図７および図８における本発明の電子部品は、上記で説明した構成に加えて、セラミック基板の第２の主面に接着され回路部品が内蔵される絶縁樹脂シート１３１ｂに、さらに金属箔１４１を接着するとともにビアホール導体１３４を回路部品１１１ａおよび半導体チップまたは半導体パッケージなどの半導体素子１１２を囲むように形成してグランドに接続することで磁気シールド機能を持たせたものである。
【００４９】
図９ないし図１２における本発明の電子部品は、図５ないし図８で説明した電子部品の構成における転写形成材の配線パターン１２４に代わり樹脂多層基板１２６を用いたものである。１２７は樹脂多層基板のコア材で、好ましくはポリイミド、アラミド、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ＰＥＮおよびテフロン（登録商標）から選ばれる少なくとも一つのフィルムベース材を用いたフレキ基板である。
【００５０】
単層配線層である転写パターンに代わり樹脂多層基板を用いているので、配線収容性が高く設計の自由度を妨げることのない電子部品となる。また、樹脂多層基板としてポリイミド、アラミド、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ＰＥＮおよびテフロン（登録商標）などのフィルムベース材を用いたフレキ基板を用いることでより反りを小さく出来る。また、樹脂多層基板は２層基板として図示されているが特にこれに限定されるものではない。
【００５１】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態の電子部品を、図４（ｂ）の模式的な断面図を参照して説明する。
【００５２】
図４（ｂ）において、１４８は第４実施の形態で作製された図３（ｃ）に示す本発明の電子部品の一例である。本実施の形態では、金属箔１４１を配線パターン１４２に置き換えたものである。配線パターン１４２上に半導体チップまたは半導体パッケージなどの半導体素子１１３や回路部品１１４ａ・１１４ｂを実装されている。尚、ビアホール導体１３４は磁気シールド目的に限定されず信号線としても使用する。配線パターンは金属箔をパターン加工しているが、これに限定されるものではなく配線パターン転写や樹脂多層基板を貼り付けたものでも良い。また、マザー基板への二次実装面側には樹脂多層基板を用いているが配線パターン転写による形成でも良い。さらには、セラミック基板への回路部品実装は片面への実装形態でも良い。
【００５３】
本発明の電子部品では、回路部品が多段に積層されて実装されているため実装密度の高い電子部品となり小型化に優位である。
【００５４】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【００５５】
（第６の実施の形態）
上述の第１の実施の形態の電子部品の製造方法を、次の（１）〜（７）の手順および図１（ａ）〜図１（ｍ）および図２の模式的な工程断面図を用いて説明する。
【００５６】
なお、第２から第５の実施の形態も同様の製造にて製造した。各層の構成などが各実施の形態で異なるが、プロセス的には同じ製造方法を使用できる。
【００５７】
（１）回路部品が実装されたセラミック基板の準備
図１（ａ）に示す、絶縁性樹脂シート１３１に形成されたビアホール導体１３４の接続性を評価するための配線パターンと、回路部品を実装するための配線パターン１０２ａ、１０２ｂが形成された、サイズ１００×１００ｍｍ、厚み０．４ｍｍの４層で構成される多層のセラミック基板１０３を準備する。
【００５８】
次いで図１（ｂ）に示す、セラミック基板の配線パターン上に、ＡＣＦ、ＮＣＦ、ＳＢＢ、等の手段により半導体チップまたは半導体パッケージなどの半導体素子１１２をフリップチップ実装する。次にクリーム半田ペーストをスクリーン印刷、ディスペンス等の手段により供給し、回路部品１１１ａ・１１１ｂ・１１１ｃを実装し、リフローを行って回路部品が実装されたセラミック基板１０４を準備する。尚、これら実装部品は絶縁性樹脂シートに内蔵されるが、二次実装時のリフロー工程で半田再溶融によりショートが発生しないように、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田より融点が高いＳｎＳｂ半田の様な高温タイプのクリーム半田や、融点シフト型半田あるいは導電性接着剤を用いることが好ましい。また、回路部品の実装はセラミック基板の片面側だけでも良い。
【００５９】
（２）配線パターンを形成した転写形成材の準備
図１（ｃ）は厚み０．０７ｍｍキャリア銅箔である転写形成材のキャリア層１２３上に離型層としてニッケルめっきを介して、厚み０．０１２ｍｍの銅箔１２２が積層された転写形成材１２１（古河サーキットフォイル株式会社Ｆ−ＤＰ）である。フォトリソグラフィー技術によって、銅箔１２２を加工して所定のパターンを形成した転写形成材の配線パターン１２４を形成した転写形成材１２５を準備する。尚、キャリア銅箔上に配線パターンと逆パターンのレジストパターンを形成して、メッキにて配線パターンを形成後、レジストを除去する方法で転写形成材を作製しても良い。
【００６０】
（３）導電性ペーストが充填された樹脂シートの準備
図１（ｅ）〜図１（ｈ）に示す様に、まず、無機フィラーと熱硬化性樹脂の混合物からなる絶縁性樹脂シートを作製した。エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ製エピキュアＹＨ−３０６）１０重量％、アルミナフィラー（昭和電工製ＡＳ−４０）９０重量％を含む混合物を１０分攪拌し、この混合物からドクターブレード法によって厚さ０．１ｍｍの絶縁性樹脂シート１３１を作製した。次に、この絶縁性樹脂シート５枚と上下面に厚み０．０２ｍｍのＰＰＳフィルム１３２を重ねてラミネートし、１００×１００×０．５４ｍｍの絶縁性樹脂シートを作製した後、パンチャーまたはレーザーを用いてインナービアとなる直径０．１６ｍｍの貫通穴１３３を形成し、この貫通穴に導電性樹脂ペーストをスクリーン印刷により充填した後、ＰＰＳ保護フィルムを剥離した。ここで使用した導電性樹脂ペーストは、球形状の銅粒子８５重量％と、樹脂成分としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社製「エピコート８２８」）３重量％と、グリシジルエステル系エポキシ樹脂（東都化成社「ＹＤ−１７１」）９重量％と、硬化剤としてアミンアダクト硬化剤（味の素社製「ＭＹ−２４」）３重量％とを三本ロールを用いて混錬して調整した。尚、内蔵する回路部品のサイズなど状況に応じて、絶縁性樹脂シートに回路部品を内蔵するためのキャビティを加工してもかまわない。
【００６１】
（４）積層体の準備
図１（ｉ）に示す様に、先ほど準備した転写形成材１２５、ビアホール導体１３４が形成された絶縁性樹脂シート１３５ａ、回路部品が実装されたセラミック基板１０４、ビアホール導体が形成された絶縁性樹脂シート１３５ｂおよび厚さ０．０３５ｍｍの銅箔でなる金属箔１４１を、絶縁性樹脂シートに形成されたビアホール導体１３４によって、セラミック基板の一方の主面に形成される配線パターン１０２ａと転写形成材の配線パターン１２４および、セラミック基板の他方の主面に形成される配線パターン１０２ｂと銅箔からなる金属箔１４１とが電気接続する様に位置合わせされた積層体を準備する。
【００６２】
（５）熱プレスにより絶縁性樹脂シートを硬化して積層体を一体化する
図１（ｊ）〜図１（ｉ）に示す様に、先ほど準備した積層体の上下面に厚み２ｍｍのセラミックベース１５１と、厚み２ｍｍのクッション材１５２を置き加熱プレート１５３にて加圧加熱することで一体化させた後、転写形成材のキャリア層１２３を剥離して本発明の電子部品の前駆体を作製した。ここで、１５４は、加熱するためのヒーターである。加圧加熱は熱プレス機を用いて、加熱温度は２００℃、圧力は３ＭＰａ、加圧加熱時間は２時間とした。絶縁性樹脂シートおよびビアホール導体に含まれるエポキシ樹脂も完全に硬化し、絶縁性樹脂シートに形成されたビアホール導体を通してセラミック基板の配線パターン１０２ａ・１０２ｂと、転写形成材の配線パターン１２４および金属箔１０８が電気接続された。上述のクッション材１５２は、熱プレスの加熱プレートの平行度や平面度の狂い等を吸収して均圧化を図るのが目的である。
【００６３】
積層体を、金属プレートやクッション材で直接挟んで加圧加熱した場合、セラミック基板１０１と、金属プレート、クッション材、転写形成材のキャリア層、銅箔および絶縁性樹脂シート１３１との熱膨張係数の違いによって、絶縁性樹脂シートのセラミック接触面と、逆の接触面との熱膨張量が厚み部分で異なり、このことにより図１５（ａ）と図１５（ｂ）に示す様に、導電性樹脂シートに形成されるビアホール導体が歪むこととなる。図１５（ａ）は、ビアホール導体の断面、図１５（ｂ）はその上面図である。積層体の上下面にセラミックベース１５１を配置して、セラミック基板をコアとして上下の樹脂材料や金属材料をセラミックベースで挟み込み加圧することで、加熱されても樹脂や金属材料の伸びをセラミック材料で押さえ込むことができ、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す様にビアホール導体が歪まない。図２（ａ）は、断面図、図２（ｂ）は上面図である。また、セラミック基板の両面に絶縁性樹脂層を形成することで対称構造に近い構成とし、かつ加圧加熱する際に絶縁性樹脂層の伸びを押さえ込んでいるため、１００×１００ｍサイズにおいて反りが０〜０．７ｍｍと非常に小さい。
【００６４】
（６）電子部品の作製
先ほど作製された電子部品の前駆体を分割加工ライン１５５に沿ってダイシング加工によって分割し、２０×２０ｍｍ、厚み１．６ｍｍの本発明の電子部品を（１６個／基板）作製した。
【００６５】
（７）二次実装
次に、作製した電子部品を厚み１ｍｍのＦＲ−４の配線基板に、半田ペーストを使用してＬＧＡ実装によって二次実装した電子部品搭載装置を作製した。
【００６６】
ここで比較例として図１６に示す、セラミック基板の他方の主面には絶縁性樹脂層が無い電子部品を作製しＬＧＡ実装によって二次実装した電子部品搭載装置を作製した。
【００６７】
評価は、本発明の電子部品を二次実装した電子部品搭載装置および比較の電子部品搭載装置、各５０個を用い、液槽熱衝撃試験（−５５℃の恒温槽に５分浸漬後に１２５℃の恒温槽に５分浸漬）を１０００回行い、ビアホール導体と二次実装部の電気接続抵抗で行った。その結果、比較例の電子部品搭載装置では１８個がビアホール導体、４２個が二次実装の電気接続不良が発生したのに対して、本発明の電子部品を二次実装した電子部品搭載装置ではビアホール導体および二次実装の電気接続不良が発生しなかった。
【００６８】
尚、本実施例１では、二次実装面の配線パターンを転写パターンとしたが、多層フレキ基板でも良い。また、回路部品の実装面は片面でも良い。
【００６９】
このように本発明の電子部品は、セラミック基板の両面に絶縁性樹脂シートと配線パターンが形成された基材の積層体を、加圧加熱して一体化する際に、積層体の上下面にセラミックベースを配置することで、異種積層構成に起因するビアホール導体の歪みと基板反りを緩和し、二次実装の電気接続信頼性を高める効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、セラミック基板を含む異種積層構造において、耐衝撃性に優れ、インナービア接続および、二次実装の電気接続信頼性の高い電子部品および、その電子部品を製造する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】（ａ）〜（ｍ）本発明の第１の実施の形態における電子部品の製造方法示す工程断面図
【図２】（ａ）本発明の第１〜５の実施の形態におけるビアホール導体状態を示す断面図、（ｂ）本発明の第１〜５の実施の形態におけるビアホール導体状態を示す平面図
【図３】（ａ）〜（ｃ）本発明の第２の実施の形態における電子部品の製造方法示す工程断面図
【図４】（ａ）と（ｂ）本発明の第３の実施の形態における電子部品の製造方法示す工程断面図
【図５】本発明の第４の実施の形態における電子部品の断面図
【図６】本発明の第４の実施の形態における電子部品の断面図
【図７】本発明の第４の実施の形態における電子部品の断面図
【図８】本発明の第４の実施の形態における電子部品の断面図
【図９】本発明の第４の実施の形態における電子部品の断面図
【図１０】本発明の第４の実施の形態における電子部品の断面図
【図１１】本発明の第４の実施の形態における電子部品の断面図
【図１２】本発明の第４の実施の形態における電子部品の断面図
【図１３】（ａ）〜（ｅ）従来の電子部品の製造方法示す工程断面図
【図１４】従来の電子部品の前駆体を示す断面図
【図１５】（ａ）従来の電子部品のビアホール導体の状態を示す断面図、（ｂ）従来の電子部品のビアホール導体の状態を示す平面図
【図１６】従来の電子部品の断面図
【符号の説明】
【００７２】
１０１、３０１ セラミック基板
１０２ａ、１０２ｂ、３０２ａ、３０２ｂ 配線パターン
１１１ａ〜１１１ｃ、１１４ａ〜１１４ｂ、３１１ａ〜３１１ｃ 回路部品
１１２、１１３、３１２ 半導体素子
１２１ 転写形成材
１２３、３２３ 転写形成材のキャリア層
１２４、３２４ 転写形成材の配線パターン
１３１、１３１ａ、１３１ｂ 絶縁性樹脂シート
１３４、３３４ ビアホール導体
１４１ 金属箔
１５１ セラミックベース
１５２、３５２ クッション材
１４３、３４３ 電子部品の前駆体
１２６ 樹脂多層基板
１５３、３５３ 加熱プレート
３５６ 金属プレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板と、ビアホールに導電性樹脂組成物を充填してなるビアホール導体を有した未硬化の絶縁性樹脂シートと、樹脂多層基板、または、金属箔とを積層し、
上下面にセラミック板を配置し、加圧加熱して前記未硬化の絶縁性樹脂シートを硬化させ、前駆体を作製し、前記前駆体を分割し電子部品を作製することを含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記セラミックス基板には、電子部品が実装されている請求項１記載の電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記樹脂多層基板がポリイミド、アラミド、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ＰＥＮ、テフロン（登録商標）から選ばれる少なくとも一つのフィルムベース材を用いたフレキ基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁性樹脂シートが、無機フィラー５０％体積〜７５％体積と熱硬化性樹脂とを含む混合物からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
【請求項５】
前記無機フィラーが、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＢＮおよびＡｌＮから選ばれる少なくとも一つの無機フィラーを含むことを特徴とする請求項４記載の電子部品の製造方法。
【請求項６】
第１の配線パターンを有するセラミック基板と、
前記セラミック基板の第１の主面に接着され、導電性樹脂組成物からなるビアホール導体を有した絶縁性樹脂シート層と、
前記絶縁性樹脂シートに接着され、前記ビアホール導体により前記第１の配線パターンと電気的に接続される第２の配線パターンまたは、第２の配線パターンを有する樹脂多層層と、
前記セラミック基板の第２の主面に接着される絶縁性樹脂シート層とを備えたことを特徴とする電子部品。
【請求項７】
前記セラミック基板の第１の主面および第２の主面の少なくとも一方に、前記絶縁性樹脂シートに内蔵した状態で、前記第１の配線パターンに実装した回路部品をさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の電子部品。
【請求項８】
前記回路部品が半導体素子を含むことを特徴とする請求項７記載の電子部品。
【請求項９】
前記セラミック基板の第２の主面に接着され、導電性樹脂組成物からなるビアホール導体を有した絶縁性樹脂シート層と、
前記絶縁性樹脂シートに接着される第３の配線パターンまたは、第３の配線パターンを有した樹脂多層基板層または、導電性膜層を備え、前記ビアホール導体によって前記セラミック基板層の第１の配線パターンと、前記第３の配線パターンまたは導電性膜層とが電気的に接続された請求項７または８記載の電子部品。
【請求項１０】
前記第３の配線パターンに、回路部品を実装したことを特徴とする請求項９記載の電子部品。
【請求項１】
セラミック基板と、ビアホールに導電性樹脂組成物を充填してなるビアホール導体を有した未硬化の絶縁性樹脂シートと、樹脂多層基板、または、金属箔とを積層し、
上下面にセラミック板を配置し、加圧加熱して前記未硬化の絶縁性樹脂シートを硬化させ、前駆体を作製し、前記前駆体を分割し電子部品を作製することを含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記セラミックス基板には、電子部品が実装されている請求項１記載の電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記樹脂多層基板がポリイミド、アラミド、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ＰＥＮ、テフロン（登録商標）から選ばれる少なくとも一つのフィルムベース材を用いたフレキ基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁性樹脂シートが、無機フィラー５０％体積〜７５％体積と熱硬化性樹脂とを含む混合物からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
【請求項５】
前記無機フィラーが、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＢＮおよびＡｌＮから選ばれる少なくとも一つの無機フィラーを含むことを特徴とする請求項４記載の電子部品の製造方法。
【請求項６】
第１の配線パターンを有するセラミック基板と、
前記セラミック基板の第１の主面に接着され、導電性樹脂組成物からなるビアホール導体を有した絶縁性樹脂シート層と、
前記絶縁性樹脂シートに接着され、前記ビアホール導体により前記第１の配線パターンと電気的に接続される第２の配線パターンまたは、第２の配線パターンを有する樹脂多層層と、
前記セラミック基板の第２の主面に接着される絶縁性樹脂シート層とを備えたことを特徴とする電子部品。
【請求項７】
前記セラミック基板の第１の主面および第２の主面の少なくとも一方に、前記絶縁性樹脂シートに内蔵した状態で、前記第１の配線パターンに実装した回路部品をさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の電子部品。
【請求項８】
前記回路部品が半導体素子を含むことを特徴とする請求項７記載の電子部品。
【請求項９】
前記セラミック基板の第２の主面に接着され、導電性樹脂組成物からなるビアホール導体を有した絶縁性樹脂シート層と、
前記絶縁性樹脂シートに接着される第３の配線パターンまたは、第３の配線パターンを有した樹脂多層基板層または、導電性膜層を備え、前記ビアホール導体によって前記セラミック基板層の第１の配線パターンと、前記第３の配線パターンまたは導電性膜層とが電気的に接続された請求項７または８記載の電子部品。
【請求項１０】
前記第３の配線パターンに、回路部品を実装したことを特徴とする請求項９記載の電子部品。
【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】
【公開番号】特開２０１１−１５１０４８（Ｐ２０１１−１５１０４８Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２５５３９（Ｐ２００８−１２５５３９）
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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